摘要：为了给风选设备的设计提供参考依据,提出一种基于cfd-dpm的风选设备参数仿真计算方法,以残膜和棉秆为研究对象进行试验验证。分别对悬浮试验台气流场和验证试验台气流场中的残膜和秸秆进行运动分析,推导等效运动颗粒仿真参数计算公式并求其具体数值。构建cfd-dpm耦合模型,对等效颗粒在验证试验台中的运动进行数值模拟计算,求解验证实验台在不同参数下进行残膜和秸秆分离所需的离心风机临界转速。对仿真获得的离心风机转速进行相同条件台架试验验证,仿真值与实测值误差小于10%,仿真结果具有较高准确性,证明研究方法可行。

摘要：目的 管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题,直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,从仿生学角度,参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态,设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构。方法 运用cfd-dpm方法,采用Finnie冲蚀模型,考虑颗粒与流体的双向耦合作用,对所设计的具有仿生表面结构的弯管抗冲蚀特性进行模拟,并考虑不同流速、颗粒质量流量对冲蚀的影响。在数值模拟基础上,采用正交试验法分析三角形槽仿生结构的3个主要参数对抗冲蚀特性的影响。结果 数值模拟结果表明,具有仿生表面结构的弯管冲蚀主要出现在弯头35°~60°区域槽的底部。3种槽表面仿生结构均可提高弯管的耐磨性,三角形槽的抗冲蚀特性最佳,提高了约38.33%,矩形槽次之,提高了约28%,等腰梯形槽最差,仅提高了约8.33%,且3种仿生表面结构的抗冲蚀性能优劣次序不随流速和颗粒质量流量的变化而变化;正交试验结果表明,在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深,最佳组合结构的抗冲蚀性能相较于普通弯管提升了约41.5%。结论 槽形仿生表面结构减小了颗粒与壁面的碰撞,降低了碰撞速度,从而减小了冲蚀。抗冲蚀性能最优的表面仿生结构为三角形槽,矩形槽次之,等腰梯形槽最差。在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深。该研究可对弯管的抗冲蚀特性设计提供新的思路。

摘要：为了探究水沙环境下海流能机组的水动特性,首先采用cfd-dpm模型仿真沙粒对120 kW海流能叶片翼型升阻力系数的影响,再基于叶素动量理论(BEM,blade element momentum)计算水沙环境下120 kW海流能机组的捕获功率,最后从叶片设计的角度出发,提出了为能充分利用沙粒对海流能机组功率的促进作用以及尽量减小沙粒对海流能机组功率的削弱的方法。研究结果表明:当颗粒直径为20μm时,随着沙粒质量浓度的增加,沙粒能够促使海流能机组功率提升,当颗粒直径为2 500μm时,海流能机组功率因沙粒的存在而被削弱;随着翼型攻角增大,翼型升力系数增大,颗粒对翼型升阻力系数的影响程度增强,升阻力系数的变化量增加;小升力系数的翼型可以充分利用小直径颗粒对机组的功率提升,也可以降低大直径颗粒造成的机组功率削弱。

摘要：为解决杂交水稻父、母本分田种植下父本花粉机械化高效收集的问题,对杂交水稻花粉收集装置的关键部件气力输送系统进行了仿真优化研究。首先对系统建立了流体力学模型,进一步利用cfd-dpm(computational fluid dynamics-discrete phase model)结合响应面法以进粉管内径、吸粉口长度、吸粉口宽度为因素,系统内气流均匀性及全压差为指标,优化系统结构参数并加以验证。结果表明,进粉管内径、吸粉口长度、吸粉口宽度及内径和长度的交互作用、长度与宽度的交互作用对气力输送系统内气流均匀性及全压差影响显著;两指标均随内径的增加而增加,吸粉均匀性随长度和宽度的增加先增加后减小,全压差随长度和宽度的增加而增加。气力输送系统较优的参数组合为内径200.00 mm、长度564.40 mm、宽度192.48 mm,对优化后结构进行仿真,得到气流速度变异速度和全压差分别为16.03%、238.37 Pa,与预测结果的相对误差分别为4.91%、3.39%,较初始结构下两指标分别减少了56.29%、31.57%,说明优化效果明显。研究结果提供了杂交水稻花粉收集装置气力输送系统快速优化设计的方法,可为装置气力输送系统的优化设计提供参考。

摘要：旋流管是高含硫天然气净化旋风分离器的分离单元,是实现高效气固分离的关键内构件。基于cfd-dpm方法对旋流管的结构参数进行了优化设计。首先将其关键结构参数归结为7个设计变量,建立优化物理模型,采用均匀设计法在可选范围内设置结构参数及多种型号,进而通过数值模拟获得流场分布、颗粒分离轨迹、压降及分离效率等流动信息。文章提出了一个无量纲参数Y作为综合考虑分离效率和压降影响的优化目标参数,利用该参数可有效获得在压降允许范围内最高分离效率对应的分离器型号及结构参数。此外,文章还进一步详细分析了最优结构的流场、分离轨迹等细节流动信息,可为初级旋流管优化设计提供重要参考。

摘要：本文提出了无量纲参数Y作为优化目标参数,该参数综合考虑了分离效率及压降的影响,可以有效帮助获得在压降允许范围内最高分离效率的型号及结构参数。