立式捏合机桨叶结构参数对混合釜流场影响的仿真分析

为揭示立式捏合机桨叶几何结构参数与混合釜流场之间的关系,以1 L两桨立式捏合机为研究对象,采用计算流体力学ANSYS Fluent 14.5软件对立式捏合机进行了三维模型仿真研究,分析了桨叶结构参数(桨桨间隙、桨叶螺旋角)的改变对混合物料挤压应力和剪切应力的影响。结果表明,增大桨桨间隙可减小桨叶对混合物料的挤压应力和剪切应力,空心桨螺旋角分别为40°、45°、50°,桨桨间隙由1.0 mm增加到3.0 mm,挤压应力、剪切应力分别平均减小了82.4%、57.23%;增大桨叶螺旋角可增大桨叶对混合物料的挤压应力和剪切应力,空心桨间隙分别为1.0、2.0 mm,桨叶螺旋角由35°增加到55°,挤压应力、剪切应力分别平均增加了92.8%、55.7%。     

立式捏合机桨叶结构与桨叶变形量的CFD仿真

立式捏合机搅拌槽内桨叶与物料之间的相互作用会引起桨叶的变形量。为揭示桨叶结构参数与桨叶变形量之间的变化关系,选取1 L两桨立式捏合机为研究对象,基于ANSYS Workbench 14.5仿真分析软件采用流-固耦合方法,研究了桨叶结构参数(间隙、螺旋角)对桨叶变形量的影响。研究结果表明,增大桨桨间隙使空心桨最大变形量逐渐减小,使实心桨最大变形量先减小、后增大;增大桨叶螺旋角使空心桨最大变形量逐渐减小,使实心桨最大变形量逐渐增大。     

立式捏合机搅拌槽内混合机理

以立式捏合机桨叶为研究对象,重点研究桨叶的搅拌过程机理。结合混沌混合理论,阐述了立式捏合机桨叶偏心布置及桨叶行星运动是促使产生混沌混合的必要条件。采用UV示踪实验证实了立式捏合机搅拌槽内混沌混合的存在,对比立式捏合机桨叶正、反向转动模式,发现桨叶反向转动模式下混合物料的平均应变速率较大,更有利于物料的分散式混合和分布式混合。依据Poincaré截面判定准则,立式捏合机搅拌过程中搅拌槽内搅拌物料处于混沌状态。     

立式捏合机搅拌桨螺旋角影响数值分析

以计算流体力学方法为工具,研究了搅拌桨螺旋角对立式捏合机混合性能的影响.建立了立式捏合机混合过程的流体运动方程,完成了混合锅内流场的数值模拟,确定了立式捏合机混合性能评价指标,详细分析了搅拌桨螺旋角的变化对评价指标的影响.分析表明,当空心桨螺旋角取43°～48°范围内的值时,立式捏合机具有较好的扭矩特性,混合同样体积的物料时单位体积功耗小,同时具有较高的轴循环能力和稳定的剪切特性,混合效率也较好.     

推进剂装药混合过程安全性研究

对推进剂混合过程安全性进行了研究。以立式捏合机混合为实例,分析了扭矩变化规律,得到了混合过程扭矩变化最大值峰出现在固体料加完的工步,也是危险性较大的工步;发现了混合机加料过程扭矩随固体含量增加为二次曲线函数,拐点为固体含量85%,超过此值扭矩值变化增长迅速,提出高固体含量配方加料模式;验证了抽真空工艺、固化剂加入前后粘合体系交联反应对扭矩的影响;采用经验公式拟合出扭矩与混合量呈三次曲线函数关系、与转速呈线性关系来预示需控制扭矩值;以求安全、保质量为最佳混合工艺指导推进剂生产。     

立式混合机桨叶运动轨迹分析

介绍利用坐标变换原理建立双桨行星立式混合机桨叶运动轨迹数学模型的方法及利用计算机绘制桨叶运动轨迹的技术，并以该数学模型分析了空心桨叶棱边与锅壁最小间隙的分布规律，同时分析了公转和自转变比不同时，桨叶和锅壁间死区对被混物料混合效果的影响     

立式捏合机搅拌桨的设计

介绍了立式捏合机搅拌桨的设计方法和几何参数的计算方法;推导了两搅拌桨螺旋升角的关系式,根据捏合原理,建立了搅拌桨水平截面曲线的数学模型。     

基于流场模拟的复杂形面搅拌桨叶三维设计与优化系统

为实现立式捏合机搅拌桨叶全三维设计与优化,集成搅拌桨叶几何造型、流场模拟与机械性能分析,开发了基于流场模拟的复杂形面搅拌桨叶三维设计与优化系统.分析搅拌桨叶运动特性,建立搅拌桨叶的三维参数化模型;综合搅拌桨叶的几何造型、运动方式、混合工艺条件,在虚拟环境中真实地模拟搅拌桨叶混合过程,快速分析与评价搅拌桨叶几何形状与流场特征的关系;在虚拟环境下,将流场模拟结果作为负载,添加在搅拌桨叶上,对其机械性能进行分析与优化.通过工程设计实例,对这套方法进行验证,设计结果成功地应用于生产实践.应用结果表明这套系统可以缩短设计时间20%,设计的设备能耗降低5%.     

复合推进剂装药混合中的扭矩安全值

对推进剂装药混合工艺中安全扭矩的预定值进行了研究。混合过程中扭矩主要影响因素是作用在桨叶上的摩擦动能矩。采用动能矩模型公式,建立了药浆敏感度、混合机大小、装药量、混合机扭矩与转速的因果关系,计算出某高燃速(34 mm/s) HTPB推进剂在某大型混合机混合爆炸扭矩曲线的动能矩值。模拟推进剂药浆状态,测试出药浆敏感度的最低概率爆炸动能矩,得到了模拟动能矩与混合机动能矩两者的校正倍差值4.38,经25 L、600 L混合装药的扭矩安全性验证。探索出测试推进剂药浆物态的感度,转换为混合机动能矩的方法;确定混合中药浆的安全"门槛值"、控制预(报)警值、爆炸危险点动能(或扭矩);获得预测装药混合工艺扭矩的安全值,为避免混合受力爆炸事件提出了一种理论指导依据。     

立式捏合机搅拌桨尖混沌运动的可视化试验研究

建立了混合釜流场映射模型,分析了双轴行星运动搅拌桨桨尖运动方程,绘制了桨尖运动轨迹平面图,发现轨迹分布可以遍历混合釜流场径向截面,进而绘制了桨尖运动轨迹的Poincaré截面图,发现Poincaré截面图中的离散点在固定的区域内聚集,发生了混沌运动,并且离散点的密集程度与搅拌时间和搅拌转速相关。随后分析其与搅拌桨转速、旋转时间的对应关系,搅拌桨公转运动的长期行为对桨尖运动轨迹的影响被不断放大,最终产生混沌现象,揭示了混合釜流场混沌运动产生的原因。通过混合釜流场可视化示踪实验,观察示踪剂在混合釜内随搅拌桨转动的运动状态,证明了混合釜流场存在拉伸、剪切与折叠作用,具备Smale马蹄映射的特征,验证了混合釜模型的混沌理论,搅拌桨桨尖的行星运动将使混合釜流场最终引发混沌运动。     

VKM—5型立式捏合机研制与应用

介绍自行研制的VKM—5型立式捏合机的构造及工作原理,详述了该机采用液压传动和气动元件进行位置检测以及气、电、液安全联锁的特点,并说明与卧式捏合机对比试验情况。     

固体推进剂混合装备研究现状与发展

固体推进剂由粘度很高的粘合剂与各种添加成分混合而成,混合过程中物料内部产生巨大的粘阻力,且物料主要组分都属于含能材料,混合装备在混合原理、混合过程安全性以及性价比等方面均有较高要求。根据固体推进剂混合装备的结构和功能的不同,介绍了以立式混合机为代表的有桨批产式设备,以双螺杆混合机、蠕动混合机和多腔混合机为代表的有桨连续混合装备,以可一体化原位混合装药的声共振混合机为代表的无桨式混合装备。并结合CFD在化工领域搅拌釜的仿真模拟技术和法国Herakles公司开展的大型立式混合机混合复合固体推进剂的仿真分析,指出仿真技术是推动混合工艺装备技术发展的动力。最后,指出自动化立式混合机、双螺杆混合机及声共振混合机等代表了固体推进剂制造业先进混合装备的发展方向,相关技术的快速发展是实现固体推进剂智能制造的基础。     

连续揑合设备技术考察小结

(一)关于日本火炸药工业的捏合设备从日本旭化成公司、日本油脂公司和日本化药三家公司所属火药工厂来看,使用的捏合设备多数是沿用原来旧的立式捏合机。日本油脂公司的武丰工厂和日本化药公司的厚狭工厂都是采用立式捏合设备,为了使生产连续,以两台交替工作。捏合缸的加料、捏合、出料和移动能隔离操作,并有工业电视监视现场。旭化成公司胶质炸药连续生产线使用的捏合设备是蠕动捏合机。该设备是旭化成公     

基于labview的冷弯型钢机组力学性能测量系统

根据冷弯型钢机组的实际条件,利用传感器电测法来测量冷弯型钢机组的力能参数系统,以建立对机组的轧制力、主轴扭矩及转速的实时状态监控。同时实现机组运行时轧制力、主轴扭矩及转速这三部分力能信息的显示和存储,以供调出分析系统性能之用,甚至可以用来进行机械的故障诊断。将物理信号转化为电信号利于传输和数据处理,与虚拟仪器的软件部分的结合使得数据处理不依赖于硬件条件,获得较高的效率与精度。     

基于labview的冷弯型钢机组力学性能测量系统

根据冷弯型钢机组的实际条件,利用传感器电测法来测量冷弯型钢机组的力能参数系统,以建立对机组的轧制力、主轴扭矩及转速的实时状态监控.同时实现机组运行时轧制力、主轴扭矩及转速这三部分力能信息的显示和存储,以供调出分析系统性能之用,甚至可以用来进行机械的故障诊断.将物理信号转化为电信号利于传输和数据处理,与虚拟仪器的软件部分...     

螺杆结构对一种改性双基推进剂代用料加工工艺的影响

选择螺杆压缩比(ε)、螺距(s)、螺杆头锥度(α)、螺杆直径(d)4种螺杆结构参数,通过四因素三水平的L9(34)正交设计,研究了其不同水平组合的螺杆结构参数对改性双基推进剂代用料安全加工、设备承载负荷、生产能力和物料可加工性的工艺影响.结果表明,对机头压力或扭矩的主要影响因素依次为B(螺矩)和D(螺杆直径);对出料速...     

钡钨空心阴极等离子体放电模式实验研究

主要通过实验的手段,系统研究了钡钨空心阴极的等离子体放电特性及其工作模式。实验中,使空心阴极工作在三极管构型下,调节相应的放电参数,详细分析钡钨空心阴极放电特性的变化规律、存在的放电模式及其转化规律。最后得到结论：钡钨空心阴极放电表现为羽毛状、亮斑状和弥漫状等3种典型的工作模式;不同放电模式可以用放电电流、放电电压及其振荡特性进行判定和区分;随着放电参数的变化,几种放电模式之间可以相互转化。     

一种共轴双旋翼式火星飞行器设计及其试验验证

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行参数,设计了原理样机"火星飞鸟-I"的结构与控制系统。构建了火星大气环境模拟器和重力补偿与运动约束装置,开展了模拟火星环境下旋翼式飞行器地面飞行试验,验证了共轴双旋翼式火星飞行器的推进性能,展望了旋翼式火星飞行器技术的发展方向。研究成果对我国开展的火星探测工程具有重要借鉴价值。     

火星稀薄大气环境下的四旋翼无人机动力系统初步研究

火星的低气压环境为飞机可能应用于火星探测创造了条件。四旋翼飞机具有结构简单、可靠性高、可空中悬停、可重复起降等众多优势,成为火星探测应用的研究方向之一。文章针对火星四旋翼无人机关键的动力系统,用二维CFD仿真软件建立了螺旋桨模型,仿真分析了桨叶倾角、转速和半径等因素对桨叶升力的影响,并进行了螺旋桨初步方案设计。针对方案还开展了稀薄大气环境下的试验,测试了螺旋桨的升力,获得了与仿真分析一致的结果。文章研究可为火星四旋翼无人机动力系统进一步细化设计提供参考。     

船只目标三维转动对SAR成像影响的定量分析

在分析船只三维转动（横滚、俯仰、偏航）对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）成像质量的影响方面，现有文献只考虑了仅存在一维转动时的影响，未考虑三维转动同时存在时对SAR成像质量的影响。另外，现有文献主要基于船只转动对船只散射点瞬时多普勒频率的影响进行分析，并未真正与对SAR图像质量的影响关联起来。本文推导了适用于船只存在三种一维转动、同时存在三维转动时的SAR图像二维时域表达式，以及散射点方位向坐标的表达式。在上述表达式的基础上，通过分析船只上的散射点在SAR图像中的偏移情况，扩展到分析船只整体在SAR图像中的形变情况；通过分析一维转动对SAR成像的影响，扩展到分析三维转动同时存在时对SAR成像的影响。研究表明：船只三维转动引入了包络误差和相位误差，导致SAR图像中散射点模糊并在方位向偏移，且不同散射点的偏移量不同，从而使船只形状发生畸变。仿真结果验证了所推导表达式的准确性及理论分析的正确性。