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虚拟冲击分离效能的多因素影响机制研究
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作者 于海明 程煜 +3 位作者 程卫民 王玉环 董慧 徐荣萧 《材料导报》 北大核心 2025年第7期126-133,共8页
为了有效解决煤矿呼吸粉尘分离效率低的问题,基于Euler-Lagrange方法建立了描述虚拟冲击分离器内部风流-粉尘耦合运移的数学模型。采用精准3D打印技术实现了分离器三维结构实体化,并进行分离效能实验研究,实验结果与模拟结果的分离效率... 为了有效解决煤矿呼吸粉尘分离效率低的问题,基于Euler-Lagrange方法建立了描述虚拟冲击分离器内部风流-粉尘耦合运移的数学模型。采用精准3D打印技术实现了分离器三维结构实体化,并进行分离效能实验研究,实验结果与模拟结果的分离效率最大偏差为6.32%。进而分析了粉尘密度、弱流比及采样流量多种影响因素对分离效能的影响机制。研究发现,随着粉尘粒径的增加,各粒径点的分离效能曲线均呈现下降趋势,密度为1 610 kg/m~3的分离效能曲线相对最接近BMRC曲线;弱流比模拟组中,在1/16~1/10范围内的弱流比条件下可获得最佳分离效能,同时发现采样流量控制在1.8~4.5 L/min之间时,可有效减少采样流量对各粒径分离效能的影响。研究结果可为虚拟冲击分离技术的开发和应用提供理论参考。 展开更多
关键词 粉尘监测 呼吸性粉尘 虚拟冲击 分离效能
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某型虚拟冲击器的设计及数值模拟 被引量:4
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作者 马弢 杨屹 +3 位作者 商洁 李建伟 马英豪 畅翔 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期359-364,共6页
虚拟冲击器能够吸入空气中的气溶胶并收集特定粒径的颗粒。一般来说,常用的虚拟冲击器的切割粒径较大,工作流量也较大,对于某些限制流量的工况可能不适用。在本研究中,开发了一种新型多缝虚拟冲击器,且喷嘴附近注入清洁空气,能够减小气... 虚拟冲击器能够吸入空气中的气溶胶并收集特定粒径的颗粒。一般来说,常用的虚拟冲击器的切割粒径较大,工作流量也较大,对于某些限制流量的工况可能不适用。在本研究中,开发了一种新型多缝虚拟冲击器,且喷嘴附近注入清洁空气,能够减小气溶胶在冲击器内的损失。通过数值模拟的方法分析该虚拟冲击器的性能,结果表明,即使总流量为36 L/min,也能获得0.08 atm的低压降,利用具有清洁空气的狭缝喷嘴虚拟冲击器,可将切割粒径降到0.2~0.4μm,并以1.8 L/min的流量收集起来。 展开更多
关键词 虚拟冲击 气溶胶 数值模拟
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虚拟冲击器的研究进展 被引量:6
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作者 吕阳 徐立大 刘凡 《卫生研究》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期125-127,共3页
关键词 虚拟冲击 环境监测仪 气溶胶颗粒物 分离 采样
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基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术 被引量:5
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作者 惠立锋 李德文 郭永彩 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3062-3070,共9页
呼吸性粉尘连续分离技术是实现其在线监测和尘肺病预警的基础及关键。为了解决常见的旋风分离、水平陶析及平板冲击等分离方式易积尘、过载、堵塞等弊端,提出一种基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术。基于虚拟冲击理论,建立呼吸... 呼吸性粉尘连续分离技术是实现其在线监测和尘肺病预警的基础及关键。为了解决常见的旋风分离、水平陶析及平板冲击等分离方式易积尘、过载、堵塞等弊端,提出一种基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术。基于虚拟冲击理论,建立呼吸性粉尘虚拟分离三维模型,仿真分析其速度场和压力场的分布,通过分域法阐释虚拟冲击的分离机理,并构建分离效能和分离时效一体化测试系统,对设计的虚拟冲击器进行验证。研究结果表明:分离效能模拟曲线随着喷嘴与收集腔间距和收集腔直径增大而上移,而收集腔直径对分离效能的影响作用强于喷嘴与收集腔间距的影响。当喷嘴与收集腔间距为4.0 mm、收集腔直径为3.0 mm时,各个粒径点的分离效率与BMRC曲线的偏差在±5%以内。在工作点流量为4 L/min、弱流比为0.1条件下,分离器的分离效能曲线与BMRC曲线相比,整体呈负偏差,最大偏差为-4.7%。在质量浓度为35~40 mg/m~3的粉尘浓度环境下,传统旋风分离器容易出现排灰口和排气口堵塞,测试结果偏差较大,连续运行1 d后已不能满足连续分离要求,而虚拟冲击式分离器内部颗粒损失及截留较少,可实现15 d以上的连续运行而无需人工清理,连续分离时效提升了10倍以上,验证了本文方法的可行性及优越性,满足呼吸性粉尘浓度在线测量对粉尘连续分离的分离效能及分离时效要求。 展开更多
关键词 呼吸性粉尘 连续分离 分离效能 BMRC曲线 虚拟冲击
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基于凸形壁面的虚拟冲击式呼吸性粉尘采样器研究 被引量:3
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作者 刘丹丹 黄鹏升 +2 位作者 李德文 代英鹏 单驰 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期220-224,共5页
为研究满足BMRC曲线的呼吸尘采样器,提高呼吸尘采样的准确性,基于虚拟冲击原理,针对隔离主流和弱流通道壁面的形状,提出1种基于虚拟冲击原理的呼吸尘采样器的改进结构,并对不同模型进行模拟仿真实验,利用Ansys Fluent气-固2相流模拟采... 为研究满足BMRC曲线的呼吸尘采样器,提高呼吸尘采样的准确性,基于虚拟冲击原理,针对隔离主流和弱流通道壁面的形状,提出1种基于虚拟冲击原理的呼吸尘采样器的改进结构,并对不同模型进行模拟仿真实验,利用Ansys Fluent气-固2相流模拟采样器中的流场,对呼吸性粉尘颗粒在流场内的运动轨迹进行跟踪,对仿真得到的呼吸尘分离效能与BMRC曲线的标准进行对比。结果表明:相比采样器原型和主弱流壁面形状为“凹型”,虚拟冲击式呼吸尘采样器主弱流壁面形状为“凸型”时对呼吸尘采样的效果更好,同时分离效能与BMRC曲线的标准差为δ=2.65%,满足偏差小于等于5%的要求。研究结果可为呼吸尘采样器的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 虚拟冲击原理 气-固两相流 呼吸尘 采样器
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呼吸性粉尘虚拟冲击分离器数值模拟及实验验证 被引量:3
6
作者 李彦筑 王杰 谢双 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第3期20-25,共6页
针对呼吸性粉尘连续分离问题,对陶析式、惯性冲击式、旋风式分离方法进行了分析,利用流体力学软件Fluent对虚拟冲击器内部流场进行数值模拟,建立了满足BMRC曲线分离标准的虚拟冲击器模型,并结合数值模拟结果对分离器结构尺寸进行修正优... 针对呼吸性粉尘连续分离问题,对陶析式、惯性冲击式、旋风式分离方法进行了分析,利用流体力学软件Fluent对虚拟冲击器内部流场进行数值模拟,建立了满足BMRC曲线分离标准的虚拟冲击器模型,并结合数值模拟结果对分离器结构尺寸进行修正优化。按照模型加工了分离器样件并进行了气溶胶实验验证,结果表明样件的分离效能与BMRC曲线标准差均小于5%,满足行业标准要求。 展开更多
关键词 呼吸性粉尘 虚拟冲击 分离效能 BMRC曲线 数值模拟 气溶胶实验
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基于壁面射流的虚拟冲击式采样分离器的优化
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作者 刘丹丹 朱鸿飞 李德文 《中国粉体技术》 CAS CSCD 2023年第2期113-120,共8页
为了提高现有虚拟冲击技术下的呼吸性粉尘采样分离器的分离标准差,采用壁面射流中的附壁效应,结合模型角度改变对颗粒捕获效率的影响,在凸型内壁的分离腔基础上,研究加速喷嘴尾部的角度、外壁面顶点的角度和喷嘴至收集腔的距离3个方面... 为了提高现有虚拟冲击技术下的呼吸性粉尘采样分离器的分离标准差,采用壁面射流中的附壁效应,结合模型角度改变对颗粒捕获效率的影响,在凸型内壁的分离腔基础上,研究加速喷嘴尾部的角度、外壁面顶点的角度和喷嘴至收集腔的距离3个方面因素对于模型分离效率的影响。采用有限元软件ANSYS Fluent的气固两相流数值仿真,仿真模拟分离器的内部流场,在仿真过程中对颗粒进行捕捉跟踪,将计算出的分离效率与BMRC曲线的标准进行比较。结果表明:与凸型内壁结构的采样分离器模型相比,改进后的呼吸性粉尘采样分离器在粒径较小处的分离效率方程更贴近BMRC曲线,分离偏差均小于1.6%,分离标准差达到了δ_(2)=2.31%,在参考模型的分离标准差上提高了12.83%。 展开更多
关键词 虚拟冲击技术 壁面射流 气固两相流 数值模型曲线 呼吸性粉尘
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亚微米粒子虚拟冲击器的研制 被引量:6
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作者 张佩 赵永凯 +1 位作者 杨巍 黄惠杰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期238-243,共6页
亚微米虚拟冲击器是实现高灵敏度生物气溶胶光学在线监测的前提,是当前的研究热点之一。基于空气动力学理论与相关研究基础,设计了一种切割粒径为0.4μm的亚微米级粒子虚拟冲击器,利用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent以及离散相模型... 亚微米虚拟冲击器是实现高灵敏度生物气溶胶光学在线监测的前提,是当前的研究热点之一。基于空气动力学理论与相关研究基础,设计了一种切割粒径为0.4μm的亚微米级粒子虚拟冲击器,利用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent以及离散相模型对虚拟冲击器结构的入口喷嘴与收集孔间距、收集孔径和流量比等各种设计参数进行模拟与分析,得到了一组优化设计参数并制作了虚拟冲击器实物。测试结果表明,该虚拟冲击器具有良好的浓缩效果,对0.37、0.5、0.7μm聚苯乙烯乳胶球(PSL)粒子的收集效率等参数与仿真结果基本吻合,验证了流体动力学分析方法的可行性。该虚拟冲击器切割粒径的实验测试结果达到0.4μm,满足实际应用需求。 展开更多
关键词 生物光学 虚拟冲击 流体动力学 亚微米粒子 生物气溶胶监测
原文传递
基于虚拟高冲击样机的装备寿命预测研究
9
作者 贾长治 王兴贵 +1 位作者 陈永才 狄长春 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期96-99,共4页
讨论了虚拟样机 (virtualprototyping)的意义和必要性 ,简要介绍了ADAMS仿真系统。以承受高冲击激励的火炮为研究对象 ,分析了影响火炮工作性能的主要因素 ,总结了火炮正常工作的三个基本准则。运用Fortran语言编制了火炮故障仿真模块 ,... 讨论了虚拟样机 (virtualprototyping)的意义和必要性 ,简要介绍了ADAMS仿真系统。以承受高冲击激励的火炮为研究对象 ,分析了影响火炮工作性能的主要因素 ,总结了火炮正常工作的三个基本准则。运用Fortran语言编制了火炮故障仿真模块 ,在ADAMS环境下建立了火炮高冲击虚拟样机。结合层次分析法 (AHP)确定了性能的影响权重 ,制定了基于虚拟高冲击样机的火炮工作性能评估方案 ,进而对火炮剩余寿命进行预测 ,仿真结果证明了评估和预测研究的有效性。最后 。 展开更多
关键词 虚拟冲击样机 寿命预测 ADAMS仿真系统 火炮 FORTRAN语言 层次分析法 AHP
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基于虚拟激励的冲击响应谱仿真技术研究
10
作者 牛金皓 杨锐 《环境技术》 2021年第S01期37-42,47,共7页
针对目前较复杂的冲击响应谱试验过程,开展虚拟冲击试验方法研究,有别于传统的虚拟冲击试验台的搭建,本文根据冲击响应谱计算原理,采用改进的递归数字滤波算法使用Matlab编制一套用于冲击响应谱计算的程序,利用力传感器、加速度传感器... 针对目前较复杂的冲击响应谱试验过程,开展虚拟冲击试验方法研究,有别于传统的虚拟冲击试验台的搭建,本文根据冲击响应谱计算原理,采用改进的递归数字滤波算法使用Matlab编制一套用于冲击响应谱计算的程序,利用力传感器、加速度传感器分别采集产品底部的冲击激励与加速度响应,通过模态分析及模态试验的方法对产品的有限元模型进行修正,最终使用Ansys软件的瞬态响应分析模块进行有限元分析,计算得到产品各位置处的加速度响应,并使用计算程序得到产品各位置处的冲击响应谱。通过验证试验比对,仿真结果与验证试验结果控制在±3 dB以内,较传统的虚拟冲击台仿真方法±6 dB的误差范围有较大的改善,为后期进一步开展虚拟冲击试验技术研究另辟蹊径。 展开更多
关键词 虚拟冲击 力传感器 激励采集 改进的递归数字滤波算法 瞬态响应分析
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柴油机抗冲击性能仿真 被引量:3
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作者 吴问鲍 《船海工程》 2010年第1期63-65,共3页
利用MSC.ADAMS软件建立TBD234V6柴油机发电机组的数字化虚拟平台,对柴油机的4个机脚进行柔性化建模,按德国BV043/85的冲击标准进行虚拟冲击,得出机脚的抗冲击极限,对实际机组进行锤击试验,对比仿真结果,提出模型的不足和改进方向。
关键词 冲击 虚拟平台 虚拟冲击
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放射性气溶胶自适应分离设计与特性研究
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作者 何泽银 黄思成 +1 位作者 孙世政 郑天成 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2024年第6期127-132,共6页
研究针对不同颗粒物密度环境下人工放射性气溶胶氡的分离与监测,提出了一种基于虚拟冲击原理的环境自适应分离技术。基于虚拟冲击原理,建立亚微米虚拟冲击器二维模型。结合流体动力学,数值计算虚拟冲击器在不同颗粒物密度、结构和流量... 研究针对不同颗粒物密度环境下人工放射性气溶胶氡的分离与监测,提出了一种基于虚拟冲击原理的环境自适应分离技术。基于虚拟冲击原理,建立亚微米虚拟冲击器二维模型。结合流体动力学,数值计算虚拟冲击器在不同颗粒物密度、结构和流量条件下内流道分离效率与壁面损失,阐明多因素对分离效率的影响规律,揭示亚微米虚拟冲击器在不同颗粒物密度下对氡气溶胶的自适应分离规律。结果表明,亚微米虚拟冲击器对氡气溶胶的分离曲线陡度较好,具有良好的分离性能与较低的壁面损失;颗粒物密度与流量因素对分离效率的影响大于结构因素;亚微米虚拟冲击器自适应流量调节可实现不同颗粒物密度下氡气溶胶的高效分离,颗粒物密度为2200 kg/m 3时亚微米虚拟冲击器较自适应前分离效率提升18.35%且具有较低的壁面损失。 展开更多
关键词 虚拟冲击 环境自适应 数值模拟 分离效率
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大流量亚微米颗粒物气溶胶精准分离器设计
13
作者 符龙熙 易礼斌 欧强 《机械研究与应用》 2024年第1期60-64,共5页
亚微米颗粒物气溶胶分离器作为目前研究的热点之一,是实现颗粒物浓度高精度检测的先决条件。但当前的颗粒物气溶胶分离器仍存在较多问题,例如小流量时测量距离近,大流量时分离不精准等。该文设计出一种新型大流量亚微米颗粒物气溶胶精... 亚微米颗粒物气溶胶分离器作为目前研究的热点之一,是实现颗粒物浓度高精度检测的先决条件。但当前的颗粒物气溶胶分离器仍存在较多问题,例如小流量时测量距离近,大流量时分离不精准等。该文设计出一种新型大流量亚微米颗粒物气溶胶精准分离器,该分离器可实现远监测点的亚微米颗粒物的大流量富集以及精准分离。依据人造龙卷风抽吸原理以及Marple理论进行模型的初步设计并对其进行数值分析、数值模拟,采用SIMPLE算法对压强-速度耦合求解。文章所述的颗粒物气溶胶分离器平衡了工作流量和切割粒径两者间的矛盾,并对结构进行了分析优化,最终该新型分离器在700 L/min及以上的大流量工况下,实现了对粒径为0.1μm的颗粒物精准分离,极大地提高了分离器的性能。 展开更多
关键词 空气旋流加速器 亚微米虚拟冲击 大流量 精准分离
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燃煤电厂超低排放PM10/PM2.5实验室采样对比分析 被引量:4
14
作者 惠立锋 《中国电力》 CSCD 北大核心 2021年第2期190-196,共7页
为探究采用不同原理的颗粒物采样器在燃煤电厂超低排放设施PM10及PM2.5检测中的结果差异,基于颗粒物采样实验验证模拟系统及全自动滤膜批量称重系统,在0~6 mg/m3质量浓度环境下,对旋风分离器和虚拟冲击器的采样结果的相关性、稳定性进... 为探究采用不同原理的颗粒物采样器在燃煤电厂超低排放设施PM10及PM2.5检测中的结果差异,基于颗粒物采样实验验证模拟系统及全自动滤膜批量称重系统,在0~6 mg/m3质量浓度环境下,对旋风分离器和虚拟冲击器的采样结果的相关性、稳定性进行测试比对,并验证分析了湿度对两种采样方式的影响。结果表明,旋风分离器和虚拟冲击器两种采样方式测试结果呈高度相关,干燥环境下旋风分离器稳定性和重复性优于虚拟冲击器,但湿度对旋风分离器的影响作用强于虚拟冲击器,在燃煤电厂超低排放PM10及PM2.5采样时,应根据环境差异合理选择采样方式。 展开更多
关键词 超低排放 PM10/PM2.5 采样 旋风分离器 虚拟冲击
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Virtual prototype simulation on underwater hydraulic impingement shovel 被引量:4
15
作者 LIU He-ping LUO A-ni MENG Qing-xin 《Journal of Marine Science and Application》 2007年第1期58-62,共5页
The virtual prototype technology is applied to the design of the hydraulic impingement shovel, which is to increase the reliability of the design. The work principle of hydraulic impingement shovel is expatiated, and ... The virtual prototype technology is applied to the design of the hydraulic impingement shovel, which is to increase the reliability of the design. The work principle of hydraulic impingement shovel is expatiated, and its dynamic equations are established. The 3D model of virtual prototype is built by PRO/E. Then the couple between the mechanical body of prototype and the hydraulic system is completed by virtue of ADAMS. Finally, the simulation is made on the virtual prototype. The simulation results show that the design of underwater hydraulic impingement shovel is rational. The virtual prototype technology could lay sound foundation of successful manufacturing of physical prototype for the first time and offer highly effective and feasible means for the design and production of underwater equipments. 展开更多
关键词 naval gun lock-breechblock cam artillery cartridge extractor
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煤矿呼吸性粉尘浓度监测技术研究
16
作者 董传宝 郑磊 《煤矿机械》 2025年第4期59-62,共4页
为了向煤矿尘肺病预警提供呼吸性粉尘浓度数据支持,开发了一种呼吸性粉尘浓度监测技术。首先,设计了适用于煤矿环境的监测方案,确保其能精准监测不同浓度的粉尘,并符合行业标准。对前端虚拟冲击分离器进行了设计与验证,以确保其高效分... 为了向煤矿尘肺病预警提供呼吸性粉尘浓度数据支持,开发了一种呼吸性粉尘浓度监测技术。首先,设计了适用于煤矿环境的监测方案,确保其能精准监测不同浓度的粉尘,并符合行业标准。对前端虚拟冲击分离器进行了设计与验证,以确保其高效分离性能。其次,对自动换向装置和气路管径进行了优化,确保监测单元在不同浓度条件下的灵活切换与稳定运行。通过优化气流管路和流量控制系统,确保了监测的准确性和稳定性。经过工业现场应用验证,研制的呼吸性粉尘浓度传感器具有90d的维护周期,且检测误差小于13.5%。该技术为煤矿尘肺病的早期预警提供了可靠的数据支持,为矿工的健康安全提供了保障。 展开更多
关键词 呼吸性粉尘 浓度监测 气路优化 虚拟冲击 恒流控制
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