畜禽垃圾螺旋挤压固液分离机优化设计

针对螺旋挤压机对不同类型畜禽垃圾挤压脱水效果不佳和挤压过程的指标不明确的问题，课题组采用间断螺旋结构对螺旋挤压固液分离机进行优化设计。以压力梯度和出料中水的质量分数作为挤压脱水过程的评价指标，选择螺杆转速、开合行程和入料中水的质量分数为影响因素进行正交实验，探究工艺参数对挤压和脱水效果的影响。结果表明：螺旋挤压脱水过程中对压力梯度影响由大到小为入料中水的质量分数、螺杆转速和开合行程，对出料中水的质量分数影响由大到小为螺杆转速、入料中水的质量分数和开合行程。压力梯度的大小能有效反映挤压过程的挤压和脱水效果，调整螺旋挤压机的螺杆转速和开合行程可适应不同类型的物料；在螺杆转速为25.00 r/min，开合行程为45.00 mm和入料中水的质量分数为84.00%时，螺旋挤压机能实现畜禽垃圾最佳挤压和脱水效果。     

U形管内浆体输送特性研究

为了探究通过U形管路输送不同质量分数颗粒的浆体流变特性，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体动力学软件FLUENT对水平U形管内浆体的流动进行了数值模拟，获得了入口段、出口段及弯头等5个截面处颗粒的速度和体积分数分布情况，并且通过计算分析了速度、颗粒质量分数和管径对弯管压降的影响。研究结果表明：在弯头处二次流的存在，导致弯头局部流动情况变得复杂，使得截面内侧颗粒体积分数高于外侧；管道沿线的压降受流速和颗粒质量分数的影响很大，随着颗粒质量分数的增加，剪切应力和剪切黏度的增加导致压降增大。课题组的研究有助于了解颗粒质量分数和流速对浆体流变的影响。     

粉体包装机密实输送螺杆的设计

针对粉体包装夹气、包装容器利用率低、难堆垛及运输不便等问题,提出了一种用来密实粉体的变螺距螺杆设计方案。根据粉体包装生产中粉体沿螺旋轴作复合空间运动的规律,为实现输送过程中粉体的密实,借鉴普通螺旋式输送器的设计原则和变螺距螺杆的设计方法,设计了具有变螺距密实功能段的螺杆,对螺距变化的输送螺杆的各设计参数进行计算与校核,并通过三维实体软件对螺杆进行实体建模。该设计方案满足了粉体密实输送包装要求,解决了粉体夹气问题,从而提高系统的包装效率。     

发酵罐内流场的数值模拟及桨叶优化

针对目前斜叶桨餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题设计了新型轴流式搅拌桨( axial-flow impeller,AFI)。采用FLUENT软件对斜叶桨和AFI桨发酵罐内流场进行数值模拟,通过斜叶桨发酵罐单相水体系时搅拌功率计算值与模拟值的比较验证数值模拟的可靠性,并对比2种发酵罐中单相流场分布、固相体积分数分布和功率消耗情况。结果表明：单相水体系时,AFI桨改善了发酵罐内流场结构,搅拌功率较斜叶桨下降40. 39%;固液体系时,AFI桨发酵罐内固相体积分数分布更为均匀,罐底沉积现象不明显,搅拌功率较斜叶桨下降17. 37%。研究结果为餐厨垃圾厌氧发酵罐搅拌桨的设计与选择提供参考。     

空气雾化钻井中液滴尺寸及其分布

本文讨论了空气雾化钻井中液滴大小的计算方法，分析了影响液滴尺寸的因素.发现液相和气相的相对速度、液体的衣面张力以及气体中液相的体积百分数足影响液滴尺寸的主要因素。     

涡发生器结构对螺旋通道传热和熵产的影响

为考察恒热流密度时不同形状涡发生器对螺旋通道内流体湍流状态下传热特性的影响,采用RNG K-ε湍流模型,对内壁光滑以及内置体积相同的半球形、圆柱形和圆锥形涡发生器的螺旋通道进行数值模拟。在工质为常温水,热流密度为50 000 W/m2,入口温度为298 K,入口速度范围为0.5~1.0 m/s的条件下,研究了湍流状态下4种螺旋通道的 努赛尔数、泊肃叶数和综合性能评价因子（η）,并根据热力学第二定律进行熵产计算。结果表明：在湍流状态下,3种涡发生器对努塞尔数的影响不大,泊肃叶数有所增加,η均小于且接近1,总熵产提高,并随雷诺数的增加而减小。综上可知,涡发生器结构的改变对螺旋通道的传热效果影响较小,对熵产提升显著。     

除雪车集雪螺旋切雪过程有限元模拟研究

为探究除雪车作业时集雪螺旋与雪之间相互作用的规律,预测不同结构参数对集雪螺旋作业效果的影响,优化集雪螺旋的结构设计,改善除雪车的性能,以自主研制的铁路轨道除雪车为研究对象,建立了螺旋—积雪相互作用的三维动态有限元模型。该模型使用任意拉格朗日-欧拉网格自适应划分法,解决了积雪局部变形过大导致单元畸变而使分析中断的问题。通过有限元仿真,得到了螺旋—积雪模型相互作用过程的应力时域曲线和受力时域曲线,并以此分析了螺旋—积雪相互作用的规律。设置了3组不同螺距的切雪模型,以分析螺距改变对螺旋—积雪相互作用规律的影响。研究表明,适当减小螺距有利于螺旋工作状态的平稳,降低对自身结构和动力系统的冲击,增强积雪轴向输送能力,也会略微降低螺旋对冰雪的切削能力。     

欧姆形对称型双螺杆的参数化建模与数值模态分析

针对已有螺杆型线方程参数化建模过程复杂、时间长的问题。根据型线的设计原则与要求,利用坐标系转换,构 建了一种易于参数化建模且密封性、啮合性好的欧姆(Q)形对称型端面型线方程,方程的滚圆相对于节圆的公转角￡,根 据螺杆传动几何关系推导并界定范围;以Visual Basic程序设计语言为开发工具,三维软件SolidWorks为二次开发平台, 实现了螺旋套的参数化实体建模;建立了螺杆的固有特性分析模型,用ANSYS软件对螺杆的轴承处进行了刚性与弹性 约束下的模态分析,并考虑了不同的弹性单元刚度对固有频率的影响。结果表明：弹性约束下螺杆的固有频率明显降 低,2种约束下的振型一致,弹性单元的刚度对弹性约束下的固有频率没有影响。文中研究为双螺杆泵型线改进设计及 螺杆模态分析提供理论依据,大大提高设计效率     

3300 m3大型气升式环流反应器数值研究

针对目前机械搅拌餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题,课题组提出了气升式环流反应器。采用FLUENT软件对大型气升式环流反应器内气液两相流流场进行数值模拟,研究导流筒直径的变化对反应器内流场、气相体积分数和循环液速的影响。模拟结果表明：反应器内介质形成循环流动时,导流筒内侧沿壁处出现区域小面积环流。改变导流筒的直径及高度对反应器内气相体积分数影响较小,当导流筒直径为2.5～2.9 m或导流筒高度为15.2～15.8 m时,反应器内液体速率较大,环流效果较好。增大表观气速,反应器内气相体积分数和液体速率均有所增大。文中研究为大型环流反应器的结构优化提供参考。     

螺旋翅片管束灰污系数实验室试验方法

从分析螺旋翅片管束受气固两相流冲刷时其表面上灰污层形成的机理着手，分析各种因数对灰污系数数值的影响。提出了一种切实可行的螺旋翅片管束受含灰气流冲刷时，受热面上灰污系数数值的实验室试验确定方法，以指导本研究项目的实验室试验工作。     

碗形海蜇皮自动切丝机结构设计

针对碗形海蜇皮切丝加工中工人劳动强度大、切丝效率和成品率低等问题，提出了碗形海蜇皮自动切丝机。采用链传动结构带动盛料盘运动，完成自动进给上料。设计了螺旋切刀结构，切刀刀刃线为空间非等距螺旋线；设计与螺旋切刀相配合的脱料盘，实现了一次上下运动完成切丝与脱料作业。运用UG软件构建碗形海蜇皮自动切丝机的三维实体模型并进行运动仿真，结果表明并无干涉现象。碗形海蜇皮自动切丝机实验样机的试制及投产，表明该设计切丝效果良好，工作效率和成品率较高。     

外径密封式螺旋槽推力轴承

本文提出一种外径密封的螺旋槽推力轴承新结构,并利用螺旋槽近似理论对该轴承进行了分析计算。文中给出了承载能力和刚度公式,同时通过实例论证了该轴承具有远大于普通螺旋槽推力轴承的承载能力和刚度。该种轴承结构为进一步提高空气动压推力轴承的工作性能开辟了新途径。     

葡萄皮多酚物质微波辅助提取研究

采用微波辅助法提取葡萄皮中的多酚物质,以乙醇为提取剂,通过单因素试验研究各因素对提取葡萄皮多酚的影响,正交优化确定了提取最佳条件.结果表明,其最佳条件是乙醇体积分数为50%,料液比(m:V)1:30,微波功量540W,提取时间3min.     

注塑机螺杆强度的分析计算

针对注塑机螺杆在塑化状态下的失效情况，进行结构和受力分析，确定螺杆的工作应力为脉动循环交变应力。分析目前螺杆按静强度理论的计算不足，并提出按疲劳强度理论对螺杆受扭压复合变应力进行精确可靠性计算的方法。通过实例对上述计算方法作出对比分析，计算表明该方法能够使螺杆的强度计算符合实际应用。结果表明对螺杆进行可靠的受力分析并建立精确计算模式，对注塑机螺杆强度的评价方法提供了一定的理论依据。     

二维非连续边界元分析积分计算的精确表达式

以二维弹性力学问题为研究对象，采用线性非连续元离散边界积分方程，给出了系数矩阵计算的精确表达式，对二维弹性力学问题进行了数值计算，对非连续边界元配位点对计算结果精度的影响进行了讨论，结果表明准奇异积分计算是配位点影响计算结构精度的主要因素。     

r型槽与螺旋槽干式气体密封性能对比研究

为了改善螺旋槽干式气体端面密封性能,提出了一种由螺旋槽和圆弧槽组合的r型槽干式气体密封,并根据气体润滑理论建立了r型槽干式气体密封数值分析模型,定义了r型槽的主要几何结构参数,采用有限元方法求解雷诺方程,获得了端面气膜压力分布,分析了转速、压力对端面开启力、泄漏量等密封性能参数的影响规律,并与螺旋槽干式气体密封进行了对比研究。结果表明,r型槽干式气体密封中圆弧槽有回流作用,与螺旋槽干式气体密封相比有较小的泄漏量;r型槽干式气体密封更适用于低压高速场合。     

超重力分离装置填料内流场的CFD模拟研究

为了优化超重力分离装置，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体力学软件FLUENT对超重力分离装置填料内部的流体流动进行数值模拟，分析了转速、填料外径和丝网尺寸对流场的影响。结果表明：液相速度分布与气相速度分布一致，液相速度主要受气相的影响，与液相入口速度无关；同一转速下填料区气相速度由内向外逐渐增大，各位置的气相速度随转速的增大而增大；气相最大速度与转速和外径有关，与丝网的尺寸无关。数值模拟的结果对超重机的设计与优化有一定的借鉴意义。     

涡发生器对矩形截面螺旋细通道内液体传热与熵产的影响

为探究湍流状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响，课题组采用RNG κ ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及2种放置方式不同的三角形。在热流密度300 kW/m和雷诺数Re 4 500~12 000的条件下，对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努塞尔数、热阻和总熵产进行分析。结果表明：在研究的雷诺数范围内，5种加入涡发生器结构的通道内流体努塞尔数、摩阻系数均大于光滑通道，热阻均低于光滑通道；当Re<7 500时总熵产率均低于光滑通道，而7 500<Re<12 000时反之。几种涡发生器结构中矩形涡发生器结构能源利用率最佳。     

基于有限体积法的离散裂缝模型两相流动模拟

正确认识裂缝性油藏流体流动规律是其高效开发的基础，离散裂缝模型因其对裂缝予以显式降维处理，能够大大提高计算效率而逐渐成为当前研究的热点。有限体积法在控制体单元上具有明确的物理意义，能够严格保证局部质量守恒，适用于流场性质不连续的情况。基于Delaunay 三角网的对偶网格构建有限体积控制单元，推导了离散裂缝模型油水两相流动控制方程的有限体积数值计算格式，实现了离散裂缝模型油水两相数值模拟，通过算例验证了该方法的正确性与高效性。研究表明：该方法能够严格保证局部质量守恒，计算过程中收敛性较好，适用于离散裂缝油藏的数值模拟，与单孔隙介质模型计算结果具有很好的一致性，计算效率提高2.5&#8764;3.0 倍。     

三螺旋创新模式的理论探讨

基于非线性网状创新模型提出的“三螺旋场”和“三螺旋循环”概念进一步推进了三螺旋创新模式的理论研究。三螺旋场概念旨在解释在大学、产业和政府三股螺旋之间存在的相对独立和彼此作用的本质，说明三螺旋的生成原理、静态表现和动态演化特征。三螺旋的生成原理在于创新过程的非线性本质和多主体特征，静态表现为“内核外场模型”，而动态演化过程则在于纵向进化和横向循环。发生在三股螺旋之间的三螺旋循环揭示了在大学、产业和政府之间以人员、信息和产品流动为特征的相互作用和运行机制。