检索结果-南通市图书馆

作者：刘珊燕山大学

学位级别：硕士

连续型螺旋折流板换热器具有优良的传热性能,它的传热效率比弓形折流板换热器和非连续型螺旋折流板换热器更高,而且流体流动阻力较小。但是连续型螺旋折流板制造难度较大,目前多采用模具冲压成形技术制造,但是这种制造方法存在许多不足... 详细信息

连续型螺旋折流板换热器具有优良的传热性能,它的传热效率比弓形折流板换热器和非连续型螺旋折流板换热器更高,而且流体流动阻力较小。但是连续型螺旋折流板制造难度较大,目前多采用模具冲压成形技术制造,但是这种制造方法存在许多不足,例如模具制造困难,通用性差,成本较高,生产周期长。因此,连续型螺旋折流板需要一种更加完善的制造方法。本文提出采用多点成形的方法制造连续型螺旋折流板。多点成形是一种目标形状可调的柔性加工方法,这种方法已经成功的应用于船外板,列车流线型车头覆盖件等复杂形状零件的成形制造,并且取得了很多成功的经验。因此,本文根据连续型螺旋折流板的形状特点,提出用多点成形的方法制造连续型螺旋折流板。本文应用商业软件ANSYS/LS-DYNA对连续型螺旋折流板的成形过程进行有限元数值模拟。通过模拟研究了连续型螺旋折流板多点成形过程中的应力、应变分布及回弹特点。模拟结果表明,螺旋折流板成形后的厚向应变沿螺旋折流板的径向方向由内侧向外侧呈减小趋势;回弹量随着连续型螺旋折流板厚度的增加而逐渐减小。本文以螺旋折流板的厚度、材质以及螺旋折流板的螺距、折流板径向尺寸、基本体大小等为变量,通过对螺旋折流板成形过程的数值模拟,研究这些因素对成形过程中压痕、起皱等缺陷的影响规律。研究结果表明,螺旋折流板成形时起皱、压痕等缺陷随板料厚度的增加而减小;随螺旋折流板螺距的增大而增加。压痕缺陷随板料内径的增大而减少;另外,压痕缺陷随螺旋折流板外径的增大而减少。同时随着基本体尺寸的减小,螺旋折流板的压痕和起皱缺陷减少。连续型螺旋折流板多点成形过程的研究表明,压痕、起皱等成形缺陷可以完全压制在允许范围内,不会对连续型螺旋折流板的使用产生不良影响。因此,采用多点成形方法制造合格的连续型螺旋折流板是完全可行的。

关键词：螺旋折流板多点成形数值模拟回弹压痕起皱

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高耸板式塔的风振响应分析

高耸板式塔的风振响应分析

作者：牛伟建燕山大学

学位级别：硕士

近些年,我国多地的石化企业多次发生高耸塔器的振动事故。持续的剧烈振动不单让生产难以正常运行、塔器变形严重,甚至使塔体产生破坏。因此研究高耸塔器在风载荷作用下的动态响应规律,已变为一个迫切的要求。然而,目前国内外标准中把风... 详细信息

近些年,我国多地的石化企业多次发生高耸塔器的振动事故。持续的剧烈振动不单让生产难以正常运行、塔器变形严重,甚至使塔体产生破坏。因此研究高耸塔器在风载荷作用下的动态响应规律,已变为一个迫切的要求。然而,目前国内外标准中把风载荷等效成静力载荷的计算方法,并不能对高耸塔器进行动态响应分析。本文以某石化项目中高耸板式塔作为研究对象,对其进行风振响应分析,旨在为高耸塔器的正常运行、结构改进、抗振研究提供参考。本文具体工作和成果如下:(1)建立了高耸板式塔的有限元模型,对其进行了模态分析,求出了板式塔的前四阶振型,分析了高径比对塔器自振周期的影响。(2)不同于传统的分段风载荷法,本文在FLUENT软件中通过自编程序代码模拟了塔器在指数风速分布下的卡曼涡街流场。本文采用沿高度呈指数分布的风载荷更接近塔设备受到的真实风载荷,能更准确研究塔器的风振响应。通过模拟真实再现了风绕塔体的流动过程;求出了塔器在不同风速下的表面风压分布;对比分析了同一风速不同塔高和不同风速同一塔高处的风压、卡曼涡街流场、横向力、顺向力的变化规律。(3)通过流固耦合的方法将FLUENT计算得到的时变风载荷导入到ANSYS Workbench瞬态动力学模块,模拟了塔器在不同风速下的动态响应。通过模拟:得出了塔器的横风向和顺风向位移时程曲线;对比分析了塔器处于共振和非共振状态的振动规律;将模拟结果和传统卢曼法计算结果进行了对比,即验证了模拟的准确性,又弥补了传统法只能对塔器横风向振动振幅进行分析,无法对振动过程和顺风向振动分析的缺点。(4)根据瞬态动力学模块计算出来的横风向应力时程曲线,对高耸板式塔进行了疲劳寿命分析。

关键词：高耸板式塔数值模拟动态响应卡曼涡街疲劳寿命

风致塔体振动对筛盘上气—液两相流场影响的数值模拟

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风致塔体振动对筛盘上气—液两相流场影响的数值模拟

作者：卢洋燕山大学

学位级别：硕士

对于板式塔上气-液两相流的研究一直是化工领域的热点课题。本文分别对静止和风致塔体振动时,某石化项目中典型的筛板塔盘上气-液两相流场进行了模拟和探究。具体工作和结论如下:(1)建立了筛板塔的有限元模型和风洞模型,通过模态分析提... 详细信息

对于板式塔上气-液两相流的研究一直是化工领域的热点课题。本文分别对静止和风致塔体振动时,某石化项目中典型的筛板塔盘上气-液两相流场进行了模拟和探究。具体工作和结论如下:(1)建立了筛板塔的有限元模型和风洞模型,通过模态分析提取了筛板塔的前四阶固有频率和振型;通过双向流固耦合分析获得了不同风速下筛板塔上41m处塔盘周围的涡街分布、顺风向及横风向响应等。(2)建立了欧拉-欧拉框架下单层塔盘上气-液两相流的三维瞬态模型,并利用UDF自定义相间动量传递项;通过对比实验数据发现模型的平均相对误差为2.957%,最大误差未超过5%;探究了静止塔盘上气-液两相流的流场。(3)通过对塔盘倾斜时,塔盘上气-液两相流的CFD模拟发现:当风速方向与液流方向一致时,随着风速的增加,塔盘上的清液层高度降低,液位差增大,气速分布越不均匀,反之则相反;相比于塔盘沿液流横向的倾斜,塔盘沿液流方向的倾斜对气-液两相流的影响更大。(4)通过对周期性振动下塔盘上气-液两相流的CFD模拟发现:塔盘上液相的运动与塔盘的振动不同步,液相存在迟滞;塔盘沿液流方向一阶共振时,清液层高度出现周期性波动,波动幅度为12.46mm,最大液位差达到22.167mm,液位分布和气速分布极不均匀。相比于沿液流横向的振动,塔盘沿液流方向的周期振动对气-液两相流的影响更大。(5)通过对复合振动下塔盘上气-液两相流的CFD模拟发现:清液层高度越高,塔盘振动对液相分布、气速分布的影响越大;倾斜幅度一定时,塔盘沿液流方向二阶共振时的液位差为13.109mm,略大于其余工况,气-液两相的分布规律均受到不同程度的影响;相比于小振幅短周期振动,大振幅长周期振动对塔盘上气-液两相的流动模式、气液分布及塔盘效率的影响更大。

关键词：筛板塔盘数值模拟风载荷气-液两相流流场

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浮阀塔盘两相流场的动态数值模拟

浮阀塔盘两相流场的动态数值模拟

作者：李洋燕山大学

学位级别：硕士

塔板上的气液两相流动状态对板式塔的传质传热影响比较大,单纯通过实验方法很难对塔板上气液两相具体流动状态有很清晰的了解。近些年,计算流体动力学(CFD)被广泛应用于板式塔的模拟,但大多数模拟的都是某一固定开度静态塔板上的气液两... 详细信息

塔板上的气液两相流动状态对板式塔的传质传热影响比较大,单纯通过实验方法很难对塔板上气液两相具体流动状态有很清晰的了解。近些年,计算流体动力学(CFD)被广泛应用于板式塔的模拟,但大多数模拟的都是某一固定开度静态塔板上的气液两相流动状态,而所选开度并非一定为最佳工艺状态。本文针对F1型浮阀塔浮阀上升过程中塔板上气液两相流动状态进行了研究,以寻求不同气液状态的最佳工作状况,具体工作及结果如下:(1)建立了单个浮阀塔盘三维瞬态模型,用于研究局部单个浮阀周围的气液两相静态及动态流动状态;建立了整体浮阀塔盘三维瞬态模型,用于对浮阀塔内动态整体气液两相流动状态进行研究。(2)以清液层高度为依据,通过与实验数据对比发现模拟结果与之吻合较好。利用FLUENT中的动网格及UDF功能实现浮阀随阀孔气速浮动,对两种模型塔板上气液两相流动状态进行了模拟。(3)通过对单个浮阀模型的动态模拟发现:随着浮阀的上升,浮阀出口堰一侧阀盖下方液体流速先降低后趋于稳定,整体液层的流速稳定值逐渐增大;浮阀上升过程中塔板上气液两相达到稳态所需时间随阀孔气速的增大而缩短;随着阀孔气速的增大,阀盖上方气体含量增大,液相含量减少;清液层高度随着阀孔气速的增大浮阀上升而逐渐减小;随着浮阀的上升,液体流出溢流堰时的喷射距离缩短,喷射角度也逐渐减小。(4)通过对整体浮阀模型的动态模拟发现:随着浮阀的上升,浮阀附近靠近液相入口一侧的液体速度先减小后增大,并有可能出现反向流动;浮阀周围气体速度变化相对于浮阀的上升速度存在滞后现象;随着浮阀的上升,溢流堰内侧的水平涡流面积逐渐缩小,直至消失;塔板弓形区靠近液相入口的水平涡流面积随浮阀的上升逐渐缩小,但不会消失;随着浮阀的上升,浮阀附近气相影响区域由远变近、由低变高。

关键词：浮阀塔数值模拟动网格气液两相流流场

风载荷作用下浮阀塔盘两相流场的动态模拟研究

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风载荷作用下浮阀塔盘两相流场的动态模拟研究

作者：徐妍燕山大学

学位级别：硕士

浮阀塔是化工中较为常见的生产设备之一,浮阀作为浮阀塔盘上的运动部件,其显著特点是浮阀开度随气相负荷自动调整。但近些年来,对于传统的浮阀塔盘研究都是最大开度下的研究,并非动态过程研究,且未考虑不同液相速度或不同气相速度下塔... 详细信息

浮阀塔是化工中较为常见的生产设备之一,浮阀作为浮阀塔盘上的运动部件,其显著特点是浮阀开度随气相负荷自动调整。但近些年来,对于传统的浮阀塔盘研究都是最大开度下的研究,并非动态过程研究,且未考虑不同液相速度或不同气相速度下塔盘流场变化以及附加载荷（包括风载荷,地震载荷等）对其影响。实际工况下,风载荷对塔盘流场的影响也不可小视,本文结合风载荷因素,对塔盘上气液两相流场进行数值模拟。首先,本文建立浮阀塔整体模型,利用ICEM对模型进行网格划分,采用ANSYS Workbench进行模态分析得到浮阀塔的固有频率和固有周期。然后,利用数值风洞方法,建立整体浮阀塔风洞模型,得出浮阀塔外部流场、横风向振幅和顺风向振幅。其次,建立浮阀塔盘的物理模型,为了确保模型的准确性,本文对浮阀塔盘模型进行了网格独立性验证和清液层高度验证。最后,利用动网格技术对浮阀塔盘上气液两相流场进行多种工况的模拟,及风载荷下塔盘振动的模拟。通过监测浮阀的动态开启过程发现,靠近溢流堰侧存在“液包”的突起现象,在溢流堰处出现液相反向流动现象。改变浮阀塔盘的入口气速或液速条件时,塔盘上的气液体积分数、速度分布以及流动特性都发生了不同的变化。通过监测浮阀塔盘上不同位置还发现,液速随浮阀开度变化而变化,且在连续变化的过程中,液相速度呈上升趋势。并且有浮阀流场的气液流动形态更加规律更加均匀,浮阀个数与排列方式也直接影响塔盘上的流场分布。在探究塔盘顺风向倾斜的模拟中发现,浮阀塔盘倾斜方向的不同会对速度分布产生不均匀的影响,且随着塔盘倾斜,降液管处出现了射流现象和壁流现象。在横向周期振动的模拟中发现,浮阀塔盘周期振动直接影响速度分布、液面高度和体积分数等因素。通过数据监测得出,浮阀塔盘在一个复合振动周期内,由于塔盘振动方向不断变化,液流存在滞后现象,导致气相速度也发生波动,这种波动呈现先加速后减速的现象,但在整个振动周期内,气相速度有所增加。

关键词：浮阀塔盘数值模拟动网格气-液两相流流场风载荷

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流化床内颗粒流动与传热传质的数值模拟

流化床内颗粒流动与传热传质的数值模拟

作者：韩立宁燕山大学

学位级别：硕士

流化床具有结构简单、传热传质效率高、物料混合均匀、密封性能好等优点，是制药工业的重要装置。流化床内颗粒流动特性与传热传质是近年来气固两相研究的重要领域。由于流化床应用领域广泛，新工艺过程频出不繁，因此要达到对流化床内... 详细信息

流化床具有结构简单、传热传质效率高、物料混合均匀、密封性能好等优点，是制药工业的重要装置。流化床内颗粒流动特性与传热传质是近年来气固两相研究的重要领域。由于流化床应用领域广泛，新工艺过程频出不繁，因此要达到对流化床内的各种物理、化学过程进行全面的数值模拟和准确的预测还需要很多的研究工作。本文采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法，运用商业软件包Fluent12.0数值模拟了流化床内气固两相流动。研究了流化床内颗粒体积分率分布、床层压力变化以及颗粒运动规律，并对不同直径和结构的流化床内颗粒流动特性进行了研究。通过Fluent自定义宏UDF模拟了流化过程中粒径随时间变化时颗粒的流动特性。结果表明，与Gidaspow曳力模型和Wen-Yu曳力模型相比，Syamlal-O’Brien曳力模型更适合小粒径、低气速的流化床模拟，其最大误差为2.03%。随着粒径的增大，床层压降减小，颗粒达到流化状态所需的气速增大。床层压降随初始床层的增大而增大，然而颗粒的临界流化速度不变。床体结构能够影响颗粒在床内的流动形态。为了探索颗粒在三维流化床内的运动规律，采用离散单元法（Discrete ElementMethod，DEM），运用商业软件PFC3D对三维流化床内的颗粒进行了跟踪模拟。结果表明，大部分颗粒在床内水平方向顺时针运动，在竖直方向上下循环流动。在相同条件下，欧拉双流体模型三维模拟结果与离散单元模型三维模拟结果基本相同。应用欧拉双流体模型对淀粉颗粒在流化床内的传热传质过程进行了数值模拟，研究了淀粉颗粒的干燥特性。通过正交试验设计方法分析了空气温度、速度以及湿度对干燥干湿分离情况的影响。结果表明，颗粒最终湿含量随着空气温度和速度的增大而减小，随空气湿度的增大而增大，空气温度对干燥的影响最大。建立了淀粉颗粒的干燥经验方程，并用最小二乘法回归得出了模型参数值。

关键词：流化床数值模拟流动特性 Fluent PFC3D 传热传质干燥特性

塔振动对筛板塔内流场及温度场分布规律影响的模拟研究

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塔振动对筛板塔内流场及温度场分布规律影响的模拟研究

作者：岳幸运燕山大学

学位级别：硕士

在化工、石油等工业生产中塔设备通常安置在室外,将不可避免地受到自然风载荷的作用。塔板是物料进行传热的重要场所,为了探究风载荷对塔板效率的影响,本文以某一筛板塔为研究对象,探究塔板在风载荷作用下,塔板上气液两相流场及温度场... 详细信息

在化工、石油等工业生产中塔设备通常安置在室外,将不可避免地受到自然风载荷的作用。塔板是物料进行传热的重要场所,为了探究风载荷对塔板效率的影响,本文以某一筛板塔为研究对象,探究塔板在风载荷作用下,塔板上气液两相流场及温度场的分布情况。建立塔板的三维模型,选择塔板上清液层的高度作为衡量模型准确性的标准。模拟数据与实验数据变化趋势相同,且和Sepideh模型值吻合良好,表明所建模型的准确性。模拟塔板处于静止状态时,在不同气液负荷条件下塔板上气液两相流场及温度场的分布情况。模拟风载荷对塔板上气液两相流场及温度场分布规律的影响,结果发现:塔板沿风向倾斜时,同塔板沿液流横向倾斜相比,塔板沿液流方向倾斜对塔板上气液两相流场和温度场的影响更大;塔板发生横向周期振动时,塔板上的液体存在迟滞现象,与塔板的振动不同步。塔板沿液流方向发生振动时,塔板上液体的流动出现了周期性的断流和射流,塔板上气液两相流场和温度场会出现较大的波动。塔板发生复合振动时,塔板上清液层高度越高,塔板振动对气液两相流场及温度场的影响越大;长周期大振幅的振动对塔板上气液两相的流场和温度场影响更大。

关键词：塔数值模拟风载荷流场温度场

电热耦合作用下TiAl及TA7粉体SPS过程的数值模拟

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电热耦合作用下TiAl及TA7粉体SPS过程的数值模拟

作者：逯艳青燕山大学

学位级别：硕士

放电等离子烧结（SPS）是近几年来采用的一种快速制备新型材料的高新烧结技术，其与传统的烧结技术相比较，具有烧结时间短、升温速度快等优势，在新材料的研究领域中备受关注。随着计算机技术的迅速发展，运用有限元软件进行SPS数值模... 详细信息

放电等离子烧结（SPS）是近几年来采用的一种快速制备新型材料的高新烧结技术，其与传统的烧结技术相比较，具有烧结时间短、升温速度快等优势，在新材料的研究领域中备受关注。随着计算机技术的迅速发展，运用有限元软件进行SPS数值模拟的方法得到了广泛的应用。本文以TiAl粉体为试样，运用ANSYS12.1软件建立二维轴对称SPS电热两场耦合数值模拟，分析烧结过程中试样的径向和轴向的温度分布、电流密度分布及其它们的梯度分布情况。分析结果表明：不同网格划分对烧结系统的温度影响不大，对电流密度有一定的影响。系统的径向和轴向均存在温度和电流密度分布不均的现象。径向方向上，温度和电流密度由试样中心向试样边缘递减;轴向方向上，温度以试样中心为对称轴对称分布，电流密度从试样上边缘向下边缘递减。本文分别改变模具的径向尺寸、轴向尺寸和施加的电流，分析它们对粉体烧结产生的影响。结果表明：模具径向和轴向尺寸的减小都会使系统的温度和电流密度升高，烧结时间缩短，当径向尺寸优化为30mm，轴向尺寸优化为64mm时，试样的温度梯度和电流密度梯度最小，使烧结材料均匀。施加的电流增大一倍时，烧结时间只需109s，缩短了431s，节约能源，但是温度梯度和电流密度梯度有所增加;施加的电流减小一倍时，烧结时间需要9454s，增加了数十倍，消耗能源增加，但是温度梯度和电流密度梯度减小很多。本文以钛合金TA7为试样，采用原系统和优化后系统分别进行数值模拟，验证优化后的系统对TA7的适用性。

关键词：放电等离子烧结数值模拟 TiAl粉体钛合金TA7 温度梯度电流密度梯度