基于Fluent的超高压撞击流乳化喷嘴的优化分析

高压液体通过喷嘴加速,形成高速射流,与相反方向的另一股射流相互撞击,发生强烈的相互作用,产生强烈的径向和轴向湍流速度分量以及狭窄的高压高速湍流区,在此区域内,相间或液滴间的碰撞互磨产生的挤压力和剪切力使流体被细化。本文从液体连续相撞击流的两个特征：微观混合和压力波动入手,逐一分析了撞击速度与微观混合、压力波动的关系,得出了压力波动与撞击流速度乱U0成正比关系,微观混合与U^3 0成正比的规律。同时,用流体模拟软件Fluent对喷嘴的结构和尺寸进行优化,并得出最合理的喷嘴结构和尺寸。模拟认为：在相同压力下,采用矩形槽,出口孔径为0．2mm,槽的深度为0．27mm的结构时撞击速度达到最大,并通过实验验证了这一结论。     

超高压撞击流技术下制备破壁灵芝孢子的机理研究

在本研究的前期工作中,超高压超临界撞击流方法制备破壁灵芝孢子取得成功.为了进一步提高破壁率,本文研究了灵芝孢子在超高压撞击流下的破壁机理.从灵芝孢子粉破壁的过程出发,结合灵芝孢子粉的结构,分析了孢子在原料罐中及刚出喷嘴时孢壁的受力分析,超高压超临界流体气爆时孢壁的受力分析,以及孢子撞击靶板时的受力分析.分析结果表明:孢子在原料罐中承受超高压,产生开裂的起裂源.经过卸压气爆和超高速撞击,使得灵芝孢子破壁.研究结论可为工艺参数的优化提供重要依据.     

灵芝孢子孢壁的弹性模量和硬度研究

采用纳米压痕技术和数值模拟研究灵芝孢子孢壁的弹性模量和硬度.利用原位纳米力学测试与分析系统,测试灵芝孢子孢壁的弹性模量和硬度.得到了载荷--位移曲线图和硬度、弹性模量随压痕深度变化的值.并用有限元方法模拟压痕过程,利用ANSYS软件,按照灵芝孢子孢壁和Berkovich压头的结构,建立了二维计算模型,得到纳米压痕的等效应力分布以及压痕过程中加载和卸载时的载荷--位移曲线.考察了摩擦、压头尖端半径对模拟结果的影响.结果显示:灵芝孢子孢壁的平均弹性模量为2.0GPa,硬度为0.13GPa.模拟结果在趋势上与实验结果有较好的吻合,与理论分析的载荷--位移关系基本一致.摩擦、压头尖端半径小于100nm时对模拟结果不会造成明显影响.研究结果为分析孢子的破壁机理提供必要参数.     

常温下16MnR板材焊接缺陷声发射特性研究

对预制的含有未焊透缺陷的16MnR焊接矩形试样,进行了室内声发射试验.分析了试验中记录的试样拉伸曲线和声发射信号,阐述了试样声发射信号的分布情况和相应的应力状况.通过缺陷的断裂力学计算,预测了产生大量声发射信号的应力值,将声发射信号的产生和试样所受的应力状况有效地联系起来,对含缺陷容器的声发射检测有一定的指导作用.选择合适的小波函数,分析了试验中声发射信号的不同参量,对比了声发射信号不同参量在小波分析中的差异,得出了声发射信号的时域内分布特征和相应的应力状况.     

超音速气流粉碎喷嘴数值模拟

对气流粉碎装置的喷嘴结构和参数进行设计与优化,采用流体动力学软件对所设计喷嘴进行流场模拟,对所喷嘴效果进行检验。分别讨论了锥顶角和内腔造型对超音速喷嘴性能的影响,通过结果比较得出,入口压力3.5MPa、入口直径为6mm的喷嘴为设计的最佳喷嘴。超音速喷嘴锥顶角在8度到12度之间变化时,对喷嘴的性能影响不大,内腔造型为光滑曲面的超音速喷嘴性能最佳。