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Numerical Simulation and Analysis of Power Consumption and Metzner-Otto Constant for Impeller of 6PBT

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2014年第3期27卷 635-640页

作者： LUAN Deyu CHEN Qiao zhou shenjie School of Mechanical and Electrical Engineering Qingdao University of Science and Technology School of Mechanical Engineering Shandong University

Majority of non-Newtonian fluids are pseudoplastic with shear-thinning property, which means that the viscosity will be different in different parts of the stirred tank. In such mixing process, it is difficult to predict accurately the power consumption and mean shear rate for designing novel impeller. Metzner-Otto method is a widely accepted method to solve these questions in mixing non-Newtonian fluids. As a result, Metzner-Otto constant will become a key factor to achieve an optimum way of economical mixing. In this paper, taking glycerine and xanthan gum solutions as research system, the power consumption, stirred by the impeller composed of perturbed six-bent-bladed turbine （6PBT） with differently geometrical characteristics in a cylindrical vessel, is studied by means of computational fluid dynamics （CFD）. The flow is modeled as laminar and a multiple reference frame （MRF） approach is used to solve the discretized equations of motion. In order to determine the capability of CFD to forecast the flow process, the torque test experiment is used to measure the glycerine solution power consumption. The theological properties of the xanthan gum solutions are determined by a Brookfleld rheometer. It is observed that the power consumption predicted by numerical simulation agrees well with those measured using torque experiment method in stirring glycerine solution, which validate the numerical model. Metzner-Otto constant is almost not correlated with the flow behavior index of pseudoplastic fluids. This paper establishes the complete correlations of power constant and Metzner-Otto constant with impeller geometrical characteristics through linear regression analysis, which provides the valuable instructions and references for accurately predicting the power consumption and mean shear rate of pseudoplastic fluids in laminar flow, comparatively.

关键词： impeller composed of perturbed six-bent-bladed trbine pseudoplastic fluids power constant Metzner-Otto constant

微孔型COC／PETG收缩薄膜的制备以及性能研究

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材料导报 2016年第2期30卷 50-52页

作者：董兴广周慎杰山东大学机械工程学院济南250061

利用单向牵伸工艺，在PETG原材料中添加一定比例的COC，制备了45μm的微孔型COC／PETG收缩薄膜。利用SEM、紫外分光光度计、收缩率测试仪、收缩力测试仪、电子拉伸机等分别对薄膜的微孔形貌、结构以及微孔对薄膜收缩行为的影响进行了深... 详细信息

利用单向牵伸工艺，在PETG原材料中添加一定比例的COC，制备了45μm的微孔型COC／PETG收缩薄膜。利用SEM、紫外分光光度计、收缩率测试仪、收缩力测试仪、电子拉伸机等分别对薄膜的微孔形貌、结构以及微孔对薄膜收缩行为的影响进行了深入分析。结果显示，20％（质量分数）含量COC的加入使PETG收缩薄膜内部产生了尺寸为3～10μm的微孔，孔隙率可达到25％，微孔的存在一定程度上降低了薄膜的拉伸强度，但大大改善了薄膜纵向的收缩率曲线，降低了薄膜的收缩内应力，并达到了阻隔紫外线的效果．

关键词： COC PETG收缩薄膜微孔制备

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双层错位CD-6桨搅拌槽内的气液混合性能

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第11期43卷 16-21页

作者：杨锋苓周慎杰山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

为了提高搅拌槽内气体的分散能力,设计了一种错位CD-6桨,采用计算流体动力学方法对其气液混合性能进行了研究.分析了不同转速和通气量时搅拌槽内的流场、气含率和搅拌功耗,并与标准CD-6桨的数值模拟及相关文献中的实验测试结果进行对比... 详细信息

为了提高搅拌槽内气体的分散能力,设计了一种错位CD-6桨,采用计算流体动力学方法对其气液混合性能进行了研究.分析了不同转速和通气量时搅拌槽内的流场、气含率和搅拌功耗,并与标准CD-6桨的数值模拟及相关文献中的实验测试结果进行对比.研究结果表明:标准CD-6桨的模拟结果与实验及文献结果符合较好,验证了所建模型和模拟方法的可靠性;与标准CD-6桨相比,相同操作条件下,错位CD-6桨搅拌槽内流体的湍动程度高,气体分布均匀,搅拌功耗略低,而且通气后的功率下降幅度小,因而更适用于气液混合操作.

关键词：搅拌槽气液混合错位CD-6桨流场气含率功率消耗计算流体动力学

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搅拌固液悬浮研究进展

化工学报 2017年第6期68卷 2233-2248页

作者：杨锋苓周慎杰山东大学机械工程学院山东济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室(山东大学) 山东济南250061

固液悬浮是典型的单元操作,对其进行研究具有重要意义。回顾了60年来搅拌容器内固液悬浮的研究历程,介绍了常见的搅拌悬浮设备结构,对比分析了有挡板和无挡板时的临界悬浮转速,阐述了固液悬浮的各种实验测试及数值模拟方法,论述了自由... 详细信息

固液悬浮是典型的单元操作,对其进行研究具有重要意义。回顾了60年来搅拌容器内固液悬浮的研究历程,介绍了常见的搅拌悬浮设备结构,对比分析了有挡板和无挡板时的临界悬浮转速,阐述了固液悬浮的各种实验测试及数值模拟方法,论述了自由液面变形对搅拌固液悬浮的影响及研究现状,并展望了未来在数值研究方面的发展方向。

关键词：搅拌容器固液悬浮多相流自由液面计算流体动力学

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错位Rushton桨的水动力学特性

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第2期44卷 31-35页

作者：杨锋苓周慎杰山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

为了揭示错位Rushton桨的混合机理,采用计算流体动力学方法,对层流和湍流水动力学特性进行了研究.首先通过与文献中实验结果的比较,验证了所建数值模型及模拟方法的可靠性,然后重点分析了错位桨搅拌槽内的尾涡、流场和搅拌功耗.结果表明... 详细信息

为了揭示错位Rushton桨的混合机理,采用计算流体动力学方法,对层流和湍流水动力学特性进行了研究.首先通过与文献中实验结果的比较,验证了所建数值模型及模拟方法的可靠性,然后重点分析了错位桨搅拌槽内的尾涡、流场和搅拌功耗.结果表明:与标准Rushton桨相比,相同转速时,错位桨能减小尾涡尺寸,降低搅拌功耗,而且桨叶宽度越小越有利,但过低的桨叶宽度不利于增大流体速度及速度分布的均匀程度.相同搅拌功耗时,桨叶宽度为3 D/20和D/5(D为搅拌桨直径)时错位桨的搅拌效果明显优于标准搅拌桨,两者对流体速度提高的幅度相当,但桨叶宽度为3 D/20时的尾涡尺寸小,故为推荐桨叶宽度.

关键词：搅拌槽错位Rushton桨流场尾涡计算流体动力学

Flexoelectricity in dielectrics:Materials,structures and characterizations

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Journal of Advanced Dielectrics 2018年第2期8卷 11-21页

作者： Shujin Huang Lu Qi Wenbin Huang Longlong Shu shenjie zhou Xiaoning Jiang Mechanial and Aerospace Engineering North Carolina State UniversityRaleighNC 27695USA School of Mechanical Engineering Shandong UniversityJinanShandong 250100P.R.China School of Mechanical Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044P.R.China School of Materials Science and Engineering Nanchang UniversityNanchang 330000P.R.China

Flexoelectricity in dielectrics suggests promising smart structures for sensors,actuators and *** this review,dielectric materials,structures and the associated flexoelectric characterization methods are *** of all,we review structures and methods to measure different flexoelectric coefficients,includingμ1122;μ1111;μ1211;μ3121;μ2312;μ1123,etc.,via direct or converse flexoelectric *** flexoelectric materials in the form of bulk,thin films and 2D materials and the reported flexoelectric properties of these dielectrics will then be *** materials and the associated flexoelectric studies will also be *** progress of flexoelectric device study will next be presented,followed by the flexoelectricity research challenges and future trend.

关键词： Flexoelectricity dielectrics semiconductor thermal dependence health monitoring

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错位六弯叶桨搅拌假塑性流体的洞穴变化

机械工程学报 2012年第16期48卷 152-157页

作者：栾德玉周慎杰陈颂英青岛科技大学机电工程学院青岛266061 山东大学机械工程学院济南250061

预测洞穴大小及其变化规律对于剪切变稀的假塑性流体搅拌至关重要。利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟方法,对错位六弯叶桨搅拌黄原胶水溶液所形成的洞穴效应进行研究,确定较为适宜的洞穴边界速度,得到洞穴形状... 详细信息

预测洞穴大小及其变化规律对于剪切变稀的假塑性流体搅拌至关重要。利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟方法,对错位六弯叶桨搅拌黄原胶水溶液所形成的洞穴效应进行研究,确定较为适宜的洞穴边界速度,得到洞穴形状、直径及高径比随表观雷诺数Re*的变化情况,并进行搅拌功率的试验验证。结果表明,模拟计算得到的功率值与试验测量值吻合较好,表明建立的层流模型正确;洞穴形状呈现圆柱形的变化规律,符合圆柱形洞穴模型(EN模型)的描述;Dc/D-NpRey的变化规律和洞穴高径比的变化均与流体流变性无关,当Dc

关键词：错位六弯叶搅拌器假塑性流体洞穴表观黏度

基于质心Voronoi结构的布点算法及应用

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机械工程学报 2008年第1期44卷 168-172页

作者：冀翠莲周慎杰田蕴王凯山东城市建设职业学院市政工程系济南250014 山东大学机械工程学院济南250061 山东建筑大学机电工程学院济南250101

以初始点的Voronoi结构为基础,建立基于质心Voronoi结构的布点算法。该算法通过区域上的初始离散点构造Voronoi结构,利用面积坐标法确定Voronoi结构的质心点,以成本函数作为质心Voronoi结构的收敛准则。若质心点满足收敛准则,则将该质... 详细信息

以初始点的Voronoi结构为基础,建立基于质心Voronoi结构的布点算法。该算法通过区域上的初始离散点构造Voronoi结构,利用面积坐标法确定Voronoi结构的质心点,以成本函数作为质心Voronoi结构的收敛准则。若质心点满足收敛准则,则将该质心点作为区域的离散节点。然后利用切边处理技术,实现复杂区域内的布点算法,即给出不同区域的均匀布点和非均匀布点。以长圆筒为例,采用基于Voronoi结构的布点算法对求解域进行点的离散,利用自然邻近Petrov-Galerkin无网格法计算其应力值,求得的应力值与精确值比较吻合,这证明了将质心Voronoi结构的质心点作为无网格法区域离散节点进行无网格法分析是比较精确、可靠的。

关键词：布点算法无网格法质心Voronoi结构

基于ANSYS参数化建模的农用车车架优化设计

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农业机械学报 2007年第3期38卷 35-38页

作者：张洪伟张以都王锡平周慎杰北京航空航天大学机械工程及自动化学院山东大学土建与水利学院山东大学机械工程学院

基于ANSYS参数化设计语言APDL建立了农用车车架的参数化有限元模型,对其进行模态分析,并用模态试验验证了有限元模型的准确性和可靠性。在此基础上,对车架结构进行了优化设计。

关键词：车架参数化建模有限元法模态分析