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O-SEPA选粉机结构及流场特性的研究

O-SEPA选粉机结构及流场特性的研究

作者：黄亿辉江南大学

学位级别：硕士

选粉机是粉体生产工业中重要的设备之一,它经历了离心式选粉机、旋风式选粉机以及涡流式选粉机三代产品。通过选粉机分级除去待分级粉体中过大或过小的颗粒,控制产品的粒度在一定的范围之内,从而保证粉体颗粒粒度分布满足产品的质量要... 详细信息

选粉机是粉体生产工业中重要的设备之一,它经历了离心式选粉机、旋风式选粉机以及涡流式选粉机三代产品。通过选粉机分级除去待分级粉体中过大或过小的颗粒,控制产品的粒度在一定的范围之内,从而保证粉体颗粒粒度分布满足产品的质量要求。选粉机己经被广泛的应用于众多领域,如建材、电力、材料、矿物加工、化工、医药、食品等行业。随着国家实施水泥新标准以来,对水泥的要求越来越高,比如粒径要小、粒度分布要窄等等,这就对粉体分级设备提出了更高的要求。作为涡流式分级机的典型代表,O-SEPA选粉机具有如下特点:维护成本低、结构简单、级精度高、分级性能好、分级效率高。O-SEPA选粉机是闭路（圈流）粉磨系统中非常重要的设备之一,选粉机可以及时地将磨内卸出物料中合格的细粉选出,将不合格的粗粉送回磨机重磨,避免了细颗粒过长时间停留在磨中发生的过粉碎现象和对粗颗粒及研磨体的包衬作用,从而有效地提高粉磨系统的效率和产量以及降低能耗和控制产品细度。 O-SEPA选粉机内部流场非常复杂,流场的分布决定了颗粒的运动轨迹,也决定了选粉机的性能,而笼型转子是选粉机的核心部件,其结构和工艺参数对选粉机的流场特性和性能有重要的影响。所以要改善选粉机的性能,就必须充分认清笼型转子的结构和工艺参数对选粉机内部流场特性的影响。本文以CFD理论为依据,借助基于有限体积法的商业软件FLUENT6.3对O-SEPA N-1000选粉机的结构和选粉机内的流场特性两方面内容进行了模拟实验研究与分析。首先,模拟分析了O-SEPA选粉机在实际工况下的三维流场特性,得到了更为直观、详细的内部的流场特性,这为今后的研究分析提供了方便和设计依据。其次,模拟分析了此选粉机在实际工况下不同转子转速对选粉机流场特性及其性能的影响,模拟结果表明,虽然提高转速可以明显提高分级精度,但是转速过高会导致环形区域的流场不稳定,而且也会导致选粉机的压降增大,最终影响选粉机的性能。再次,模拟分析了转子结构对选粉机流场特性及其性能的影响,研究结果表明转子底盘结构对选粉机的流场特性及性能有一定的影响。

关键词： O-SEPA选粉机 CFD模拟三维流场特性笼型转子分级性能

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基于群体智能算法的WSN覆盖优化研究

基于群体智能算法的WSN覆盖优化研究

作者：黄亿辉贵州大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为物联网技术的核心基础,被广泛应用于各种领域,已经成为信息技术领域的研究热点之一。其中,因为节点覆盖优化的好坏将会影响整个网络的性能,所以传感器节点的覆盖优化问题是WSN中基础而... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为物联网技术的核心基础,被广泛应用于各种领域,已经成为信息技术领域的研究热点之一。其中,因为节点覆盖优化的好坏将会影响整个网络的性能,所以传感器节点的覆盖优化问题是WSN中基础而又关键的问题之一。节点覆盖问题涉及节点覆盖率、网络连通性、节点覆盖效率以及节点数量的优化等内容。然而,对于这些覆盖优化问题,无论是单目标优化还是多目标优化问题,找到单个问题的最优解或多目标问题的折中解是一个十分复杂且具有挑战性的研究问题,其中大多数问题已被证明是一个NP-hard问题。对于此类问题,传统的算法很难进行有效地求解,而基于群体智能的元启发式算法可以在合理的时间内,使用有限的计算资源寻找接近最优解的解决方案,为WSN的覆盖优化问题提供了一种有效的方法。本文结合群体智能算法,对节点覆盖的单目标和多目标优化问题,主要进行了以下研究:(1)针对白骨顶鸟群优化算法(Coot Bird Swarm Optimization Algorithm,COOT)存在的收敛速度慢、寻优性能不足等问题,提出一种多策略改进的白骨顶鸟群优化算法(Improved Coot Bird Swarm Optimization Algorithm,ICOOT)。首先,利用Tent混沌映射初始化种群,提高种群的多样性;其次,利用莱维飞行策略,对个体位置进行扰动,提高种群的搜索范围,加快算法的收敛速度;然后,融合柯西变异和反向学习策略,进一步增强算法跳出局部最优的能力,并提高算法的求解精度;最后,利用23个基准测试函数来进行算法的寻优性能测试,并和其他7种群体智能算法进行对比。通过分析仿真实验的数值结果和收敛曲线,表明ICOOT算法具有可靠的收敛速度以及更好的全局探索能力。(2)针对多目标人工蜂鸟算法(Multi-Objective Artificial Hummingbird Algorithm,MOAHA)在解的多样性、收敛性以及分布性上的不足,提出一种多策略改进的多目标人工蜂鸟算法(Improved Multi-Objective Artificial Hummingbird Algorithm,IMOAHA)。首先,利用Cat混沌映射初始化种群,提高种群的多样性;其次,在蜂鸟引导觅食阶段,引入黄金正弦策略,提升了算法的局部搜索能力,并加快算法的收敛速度;然后,在区域觅食阶段,引入非线性收敛因子策略,有效地平衡了算法的全局与局部搜索的能力;最后,通过15个测试函数与其他多目标优化算法进行对比,并分别在GD和IGD这两个算法性能指标上进行测试,仿真结果验证了IMOAHA算法的有效性。(3)针对单目标优化问题,在节点覆盖率、网络连通性、节点覆盖效率以及节点数量这几个问题上,利用ICOOT算法分别对每个目标依次进行优化。同时,针对这些优化问题,分别在同构和异构WSN上,和其他群体智能优化算法进行了对比分析。仿真结果表明,在覆盖优化效果上,ICOOT算法相比其他几种算法,能有效提升传感器节点的覆盖率和覆盖效率,改善了节点的分布情况,提高了节点的网络连通性。最后,针对实际情况,将ICOOT算法用于四种典型的节点部署应用场景。(4)针对多目标优化问题,利用IMOAHA算法同时优化节点覆盖率和网络连通性这两个目标函数,并和其他多目标优化算法进行对比。仿真结果表明,在WSN节点覆盖的多目标优化问题上,IMOAHA算法能获得更好的Pareto前沿面,这意味着能给决策者提供范围更广的决策方案,更具实际应用价值。最后,针对实际应用情况,利用IMOAHA算法获得了40种Pareto解集方案,以供决策者进行方案选择,并给出了三种典型场景的多目标节点部署方案。

关键词：无线传感器网络白骨顶鸟群优化算法多目标人工蜂鸟算法节点覆盖优化多目标优化 Pareto最优解

模拟分析转子转速对O-SEPA型选粉机性能的影响

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矿山机械 2010年第23期38卷 91-95页

作者：黄亿辉姜大志江南大学机械工程学院江苏无锡214122

以计算流体动力学(CFD)理论为依据,借助基于有限体积法软件FLUENT6.3,对O-SEPA型选粉机内部的流场进行三维数值模拟。选用多重参考系法(MRF)及标准κ-ε湍流模型,对选粉机在不同转子转速下的内部流场特性进行数值模拟。模拟结果表明,计... 详细信息

以计算流体动力学(CFD)理论为依据,借助基于有限体积法软件FLUENT6.3,对O-SEPA型选粉机内部的流场进行三维数值模拟。选用多重参考系法(MRF)及标准κ-ε湍流模型,对选粉机在不同转子转速下的内部流场特性进行数值模拟。模拟结果表明,计算流体动力学(CFD)能够很好地预测选粉机内的流场特点、气流运动轨迹以及压降。为进一步研究粉体颗粒在选粉机中的运动规律提供了前提,最终为选粉机的设计研究和改造提供科学依据。

关键词： O-SEPA型选粉机 κ-ε模型笼型转子转速三维湍流流场

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CW激光辐照薄板热力响应全场测量

强激光与粒子束 2014年第11期26卷 63-67页

作者：黄亿辉袁武宋宏伟黄晨光中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190

实验研究了CW激光辐照铝合金薄板的热力响应过程,利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)结合红外测温系统对整个过程的变形场和温度场实现了全场实时测量。分析了入射激光功率对变形场和温度场的影响,发现变形和温度均随入射激光功率线性增... 详细信息

实验研究了CW激光辐照铝合金薄板的热力响应过程,利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)结合红外测温系统对整个过程的变形场和温度场实现了全场实时测量。分析了入射激光功率对变形场和温度场的影响,发现变形和温度均随入射激光功率线性增长。建立了三维有限元模型对实验过程进行模拟,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性。3D-DIC结合红外测温系统可以很好地对激光破坏试验中的靶体变形场和温度场进行实时测量,是一种很有效的实验测量手段。

关键词：激光辐照三维数字图像相关技术红外测温变形场温度场

高功率连续激光辐照CFRP层合板热力破坏效应多尺度分析模型

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中国激光 2017年第6期44卷 92-101页

作者：赵伟娜黄亿辉宋宏伟黄晨光中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院宁波工业技术研究院先进制造技术研究所浙江宁波315201

建立了能够反映高功率连续激光辐照碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板时材料发生烧蚀、热解与层间开裂等热力损伤效应的多尺度分析模型。从细观尺度分别建立了纤维和基体的热解动力学方程,通过热重分析获得热解动力学参数,进而得到CFRP层... 详细信息

建立了能够反映高功率连续激光辐照碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板时材料发生烧蚀、热解与层间开裂等热力损伤效应的多尺度分析模型。从细观尺度分别建立了纤维和基体的热解动力学方程,通过热重分析获得热解动力学参数,进而得到CFRP层合板宏观的热物与力学性能参数。通过内聚力模型建立了激光辐照引起层间开裂的分析模型,提出并建立了热解和层间开裂效应阻碍能量传递的热阻模型。将多尺度模型获得的热-力学性能参数与热力耦合数值模型相结合,模拟了高功率连续激光引起的烧蚀、热解及层间开裂行为,模拟结果与实验结果吻合较好。

关键词：激光光学复合材料多尺度模型碳纤维增强复合材料热解烧蚀层间开裂

激光冲击强化6061铝合金的耐磨性能及电化学性能

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激光与光电子学进展 2018年第6期55卷 254-259页

作者：宁成义黄亿辉张广义张文武中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学技术大学纳米科学技术学院江苏苏州215000

利用激光冲击强化(LSP)处理了6061铝合金,研究了LSP对试样耐磨性能及电化学性能的影响,并对试样的显微硬度和残余应力等进行了测试与分析。结果表明,LSP能有效提高试样的力学性能;LSP试样的表面没有发生物相变化,但硬度与残余应力显著增... 详细信息

利用激光冲击强化(LSP)处理了6061铝合金,研究了LSP对试样耐磨性能及电化学性能的影响,并对试样的显微硬度和残余应力等进行了测试与分析。结果表明,LSP能有效提高试样的力学性能;LSP试样的表面没有发生物相变化,但硬度与残余应力显著增大,耐腐性明显提高;LSP前后试样的摩擦系数相近,但LSP试样的磨损量减小,耐磨性得到提升。

关键词：激光技术激光冲击强化 6061铝合金电化学性能耐磨性

O-Sepa选粉机转子结构对流场特性的影响

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中国粉体技术 2011年第6期17卷 38-41页

作者：陈杰来姜大志黄亿辉盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

针对O-Sepa选粉机转子底部的不同结构进行分析和数值建模,采用FLUENT软件对其进行计算流体动力学的分析,探讨底部结构对选粉机流场特性的影响,分别对4种不同底部结构的O-Sepa选粉机模型进行相关分析和计算流体动力学的模拟仿真。结果表... 详细信息

针对O-Sepa选粉机转子底部的不同结构进行分析和数值建模,采用FLUENT软件对其进行计算流体动力学的分析,探讨底部结构对选粉机流场特性的影响,分别对4种不同底部结构的O-Sepa选粉机模型进行相关分析和计算流体动力学的模拟仿真。结果表明:不同底部结构其底盘周围的流场也不同,对环形区域的流场也有一定的影响。

关键词：选粉机转子流场数值模拟

Heat Transfer and Mode Transition for Laser Ablation Subjected to Supersonic Airflow

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Chinese Physics Letters 2016年第1期33卷 44-47页

作者：黄亿辉宋宏伟黄晨光 Key Laboratory for Mechanics in Fluid-Solid Coupling Systems Institute of MechanicsChinese Academy of Sciences

When laser ablation is subjected to supersonic flow, the influence mechanism of airflow on laser ablation behavior is still unclear. A coupled thermal-fluid-structure model is presented to investigate the influence of supersonic airflow on the development of a laser ablation pit. Results show that the aerodynamic convection cooling effect not only reduces the ablation velocity but also changes the symmetry morphology of the ablation pit due to the non-uniform convective heat transfer. Flow mode transition is also observed when the pit becomes deeper, and significant change in flow pattern and heat transfer behavior are found when the open mode is transformed into the closed mode.

关键词： mode of in is Heat Transfer and Mode Transition for Laser Ablation Subjected to Supersonic Airflow for

激光冲击强化ZK60镁合金拉伸和耐磨性能实验研究

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激光与光电子学进展 2016年第10期53卷 161-167页

作者：王浩黄亿辉张文武茹浩磊王声波中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学技术大学纳米科学技术学院安徽合肥230026 中国科学技术大学光学与光学工程系安徽合肥230026

利用Nd:YAG脉冲激光器对ZK60镁合金进行了激光冲击强化处理,分析了激光能量密度、单双面冲击和有无保护层等工艺参数对ZK60镁合金力学性能的影响,测试了ZK60镁合金在激光冲击强化处理前后的耐磨性能。实验结果表明,激光冲击强化可以提高... 详细信息

利用Nd:YAG脉冲激光器对ZK60镁合金进行了激光冲击强化处理,分析了激光能量密度、单双面冲击和有无保护层等工艺参数对ZK60镁合金力学性能的影响,测试了ZK60镁合金在激光冲击强化处理前后的耐磨性能。实验结果表明,激光冲击强化可以提高ZK60镁合金的力学性能和耐磨性;高功率密度的处理效果比低功率密度的好;单双面冲击处理效果没有明显差别;有保护层时可以避免材料表面产生蜂窝状烧蚀层。

关键词：激光技术激光冲击强化 ZK60镁合金拉伸性能耐磨性