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[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 王田田  支嘉才  杨具瑞  谢汭之  喻黎明  崔宁博  
利用离散单元法与流体动力学耦合的方法研究了不同入口流速(0.6、1.2、1.7 m/s)和额定转速(2650、2800、3000 r/min)下单级离心泵内部流场变化、磨损部位、磨损量、输送能力。结果表明:离心泵叶轮叶片尾部易发生空化现象,入口流速对叶片空化现象、出水管道滞留区域产生的影响大于转速的;9种工况下离心泵最大磨损量出现在叶片尾部,转速从2650 r/min变化为3000 r/min时,磨损最严重的部位由叶片1、4尾部变为叶片1、2尾部,叶轮叶片为离心泵磨损最严重的部件,占离心泵总磨损量的38.10%~49.41%;离心泵内沙粒平均停留时间表明,流速对离心泵输送性能的影响大于转速的,入口流速0.6m/s、1.2m/s、1.7m/s下沙粒平均停留时间分别为0.144、0.068、0.052 s,说明随着流速的增加,离心泵输送性能增强。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 王田田  支嘉才  杨具瑞  谢汭之  喻黎明  崔宁博  
利用离散单元法与流体动力学耦合的方法研究了不同入口流速(0.6、1.2、1.7 m/s)和额定转速(2650、2800、3000 r/min)下单级离心泵内部流场变化、磨损部位、磨损量、输送能力。结果表明:离心泵叶轮叶片尾部易发生空化现象,入口流速对叶片空化现象、出水管道滞留区域产生的影响大于转速的;9种工况下离心泵最大磨损量出现在叶片尾部,转速从2650 r/min变化为3000 r/min时,磨损最严重的部位由叶片1、4尾部变为叶片1、2尾部,叶轮叶片为离心泵磨损最严重的部件,占离心泵总磨损量的38.10%~49.41%;离心泵内沙粒平均停留时间表明,流速对离心泵输送性能的影响大于转速的,入口流速0.6m/s、1.2m/s、1.7m/s下沙粒平均停留时间分别为0.144、0.068、0.052 s,说明随着流速的增加,离心泵输送性能增强。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 钟嘉雄  任述光  吴明亮  
为明确ⅠT245型旋耕刀(刀座式)切割重粘土过程,基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法对旋耕刀—土壤进行建模,使用ANSYS/LS–DYNA软件进行仿真,分析了单个旋耕刀在刀盘转速200 r/min、前进速度0.6 m/s、耕深0.12 m工况下的切土扭矩情况,仿真平均扭矩为5.84 N·m,以库伦定理、朗肯土压力理论为依据计算的理论平均扭矩为6.42 N·m,二者误差为8.98%。分别使用理论方法和有限元方法,以前进速度、刀辊转速和耕深为影响因素,以比功为评价指标,进行Box–Behnken试验,得到旋耕比功与机器前进速度、刀盘转速及耕深的回归方程,表明在符合农艺要求的情况下,应选择尽可能选择较大的前进速度和耕深,较小的刀轴转速。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 钟嘉雄  任述光  吴明亮  
为明确ⅠT245型旋耕刀(刀座式)切割重粘土过程,基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法对旋耕刀—土壤进行建模,使用ANSYS/LS–DYNA软件进行仿真,分析了单个旋耕刀在刀盘转速200 r/min、前进速度0.6 m/s、耕深0.12 m工况下的切土扭矩情况,仿真平均扭矩为5.84 N·m,以库伦定理、朗肯土压力理论为依据计算的理论平均扭矩为6.42 N·m,二者误差为8.98%。分别使用理论方法和有限元方法,以前进速度、刀辊转速和耕深为影响因素,以比功为评价指标,进行Box–Behnken试验,得到旋耕比功与机器前进速度、刀盘转速及耕深的回归方程,表明在符合农艺要求的情况下,应选择尽可能选择较大的前进速度和耕深,较小的刀轴转速。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 许晓阳   田凌云  
注塑成型是聚合物成型加工领域中的一类重要方法。传统的注塑成型数值模拟大多局限于宏观模型求解,然而塑料制品的性能与其微观分子结构密切相关,建立注塑成型模拟的微宏观耦合计算方法具有重要的学术和应用价值。该文基于珠-簧链模型,提出多尺度光滑粒子流体动力学(SPH)方法,对黏弹性注塑成型过程进行了数值模拟研究。该方法在宏观尺度上采用SPH方法求解质量和动量守恒方程,在微观尺度上采用Brown构型场方法求解弹性应力。通过将黏弹性Couette流的模拟结果与解析解对比,验证了该多尺度方法的有效性。模拟了C形腔和N形腔注塑成型问题,展示了成型过程中的微宏观物理信息变化情况,研究了不同流变参数对成型过程的影响。研究结果表明:提出的多尺度SPH方法可稳定、准确地模拟注塑成型过程,并能计算得到传统宏观方法无法获得的一些微观分子信息。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 王丽萍  刘相东  徐尧润  
为研究啤酒发酵罐内发酵液的动量和热量分布,应用传递过程原理和计算流体动力学(CFD)方法,建立了啤酒发酵后期冷却阶段发酵液动量和热量传递的CFD模型,并进行数值模拟,结果表明:啤酒发酵后期冷却阶段发酵液温度分层严重;流体在发酵罐中产生了分层对流现象,这与一般认为的发酵罐内流体做整体环形对流运动不同。利用CFD方法可以较好地模拟发酵后期冷却阶段发酵液动量和热量的变化过程,所得结果可作为研究啤酒发酵温度控制的基础资料。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 张静  吴波  覃正超  
采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵全流场的固液两相流速度场和压力场进行三维湍流动力学仿真分析.结果表明:叶轮流道沿程压强逐渐升高,叶轮轴向截面压强分布非对称性较明显;固液两相在同一壁面上的速度分布规律相同,叶片和前后盖板壁面的固液两相平均速度差达10%以上;扬程和效率的数值计算和试验测量值接近.
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 刘雨薇  孙园植  王叶  叶福浩  付崇智  李秀明  
针对“传热学”“摩擦学原理”以及“电动汽车传动系统的结构与控制”等课程现场实验教学难以开展的问题,运用数值模拟技术对离合器换挡过程中换挡滑块的磨损量进行了有限元模拟仿真。采用响应面法设计仿真实验方案,对不同换挡力、接合套转速、摩擦系数作用下的换挡滑块磨损量进行计算;建立了换挡滑块磨损量的线性回归预测模型,并由此提出了通过控制换挡过程中的换挡力和滑块位移来保证自动机械变速器(AMT)使用寿命的多目标协同控制策略。经过多学科协同教学和数值仿真训练,不仅能够使学生将课本中的理论知识学以致用,同时培养了学生的自主创新意识和工程实践能力。
[期刊] 上海海洋大学学报  [作者] 黄小双  孙翁杰  王静峰  孔祥洪  刘必林  陈新军  
鱿鱼作为海洋高等软体动物,其柔性特征与腕部特点为其机动性奠定了基础。为研究仿生鱿鱼柔性触腕在不同俯仰角度下的弯曲特性,选择茎柔鱼为仿生对象,建立仿生鱿鱼不同俯仰角度下的简化三维模型,并根据不同俯仰角度假设触腕不同弯曲特性。根据三维简化模型,采用数值模拟方法,分析比较仿生鱿鱼在不同俯仰姿态下与触腕弯曲下的水动力特性。研究认为,仿生鱿鱼采用柔性触腕协调游动时,为其俯仰姿态的完成提供了有利的转矩,俯仰角最大为45°时其力矩系数达到-0.0017,更有利于其高速游动时俯仰姿态的调整与游动方向的改变;仿生鱿鱼在完成俯仰姿态时可以通过改变腕部的弯曲程度,更及时高效地调整姿态与改变游动方向,且所需能耗较小。研究结果对仿生鱿鱼柔性触腕的控制提供了依据与参考,同时为研究其高机动性游动行为与材料的选取奠定了基础。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 薛忠  赵亮  王凤花  王槊  王刚  潘睿  
为提高螺旋式排肥器对颗粒肥料的排肥稳定性与均匀性,采用离散元仿真软件EDEM对排肥器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,分析螺旋叶片直径、螺距和排肥轴转速对排肥器排肥性能的影响,获得排肥器工作参数与排肥量和排肥稳定性变异系数的回归数学模型。仿真试验结果表明:影响螺旋式排肥器排肥量的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,排肥量最大为221.2 g/s,最小为54.76 g/s;影响排肥稳定性变异系数的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,通过Design–Expert 8.0进行参数优化,确定排肥器最优参数组合,即螺旋叶片直径100 mm、螺距60 mm、排肥轴转速15 r/min,此时排肥稳定性变异系数达到最小值,为8.48%,排肥器排肥性能较为稳定均匀。
[期刊] 技术经济  [作者] 王金凤  张珂  冯立杰  翟雪琪  
提出了多级离心泵技术预测分析框架。通过检索1998—2017年国内外多级离心泵技术的专利数据,运用专利地图分析了多级离心泵技术的发展活跃度和发展潜力,预测了其潜在的技术进化方向。
[期刊] 中南林业科技大学学报  [作者] 董伟航  胡勇  田广军  邱学海  郭晓磊  
【目的】为解决木质家具生产过程中木工刀具磨损造成的加工质量下降和生产成本升高的问题,需要对生产过程中的木工刀具磨损状态进行精确监测。【方法】提出了一种基于离散小波变换与遗传BP神经网络的木工刀具磨损状态监测方法。通过接入机床控制箱的功率传感器采集不同主轴转速、铣削深度和刀具磨损状态下的机床主轴功率信号,使用离散小波变换提取主轴功率信号的近似系数,将所提取的近似系数、主轴转速、铣削深度作为输入向量,刀具磨损作为输出向量,建立样本数据集,并将样本数据集输入BP神经网络中进行木工刀具磨损状态监测模型训练,同时使用遗传算法对BP神经网络的阈值和权值进行优化,实现对不同铣削条件下的木工刀具磨损状态进行精确监测。【结果】离散小波变换所提取主轴信号的近似系数能明显反映木工刀具磨损状态变化;在使用相同的样本数据集与遗传算法参数时,使用遗传BP神经网络所建立的木工刀具磨损状态监测模型的准确度可以达到100%,优于使用遗传概率神经网络建立监测模型的准确度。【结论】即使在样本数据集选取不佳时,本研究提出的监测方法仍然能对不同铣削条件下的木工刀具磨损状态进行精准监测,可以用于木质家具实际生产,达到提高木质家具加工质量、降低生产成本的目的。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 袁丽  徐春晖  杨薇  
利用Munjiza的可离散有限元法(FE/DEM)二维Y2D程序,对混凝土梁中点和混凝土短柱受轴向冲击进行数值模拟;并考察程序的局限性。结果表明:混凝土梁的开裂位置与ANSYS软件预测的高应力区吻合,混凝土短柱裂纹的产生、发展、破裂和破碎各阶段的形态合理,Y2D程序能够预测连续固体向非连续体转变的全过程;程序存在无法施加集中力载荷以及位移载荷等局限性,不适于应用性计算,需要完善及改进。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 李艳洁  徐泳  
土壤是典型的松散介质,利用粘连的颗粒离散元模型模拟土壤聚团的行成及破裂一直是散体力学的热点之一。本研究详细描述了利用带粘连的颗粒离散元模型制备土壤聚团的方法,利用粘连颗粒离散元模型对土样单轴压缩试验进行数值模拟分析,将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:试验与模拟得到的压缩曲线走势吻合,均呈拟线性上升,达到峰值后光滑下降;试验和模拟得到的土壤压缩时的强度极限分别为21.5和24 kPa,模拟值高于试验值11.6%。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)  [作者] 赵建杰  吴志立  吴明亮  雷明凯  
采用美科LF–HVOF超音速火焰喷涂系统,对45钢表面喷涂厚约300μm的WC–12Ni硬质涂层,利用显微硬度计、X射线衍射仪和场发射扫描电镜分别表征硬质涂层的硬度、相结构和表面形貌;以65Mn弹簧钢作为对比材料,利用湿砂橡胶轮磨损试验测试涂层的磨料磨损性能。结果表明:WC–12Ni硬质涂层硬度为1 020HV0.3,碳化钨硬质颗粒的相结构为WC相与少量WC1–x相,粘结相镍为面心立方Ni相,碳化钨硬质颗粒大小为210μm,均匀致密,孔隙率为8%;随砂水比由3∶1降至3∶2、载荷由40 N增至110 N,
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