平行流铝管连续挤压金属流动数值模拟

为满足生产中对异种金属管材连接的需要,基于塑性流动原理,提出了一种新的异种金属管连接技术——复合塑性流动连接。运用deform-3d软件对铝合金ly12和紫铜t2管材的连接建立了连接区的金属塑性流动模型并进行了数值模拟,分析了连接时的金属流动规律。结果表明:在连接过程中,旋压头及动态模具的联合作用对连接区域的金属塑性流动起关键作用,且其流动规律受联合作用的控制。

基于感应电磁场方程发展了低磁雷诺数条件下充分发展液态金属管道流的数值模拟程序。为了校正程序,分别计算了两种工况:液态金属在全绝缘管道和部分绝缘管道中的流动,数值结果与hunt和shercliff的解析解吻合的很好,表明该程序具有很高的精度。最后利用发展的程序对液态金属钠钾合金在管壁材料为304不锈钢的全导电管道中的流动进行了数值模拟,并对流速分布和mhd压降结果与实验结果进行了比较,结果表明数值与实验结果吻合较好。

为满足南水北调东线工程对大量优秀的高比转速轴流泵的需求,采用不同于传统升力法和圆弧法的流线法设计了系列轴流泵水力模型,提出了从轮缘到轮毂线性修正的叶轮叶片环量分布规律,冲角按轮毂到轮缘增加的方式选择,取值范围为0°~3°,比转速越大,冲角取值越小.采用标准k-ε紊流模型和simplec算法计算了轴流泵水力模型三维定常流场,数值计算结果表明,数值模拟的性能曲线与同台测试的性能曲线基本吻合,叶轮轮缘的参数是水力模型高效率的关键,该系列模型实现了更高的效率和更宽的高效区特性,在南水北调东线一期工程4座泵站中得到应用。

通过建立铜管材连续挤压数值模拟模型,提出了铜管材连续挤压过程中的问题解决方案,分析了不同工艺参数对铜管材连续挤压过程的影响,为进一步进行铜管材的连续挤压实验提供基础数据。

应用cfd通用软件fluent模拟了py140型摇臂式喷头的内流道在安装两种常用稳流器和不安装稳流器情况下的三维黏性流场,分析了三种稳流器情况下喷头流量、内流道静压力分布以及出口断面平均湍动能随进口工作压力的变化规律,并进行了试验验证。研究结果表明不同进口工作压力下喷头流量的计算值要高于实测值约11%,但两者的变化趋势非常一致。喷头安装稳流器有助于消除内流道中的涡流和横向流,降低喷头出口湍动能值,但在一定程度会增加内流道阻力损失,影响喷头的过流能力。此外,常用的90°出口扩散角的圆锥形喷嘴容易在喷嘴出口附近产生逆流。数值模拟和试验表明,减少喷嘴出口扩散角可改善喷嘴出口流态,提高喷头流量。

重点分析比较了不同通道内部流动的差别。计算结果表明:叶轮出口与非对称蜗壳的相互影响是使叶轮通道内部二次流动异常复杂的原因,也是导致风机效率下降的主要原因。

为了防止和消除双向流道泵装置进水流道内的漩涡和涡带,确保水泵机组的安全运行,在双向进水流道底部泵进口下方加设曲线导流墩。通过cfd软件对设导流墩的双向流道泵装置内部流动进行数值模拟,获得泵装置内部的三维流动速度场,并预测了泵装置的性能。结合模型泵装置试验的内外特性,着重研究了双向进水流道的出口流速分布及其对泵装置性能的影响。计算结果表明加设导流墩的双向进水流道出口断面流速分布较为均匀,流速均匀度达到93%,满足水泵运行的需要;装置性能良好,最优工况点的装置效率为68.89%。模型试验观测显示导流墩的设置有效地防止水泵进口下方涡带的产生,在各种试验工况下进水流道内均未发现涡带,水泵运转平稳无振动,可保证机组安全可靠运行。比较进水流道出口流速分布的计算结果与模型试验结果,二者在总体结构上相近,数值模拟对泵装置性能预测结果在最优工况点与试验结果基本吻合。

采用挤压工艺生产的轮辋可以极大地提高综合力学性能,可以满足重型车辆用铝合金轮辋的需求。通过数值模拟,结合实验研究了在温热挤压成形铝合金轮辋时凸模和凹模直径比对金属流动的影响,并且分析了直径比分别为2、1.67、1.43、1.25、1.11时的金属流动情况,得到最佳的直径比区间(1.25～1.43),为实际生产提供依据。

型材挤压过程金属变形流动的有限元仿真

多元平行流冷凝器传热与流动性能模拟研究——采用分布参数法对平行流冷凝器建立了数学模型，对目前广泛使用的制冷剂r134a和替代制冷剂r404a以及r410a在平行流冷凝器中的传热和流动性能进行了模拟计算和分析比较

本文应用三维有限体积法和simpe—c算法,对古田溪水电厂尾水管和下游尾水洞进行了数值模拟。应用固液两相流理论,推导了具有不规则边界时的控制方程。在规划的矩形网格中,采用通度系数法处理计算区域的不规则边界问题。计算结果给出了尾水管出口处的流动规律,为古田溪电厂的现场实验提供了依据。

利用计算流体力学软件fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致。同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据。

本文应用三维有限体积法和ｓｉｍｐｌｅ－ｃ算法，对古田溪水电厂尾水管和下游尾水洞进行了数值模拟。应用固液两相流理论，推导了具有不规则边界时的控制方程。在规划的矩形网格中，采用通度系数法处理计算区域的不规则边界问题。计算结果给出了尾水管出口处的流动规律，为古田溪电厂的现场实验提供了依据。

通过自定义函数和数值模拟方法研究泡沫流体在连续管中流动的压降,并且对比了计算结果与模拟结果。对于泡沫在直管段内流动,由于考虑了加速压降和真实速度剖面的影响,模拟压降比计算压降大。对于泡沫在螺旋管段内流动:由于泡沫具有压缩性,其物性随压力变化,所以当出口压力不同时,同一位置处速度剖面和密度剖面不同;由于离心力的作用,速度剖面不对称;出口压力、注气流量和曲率对压降影响比较明显。对连续管泡沫钻井进行水力参数设计时,尽可能地提高注入压力,可减少泡沫在螺旋管段流动的压降。

连铸连轧工艺生产的铝盘条作为连续挤压的原料对连续挤压工艺中产生的诸多产品质量缺陷有直接影响。为此，要应用过滤工艺，改进润滑工艺等措施，提高铝盘条的质量．

应用标准κ-ε双方程模型与低雷诺数jones-laundeκ-ε模型分别对3种具有不同母线配置的铝电解槽中的铝液流场进行了数值模拟,并与工业测试结果进行了比较,标准κ-ε方程模型略优。对雷诺数、湍流雷诺数以及哈特曼准数的定量计算结果表明,哈特曼准数较好地表征了电磁力对铝液湍流运动的抑制作用。

离心式叶轮机械的叶轮通道内的流体流动受到旋转效应与曲率影响而产生强烈的二次流现象。二次流是叶轮通道内流动损失的一个原因,对离心叶轮机械的性能产生不利的影响。应用开源cfd软件openfoam对旋转情况下的90°弯曲通道内的不可压缩流体流场进行三维黏性数值模拟。研究了弯曲通道在不同转速下哥氏力与离心力共同作用对主流速度、二次流及压力特性的影响规律。结果表明:与静止通道相比,旋转产生的哥氏力在弯曲管段形成不对称的二次流,使通道内涡结构变得复杂;甚至在较高转速下二次流方向发生反向。

针对xyz-125g型稀油站所广泛使用的j41h截止阀工作状态下流场特点,采用计算流体动力学(cfd)的方法对截止阀的流动情况进行动态数值计算。详细模拟出截止阀阀盘开启和闭合过程中阀体内部的速度、压力分布和压头损失。cfd模拟阀体压头损失值和利用理论计算的阀体压头损失值吻合较好,阀门的开启或闭合,水泵的突然停车等原因,使流速发生突然变化,同时产生压强的大幅度波动现象。通过cfd技术在模拟截止阀启闭过程中动态流动状况的应用,能够确定流体通过阀道时所产生的漩涡、水锤和死水区等水流状况,为液压冲击的预测与防范及阀道结构优化提供理论依据。

根据包钢薄板厂热镀锌锅的结构和操作工艺参数,采用fluent软件,建立了热镀锌锅的三维模型,在不考虑锌锅锅壁与锅底的厚度和炉鼻以及气刀对锌液流动影响的情况下,对热镀锌锅内锌液的流动进行了计算。模拟结果表明:钢带拉速是锌液运动的主动力,宏观上锌液的速度正比于钢带拉速;钢带宽度影响着锌锅内漩涡的大小和位置,进而影响着锌液的整体流动状态;感应加热器的功率变化只对其附近区域锌液的流动有影响。

结合生产实际,针对大口径蝶阀,运用商用流体计算软件fluent,对其不同开度情况下的流场形式进行了三维数值模拟分析。特别是根据分析结果对大口径蝶阀结构进行了相应的改进。分析表明,改进后的蝶阀性能明显提高,流阻系数明显降低,对阀门优化设计有着积极的借鉴作用。

结合生产实际,针对大口径蝶阀,运用商用流体计算软件fluent,对其不同开度情况下的流场形式进行了三维数值模拟分析。特别是根据分析结果对大口径蝶阀结构上进行了相应的改进。进一步分析表明,改进后的蝶阀性能明显提高,流阻系数明显降低。对今后的阀门优化设计有积极的借鉴作用。

利用phoenics数值模拟软件,分析不同质量浓度、不同流量、不同工作介质的螺旋分离器螺旋流流场分布、压力场分布。结果表明:在螺旋分离器螺旋流中,其切向速度占速度优势;随着流量、聚合物浓度的增加,压力下降速度也增大;在螺旋分离器内部压力变化并不均匀。该结果可为分离器内部的螺旋流动的进一步研究与应用提供参考。