基于CFD流场分析的反应釜搅拌器结构改进

承压反应釜在固液混合过程中往往伴随强烈的热传递效应,而密度较低的粉末状固相介质与液体混合的难度相 对较大,投料溶入效果不佳和物料结团漂浮等问题较常见。针对此类反应釜的搅拌不充分等问题,采用CFD技术指导 反应釜内搅拌器结构进行设计和改进,对反应釜内的固液搅拌混合过程进行了三维数值模拟。数值计算采用多重参考 系法( MRF),K-ε湍流模式以及Mixture多相流模型,模拟了反应釜中的流场形态,通过混合过程的两相流计算得到固相 体积分数的分布情况和变化规律,并在此基础上预测了混合时间。结果表明：改进后的搅拌器效果明显增强,该混合过 程的CFD模拟可得到相对准确的流场分布及各项特性参数预测结果,可为该类反应釜搅拌器的设计和优化提供参考     

基于CFD的离心泵结构参数优化

为获得离心泵的最佳结构参数,根据给定的离心泵设计参数确定离心泵的结构形式和性能评价指标,计算离心泵各结构参数,利用CFD对离心泵进行流场数值模拟分析,设计了叶轮结构L16（45）正交实验表,选择叶轮进口安装角βb1、出口安装角βb2、包角φ、进口直径D1、出口直径D2为正交实验的5个因素,完成了正交实验并对实验结果进行极差分析,得到各结构参数对各优化方向评价指标影响排序及其影响情况,构造出效率最大、汽蚀余量最小条件下的目标函数及统一目标函数,并运用遗传算法对离心泵效率和汽蚀进行多目标优化,得到离心泵的最佳结构组合参数.     

基于CFD的蒸气箱分区结构流场数值模拟

针对蒸气箱在开发改进过程中,缺少对内部蒸气流动特性的理论分析和有效开发手段而过于依赖设计经验的问 题,建立了基于计算流体动力学( CFD)的蒸气可压缩流动模型,采用了FLUENT的SST k-ω模型对蒸气箱内部分区结构 进行蒸气流动数值模拟：改变不同的输入条件,探索了蒸气箱内部的缓冲区、阻流区、主流区和扩散板等结构对蒸气喷射 稳定性、均匀性和热量损失的影响。研究表明：缓冲区与阻流区阶梯连接会产生较强的蒸气湍流,迅速降低喷射速度;阻 流板在降低流速,分散蒸气流动的同时,加剧蒸气湍流,影响蒸气输出速度和流量分布;扩散孔的形状分布直接影响了蒸 气喷射速度、流量和加热区域均匀蒸气层的形成     

某工程车轴箱结构优化及强度分析

针对某工程车转向架新设计的轴箱存在诸多理论设计缺陷的问题,对其进行结构优化。依据EN 13749:2005《铁路应用转向架构架结构要求的规定方法》,计算了结构优化后轴箱在超常工况、运营工况及起吊工况所受载荷,并对其进行有限元计算。计算结果表明:轴箱满足超常工况、运营工况及起吊工况的强度要求;运营工况时,轴箱应力较大位置处节点的应力计算结果仍在Goodman-Smith疲劳极限包络线内,轴箱疲劳强度满足设计要求。     

某天然气发动机的性能分析与参数优化

与汽油机和柴油机相比,天然气发动机在动力性和经济性方面有较大的差距。为了改善天然气发动机的动力性和经济性,需要对发动机的参数进行分析以及优化。建立了某型天然气发动机的仿真模型,对发动机动力性和经济性进行了仿真计算。并利用发动机台架性能测试试验结果对仿真模型进行了校核,发现模型最大误差小于5%。在此基础上,分析了发动机部分参数对性能的影响;利用DOE(design of experiment)优化工具,对发动机的压缩比、进气歧管长度以及进气门最大升程凸轮角3个参数进行了联合优化。结果表明:优化后发动机转矩和功率最高提高了1. 3%,比油耗减少了1. 2%。     

基于CFD的搅拌反应罐内部流场的数值模拟

利用CFD计算流体力学软件对搅拌反应罐搅拌区流场进行模拟,实现了速度场、速度位置分布的可视化,获得了速度场的分布规律;分别对不同半径、不同结构的搅拌架和在不同搅拌转速下的浓缩罐内部流场进行详细分析,获得搅拌效果与搅拌架半径、结构以及搅拌转速之间的关系,并根据力矩分析结果给出了合理的搅拌转速区间。该研究可为冷冻浓缩罐的设计和生产提供理论依据。     

某重型钢水罐车车架结构的有限元分析及优化

以某车架为研究对象，采用参数化有限元分析方法，进行了弯曲工况下应力和应变的计算。通过电测量验证了有限元模型的正确性，进而以车架的体积为目标，对车架进行了参数化模型的结构优化，得到了满足结构强度的最佳方案。     

基于CFD的罗茨真空泵的瞬态流场计算与性能预测

采用CFD的动网格技术对罗茨真空泵内部流动进行瞬态模拟和性能预测,得到不同入口压力下罗茨泵内瞬态流场特性,并将计算结果与实际抽速进行了对比验证。在此基础上对比分析有、无逆流冷却时罗茨泵内部流场的流动规律,并系统全面地研究入口压力、转速、转子间隙、逆流冷却、进气温度等参数对罗茨泵抽速的影响。研究表明:入口压力、转速、转子间隙对罗茨泵抽速有显著的影响,而在低压比情况下,逆流冷却和进气温度对抽速影响并不明显。该研究为罗茨真空泵的设计和应用提供了理论依据。     

基于CFD的双层混合涡轮式搅拌器优化

基于多重制度逻辑的分析工具发现,国家与农民在围绕谁来种、种什么、怎么种与如何激励种粮上存在张力,张力的结果是农业妇女化、兼业化、“去粮化”、农业社会化服务推进难与种粮人相对贫困。国家遵循的是政治逻辑,目的是筑牢国家粮食安全防线,把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。农民遵循的是经济逻辑,理性小农以家庭经济收益最大化为目标,种粮不能帮助农民实现“发家致富”。国家的“政府要粮”行为与“农民要钱”行为之间难以耦合,国家的政治逻辑存在单向性与单一性问题,忽视了农民的经济逻辑、需求层次逻辑、市场逻辑。因此,以市场逻辑调节国家政治逻辑与农民经济逻辑之间的张力,构建具有包容性的“一体两翼”的多重种粮逻辑关系,以协调多重逻辑(国家、农民、市场) 的合力,实现国家的“种粮增产”,农民的“种粮增收”与“种粮致富”的双羸结果。     

基于CFD的烟熏炉风室结构改进

针对目前烟熏炉加工烟熏食品出现品质低下和成色不均匀的问题,课题组以常见的烟熏炉为研究对象,利用计算流体力学(CFD)技术和实验验证的方法研究了烟熏炉送风系统的风室结构,通过仿真模拟提出采用变径结构和多管连接结构的2种风室结构改进方案。仿真结果表明：2种改进后新风室结构均能够有效减小各个出风口之间的速度差,从而改善烟熏炉加热仓内部的流场分布。改进方案能有效提高烟熏食品的品质。     

基于AN SYS的矩形容器强度分析及结构优化

针对传统的矩形容器设计方法存在的局限性以及设计过于保守的弊端,提出了利用ANSYS分析软件对矩形截面容器结构进行强度分析和疲劳分析,并得到了该矩形容器结构应力分布规律,最大应力发生在筒体的倒圆角处且最大应力强度值为279. 409 MPa。在满足强度和抗疲劳性能的要求下,以矩形容器结构的质量最轻为目标函数,利用ANSYS优化模块对矩形容器结构进行优化分析,使得优化后质量降低18. 86%,有效的降低了制造生产成本,提高企业经济效益。     

某钢筋混凝土箱涵套箱加固仿真分析

以某箱涵加固项目为工程背景,采用Midas FEA建立箱涵套箱加固的三维有限元模型,考虑混凝土的材料非线性以及箱涵、土之间的接触非线性,对比分析了箱涵采用套箱加固前后的受力性能。计算分析表明,套箱加固法可以较为显著地降低旧箱涵的结构变形、应力和裂缝宽度,加固效果较为明显。     

基于CFD的锥形散射器强化清灰特性数值模拟及优化

针对外滤式滤筒除尘器作业时,尘粒附着在滤料表面,导致过滤效率低、系统阻力高等问题,课题组提出加装锥形散射器,辅助提升压缩气体喷吹压力,干扰流场实现清灰;并采用计算流体力学数值方法对除尘器清灰过程的流场进行模拟。研究结果表明：无散射器的喷吹清灰过程中,滤筒上、中、下的侧壁正压峰值随着喷吹距离的变化,无明显规律呈现;加装锥形散射器后,3个测点位置的侧壁正压峰值呈现出规律变化,随着喷吹距离增加,压力先提升后降低。对散射器顶点距入口距离、底面直径和高度3个因素进行了优化设计,得出最佳结构参数为：散射器顶点距入口10 mm,散射器底面直径60 mm,散射器高度40 mm。     

脱硫除尘用风机流场模拟及其结构优化研究

对某脱硫除尘用离心风机进行流场模拟和结构优化研究,设计了风机叶轮结构,建立脱硫除尘风机的流道模型,通过FLUENT软件对脱硫除尘离心风机流场进行数值模拟.按照L9(34)正交表,选取叶轮进口直径、叶轮直径、叶片进口角、叶片出口角参数作为设计因素,设计了9组方案,通过正交试验分析了4种几何参数对风机性能的影响,得出叶轮出口角是影响效率和噪音的主要因素,并提出优化设计方案.以风机效率最大为第一目标函数,风机噪音最低为第二目标函数,以D1,D2,βb1,βb2,Z为设计变量加以约束条件,用遗传算法对风机噪音和效率进行多目标优化,获得了最优叶轮结构参数组合,优化后的脱硫除尘风机效率高于原风机,且噪音得到有效控制.     

基于LS-DYNA的某座椅鞭打性能分析和优化

根据C-NCAP(2015版)鞭打试验评价规程和评分原则,利用BioRID II假人模型研究某座椅鞭打试验对于驾驶员颈部的伤害。利用动态非线性显式有限元方法,以动力学分析软件LS-Dyna为求解器,按照C-NCAP鞭打试验的要求建立有限元模型,实现鞭打试验的仿真和优化。研究结果表明:更改头枕杆的结构,使头部与头枕的间距和高度缩小,可以显著减小鞭打试验中颈部的损伤程度,从而实现座椅的有效优化。     

基于AutoForm的发动机罩外板滑移线优化分析

发动机罩外板是汽车主要外覆盖件之一,外形整体尺寸较大,对整体刚性和外观质量要求较高。同时为了满足当前汽车外形更加精致、动感要求发动机罩外板两侧棱线圆角尽可能小,这将导致棱线滑移问题更加突出。针对以上问题,采用Autoform软件模拟拉延产生的滑移线,快速找出合适的工艺方案,以此解决钣金件的滑移缺陷问题。该方法节省了模具调试的时间,为后续新车型发动机罩外板开发提供了参考。     

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。     

基于ANSYS的烘缸应力分析与结构优化

针对高压铸铁烘缸在实际工作过程中其结构不连续区域容易出现断裂破坏等问题,课题组提出了利用有限元软件ANSYS对烘缸整体进行应力分析,得知烘缸的应力强度最大点位于轮毂与缸盖的联接处;采用增大轮毂与缸盖联接处过渡圆角半径的方法进行有限元分析,结果表明：该方法可有效地降低烘缸联接处不连续区域的最大应力,可使烘缸满足应力强度要求,提高烘缸的安全性能。     

基于有限元方法的切纸机裁切部件的结构分析及参数优化

裁切部件是切纸机的核心部件,其性能的好坏直接影响到裁切的质量。[HTH]通过理论分析确定切纸机基本参数,在Pro/E中建立仿真模型,然后利用有限元软件进行动态仿真分析,以获得更佳的运动形式。以防止刀床与机架发生共振为目标进行了优化分析,得机构的的最优参数。