弯曲通道内气流流动阻力的计算和验证

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.03.003 第18卷第3期 北京科技大学学报 Vol.18 No.3 1996年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jm.1996 弯曲通道内气流流动阻力的计算和验证 蒋仲安李怀宇杜翠凤 北京科技大学资源工程学院，北京1000⑧3 摘要分析了弯曲通道内气流流动状态，确定了气相流场的控制方程和边界条件，建立了通道内 计算流动阻力的有限差分的数学模型和计算机程序，通过理论计算和实验分析了流道的几何参数 对阻力的影响.计算结果与实验数据相符合， 关键词弯曲通道，流动阻力，有限差分 中图分类号TBI15 利用弯曲通道来分离气固、气液两相流动中的固体和液体，在工程技术上有着十分广泛的应 用，如波形板分离器、锯齿形分离器和百叶窗式脱水器等，由于弯曲通道内的流动状态非常复 杂，其流动阻力受气流速度、流道宽度、流道偏转角、固体颗粒（或液滴）与气流之间相互作用 的影响，一般要通过实验直接测量流动阻力，但很难确定最佳的结构参数，即流动阻力要小、分 离效率要高的弯曲通道几何尺寸.为此，本文对锯齿形弯曲通道，应用流体力学的理论，进行流 动阻力计算的数值模拟，建立一套相应的计算方法和计算机程序. 1控制方程与边界条件 如图1所示，气流在弯曲通道流动，实际上是一种三维、非定常、可压缩粘性流体的流动过 程，需要根据实际情况作一些简化.假如进人弯曲通道内气流速度较小，这种气体可作为不可压 缩气体处理；另外弯曲通道的高度与宽度之比很大，可假定流场为二维平面流动.故可以近似认 为气体是粘性、不可压缩、不计质量力、牛顿流体的平面非定常流动·根据连续方程和动量方 程，应用涡量2和流函数平定义，得到量纲为1形式的流函数涡量方程为： 1 图1锯齿形弯曲通道和流场求解坐标系 1995-10-10收稿 第一作者男32岁博士后

第 18 卷 第 3 期 1 9 % 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u r n a l o f U n i v e rs ity o f S d en ce a nd T 戈h n o l o gy Be ij ing V o l . 18 N o . 3 J u 区 19 9 6 弯曲通道 内气流流动阻力的计算和验证 蒋仲安 李怀宇 杜翠凤 北京科技大学资源 工 程 学 院 , 北京 1(X 洲粥 3 摘要 分析 了弯 曲通道内气流流动状态 , 确定 了气相流场的控制方程和边界条件 , 建立了 通 道内 计算流动阻力的有限差分的数学模型和计算机程序 , 通过理论计 算和实验分析 了流道的几何参数 对阻力的影响 . 计算结果与实验数据相符合 . 关键词 弯 曲通道 , 流动阻力 , 有限差分 中图分类号 珊 1 5 利用弯曲通道来分离气固 、 气液两相 流动 中的固体和液体 , 在工程技术上有着 十分广泛的应 用 , 如波形板分离器 、 锯齿形分离器和百 叶窗式脱 水 器等 . 由于弯曲通道 内的流 动状态非常复 杂 , 其流动阻力受气流速度 、 流道宽度 、 流道偏转角 、 固体颗粒 (或液滴 ) 与气 流之间相互作用 的影响 , 一般要通过实验直接测量流动阻力 , 但很难确定 最佳 的结构参数 , 即流动阻力要小 、 分 离效率要 高的弯曲通道几何 尺寸 . 为此 , 本文对锯齿形 弯曲通道 , 应用流体力学 的理论 , 进行流 动阻力计算的数值模拟 , 建立一套相应的计算方法和计算机程序 . 1 控制方程 与边界条件 如图 1 所示 , 气流在弯曲通道 流动 , 实际上是一种三维 、 非定常 、 可压缩粘性流体的流动过 程 , 需要根据 实际情况作一些简化 . 假如进人弯曲通道 内气流速度较小 , 这种气体可作 为不可压 缩气体处理 ; 另外弯曲通道 的高度与宽度之 比很大 , 可假定流场为二维平面流动 . 故可 以近似认 为气体是粘性 、 不可压 缩 、 不计 质量力 、 牛顿 流体的平 面非 定常 流动 . 根 据连 续方程和动量方 程 , 应用 涡量 口 和流 函数 甲 定义 , 得到量纲为 1 形式的流函数涡量方程 为 : l卯5 一 10 一 10 收稿 图 1 锯齿形弯曲通道和流场求解坐标系 第一 作者 男 32 岁 博士 后 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 03. 003

Vol.18 No.3 蒋仲安等：弯曲通道内气流流动阻力的计算和验证 211· aΨj0x2+a2yj0y2=-2 () +（架+） dx dv (2) PP /aΨy_ay +=2（证- (3) 其中， 0v/0x-ouloy= (4) ay/Cy=u,aΨ/x=-u (5) 式中，P-气体的压力，Pa;u-x轴方向的速度，ms;v-y轴方向的速度，ms. 以图1所示的坐标系为例，根据文献[2]给出式(1)和(2)的边界条件，在人口边界 上，流场均匀分布： u=1,v=0 (6) 则： Ψ=y,2=0 (7) 在出口边界上，假定流场为Poinssulle流场： u=6y-y,v=0 (8) 则： Ψ=302-2y,2=12y-6 (9) 在上边界和下边界组成的壁面上，应用粘性流动无滑移条件，有： Ψ=1，平0n=0(上边界) (10) Ψ=0，平8n=0(下边界) (11) 这里，平an是关于壁面的法向梯度， 根据文献[)流道壁面涡量的计算公式为： 2=-2+1-Ψ/△n+0(△n)(i=1,2,…；j=1.2,…) (12) 对于图1所示中的2、3'、4等拐弯点，认为2=0. 根据无滑移条件，利用连续方程、动量方程可导出压力方程式(3)的边界条件： opion=(1/Re)(dQl0s) (13) 式(6)~(12)给出了控制方程的边界条件，就把求解粘性流体的内流问题，在数学 上转化求解3个偏微分方程的边值问题.值得注意的是，压力方程不必和流函数方程、涡量 方程联立求解，这对简化流场计算有十分重要意义· 2控制方程的差分形式 流函数方程式(1)使用五点中心差分可得其相应的差分方程，即： '=[+,+Ψ：-，+Y*1+:-+2,(]/21+） (14) 式中，r=(Ax△y),上式具有二阶精度. 对涡量方程式(2)中，时间导数采用前差分，对流项采用上风差分，扩散项采用五点 中心差分，其差分方程为：

V o l . 18 N o . 3 蒋 仲安等 : 弯曲通道 内气流流 动阻力的计算和 验证 、 J. 产、产. 二, . 、了 山内,j .2 、了、 了`. 刁乍 /盼 + 日丫 /妙 = 一 。 。口 . 日甲 。口 日甲 。口 1 厂。胡 . 拼口 、 一 十 一 , - ~ - , 犷- - 一 , 不 - - 下一 - 二 ~二一 一 I se二 se二产 十 一 , 布- 二一 l ` r 口y ` x ` x 口y K e \ `丫 ` 犷 2 日 , p 日 Z p _ / 日丫 日丫 日丫 丫 号二一 + 未二二 二 2 1 不二一 一矛斗 - 一 不共一 ! 刁犷 ` 即 , ` \ 日犷 即 , 人即 尹 其 中 , 。 v /日x 一 日u /日, = 。 (4 ) 日岁 /己夕= u , 日甲 /云x = 一 v ( 5) 式 中 , 尸一 气体 的压力 , P ;a u 一 x 轴方 向的速 度 , m S/ ; 。 一 夕轴方 向的速度 , m s/ . 以 图 1 所示 的坐标系为 例 , 根据 文献 2[] 给 出式 ( l) 和 ( 2) 的边 界 条 件 , 在人 口 边 界 上 , 流场均匀 分布 : u = l , v = 0 ( 6) 则 : 岁 = y , 口= O (7 ) 在 出 口 边界上 , 假 定流场 为 oP lns 曲e 流 场 : u = 6妙一 夕勺 , v = O ( 8 ) 则 : 甲 = 3妙 , 一 2夕, ) , 口 = 1 2夕一 6 ( 9 ) 在上边 界和下 边界组 成 的壁 面上 , 应用 粘性 流动 无滑移 条件 , 有 : 少= l , 日甲户 n = O ( 上边界 ) ( 10 ) 甲 = 0 , 刁甲户 n = o ( 下边界 ) ( 1 1) 这 里 , 。少/伽 是关于 壁面 的法 向梯 度 . 根据 文献 川 流道 壁面 涡量 的计 算公式 为 : 只 , , = 一 2理 : , , + l 一 岁 , . , )体n , + o (△n ) ( i 一 l , 2 , … : j = l , 2 , … ) ( 12 ) 对于 图 1 所示 中的 2 、 3 ` 、 4 等 拐弯点 , 认 为 口 = .0 根 据无滑 移条件 , 利用 连续方程 、 动量 方程 可 导出压力 方程式 ( 3) 的边界条 件 : 。P/ 日。 = ( 一/R e) (日卿日)S ( 13 ) 式 ( 6) 一 ( 12) 给出了控制 方程 的边 界条件 , 就把 求解 粘 性 流 体的 内流 问题 , 在 数学 上转 化求 解 3 个 偏微分 方程 的边值问题 . 值 得注 意 的是 , 压 力方 程不必 和流 函 数方 程 、 涡量 方程 联立 求解 , 这对简化流 场计算有 十分 重要意 义 . 2 控制方程 的差分形 式 流 函 数方程 式 ( l) 使用 五点 中心 差分 可得 其相 应的 差分方 程 , 即: 卿 亨 ’ 一 [卿 * 1 , , + 卿 一 l , , 十 硼毛 + l + 卿 J一 ,卜 只愁(酝 ) 2 } / l2( 十 r) l( 4 ) 式 中 , ; 二 (酞 /△力 2 , 上 式具 有二 阶精度 . 对涡量 方程 式 ( 2) 中 , 时间 导数采 用前差 分 , 对流 项采 用 上 风 差分 , 扩 散 项采 用 五 点 中心差 分 , 其差分 方程 为 :

…212· 北京科技大学学报 1996年No.3 2=2,+(C24u+C2+1+C32,+C2-1-C2)/RE) (15) 式中，C=1+0pl-p)2;C=r[1+(lql-q)25C,=1+(pl+p)2;C4=r[1+(gl+9)25 Co=2[1+Ipl+r1+lql)]p=u,AxRe,q=v,.AyRe;a=At/(Ax). 而速度u、v采用二阶中心差分方法计算，即： 4,=ΨL+1-平-d/2Ay (16) U,=-Y+L-Ψ-L/2△x (17) 联解式(14)和(15)之后，只要对给定压力方程边界上第一类边界值，压力场就唯一 确定，对式(13)求解，一般来说，当通过不同路径到达同一点时，式(13)将给出不同的 答案，这种差异部分地由平的解的误差引起的·但是，即使在所有的网格上知道平的精确 值，由于求积误差，不同路径的积分还是要产生不同的答案， 对于压力方程式(3)中，令等式右边为： 0=-28Yy-y） x乎-0x (18) 则： 82P/0x2+0P10y=-Q (19) 对于式(18)采用中心有限差分公式，其差分方程为： 2-2 平+平-L2Ψ4平+Ψ-2YL-一+ΨL上一YL+平-L △x2 △y2 4Ax△y (20) 对于式(19)就可采用式(14)的差分方程，即： P,=[P4,+P,+Pi1+P-+2x]/2(1+) (21) 文献[2]对式(14)和(15)解的稳定性、收敛性和人工粘性作了具体分析，认为式 (14)和(15)求解结果有很高的精度· 3求解差分方程的具体步骤 (1)对求解区域内划分有限差分网格，网格的交叉点称为结点· (2)按式(6)至(14)确定边界值，流道外的所有速度，流函数和涡量值都为零；并 按定常流动考虑· (3)求解涡量差分方程式(15)· 由于只考虑定常流动，对式(15)可变为： 2'=(C2,+C2+1+C2+C2-)/Co (22) 这样可由已知，求得2'（对于本问题求解中取=0）. (4)利用上式求得的结果2'作为已知值，求解流函数方程式(14)，可得到新的Ψ+值 (5)应用壁面涡量公式，由上式求得的2'值代人式(12)，得到新的涡量边界值· (6)达到稳态的收敛标准时（即涡量前后两次计算之差小于某一小量ε），可停止计 算，否则就要回到(3)进行重复迭代计算· (7)由上述计算得出流函数平.，的值，代入式(20)求得2，再将Q,代入式(21)

· 1 2 2 . 1 北 京 科 技 大 学 学 报 年 9 9 N 6 6 . 3 只犷 ` 一 只几 + ( C l 只飞 1 , , + C z只几 + , + C 3只竺、 , , + q 只几 一 , 一 C I月几) ( : /R e) ( 1 5) 式 中 , C I = l + (}P 卜 P ) / 2 ; 矶= r 【l + (}q 卜 q ) / 2 」: 砚= l + (}P } + P ) / 2 ; 4C = r 【l + (}任} + q ) / 2 」; 0C 一 2 [ l + l p l + 叹l + 10 1) ] ; 尸= u , , 声R e , 、 = v ` , 户, R e : : = At /(山 ) 2 · 而速 度 u 、 。 采用二 阶 中心差分方 法计算 , 即: u : 、 , = 尸 ` , , + ! 一 甲 : , 厂 1 ) / 2 △夕 ( 16 ) v : J = 一 尸 , + 1 , , 一 甲卜 1 , 户/ Z xA ( 17 ) 联解 式 ( 14 ) 和 ( 巧 ) 之后 , 只要 对给定 压力方 程边界 上第一 类边 界值 , 压力 场就 唯 一 确定 . 对式 ( 13 ) 求解 , 一般 来说 , 当通过 不同路 径到达 同一 点时 , 式 ( 13 ) 将给出不 同 的 答 案 , 这种 差异 部分地 由 甲 的解 的误 差 引起 的 . 但是 , 即使在所有 的 网格上知 道 尹 的精确 值 , 由于求积误差 , 不 同路 径 的积分还是 要产生不 同的答案 . 对于压 力方 程式 ( 3) 中 , 令等式右边 为 : , 八O 、产, . n, 一且 ù l 、`了. _ / 日丫 日丫 日丫 、 O 二 一 2 ! , 拼 二一 一下二共一 一 不共产 ! 丫 一 又刀 分 。劝夕 2 则 : 日 , P,/ 日扩+ 刁, P/ 。, , = 一 Q 对于式 ( 18 ) 采用 中心有 限差分 公式 , 其差 分方程 为 : .月l es J 妇, 、、于., 甲 / , + 一 , , + 甲 `一 ,一 2甲 : , , 岁 ` , , + 一 + 甲 , , 厂 一 2少 , △夕 ( 4△戊△夕 一一 lesL 勺二 Q 一一 一 ( 20 ) 对于式 ( 19 ) 就可 采用 式 ( 14) 的差分方 程 , 即 : 只犷 ’ 一 [只飞 1 , , + 只竺 1 , , + 代只几 + , + 只几 一 l ) + Q)关X)A , ] / 2( l + )r ( 2 1) 文献 z[] 对 式 ( 14 ) 和 ( 巧 ) 解 的 稳定 性 、 收 敛性 和 人 工 粘 性 作 了 具 体 分 析 , 认 为 式 ( 14 ) 和 ( 15) 求解 结果 有很 高的精度 . 3 求解差分方程 的具体步骤 ( l) 对求解 区域 内划 分有 限差分 网格 , 网格 的交叉点 称 为结点 . ( 2) 按式 (6) 至 ( 14) 确定边 界值 , 流道 外 的所 有速 度 , 流 函数 和 涡量 值都为 零 ; 并 按定 常流 动考虑 . ( 3) 求解 涡量 差分方 程式 ( 1 5) . 由于 只考 虑定 常流动 , 对式 ( 巧 ) 可变 为: 只犷 , = (C ,只飞 】 , , + C月几 + 1 + C 3只生 l , , + q 只 ” , 一 , ) / 0C ( 2 2 ) 这样 可 由 巳知 甲{ , , 求得 只犷 ’ ( 对于本 问题求 解 中取 叫 , 二 0) · (4) 利用 上式求得 的结 果 只犷 ’ 作 为 巳 知值 , 求 解流 函数方 程式 ( 14) , 可 得到新的 叭犷 ’ 值 · (5 ) 应用 壁面 涡量公 式 , 由上式 求得 的 只犷 ’ 值代入 式 ( 12 ), 得到 新 的涡量边 界值 · ( 6) 达 到 稳 态 的 收 敛 标 准 时 (即 涡 量 前后 两次 计算 之 差 小 于某 一 小 量 。 ) , 可 停 止 计 算 , 否则就要 回到 ( 3) 进 行重 复迭代 计算 . (7) 由上 述计 算得 出流 函数 少 * . 、 的值 , 代人 式 ( 2 0) 求得 仓 , , , 再 将 忿 , , 代 人 式 ( 2 1)

Vol.18 No.3 蒋仲安等：弯曲通道内气流流动阻力的计算和验证 213. 通过迭代重复计算，使前后两次压力P,计算值之差小于某一小量ε时，即达到收敛标准， 就可停止计算；否则还需要进行迭代计算，直到满足要求为止· 按上述步骤，编制计算机程序.每次求解结束后，可改变有关参数进行重新求解该过 程，就得到另外一组计算值· 4计算结果及分析 为考察流道的几何参数对阻力的影响，笔者专门设计图1所示的流道模型进行实验，图2 是阻力与长度的关系曲线，试验条件是在雷诺数Re=12086,角度0=45，板间距d。=28mm 从图中曲线可知，流道阻力随长度1的增加而增加，但增加平缓，且实测值与计算值基本符 合.图3是阻力与角度的关系曲线，试验条件是雷诺数Re=12086,长度l=110mm,板间 距d,=28m从图中曲线可知，流道阻力随角度的增加而增加，但增加速度较快，实测值 与计算值也基本符合；另外从图2和图3可知，长度1对阻力的影响较小，角度0对阻力的 350 280 600 巴210 色400 140 ·实测值 ·计算值 200 。实测值 70 一计算值 0 0 40 80120160 200 20 40 60 I/mm 01() 图2阻力与长度的关系 图3阻力与角度的关系 影响较大，因此，在设计弯曲通道时主要应考 1000- 虑角度0的大小· 0.●分别为0=45°和30°下 800 的实测值 图4是在长度1=110mm,板间距d=28 一计算值 mm角度0=30°和45°时，通过计算和实测 &600 而绘制的流道阻力与气流速度之间的关系， 400 从图中可以看出，阻力随气流速度的增加而 增加，且实测值与计算值符合较好，由于流 200 道阻力的计算值比实测值都小，所以用上述差 分方法计算的阻力值要进行适当修正，修正系 4 6 10 v/m·s-l 数为1.45.图3和图4中曲线是在阻力修正之 后绘制的· 图4阻力与流道气流速度的关系 5结论 (1)计算和实测结果表明，角度对流道阻力影响较大，改变弯曲处的形状是减少流道阻

Vo l . 18 N o . 3 蒋 仲安等 : 弯 曲通 道内气流 流动阻 力 的计算和 验证 · 21 3 · 通过 迭代 重复计 算 , 使 前后 两次压 力 只 , , 计 算 值 之 差 小 于 某 一小 量 ￡ 时 , 即 达到 收 敛 标 准 , 就可停止计算 ; 否 则还 需要 进行迭代 计算 , 直到 满足 要求 为止 . 按上述 步 骤 , 编制计算机程序 . 每 次 求 解 结束后 , 可 改 变 有 关参数进 行 重新 求解 该 过 程 , 就得 到另 外一 组计 算值 . 4 计算结 果及 分析 为考察流道 的几何参数 对阻力 的影响 , 笔者专门设计图 1 所示 的流道模型进行实 验 . 图 2 是 阻 力与 长度 的关系曲线 , 试验条件是在雷诺数 R e 二 1 2 0 86 , 角度 e 二 4 50, 板 间距 d 。 二 28 ~ . 从 图中 曲线可知 , 流道 阻力 随长度 l 的增加 而增加 , 但 增加 平缓 , 且实测 值与计算值 基 本符 合 . 图 3 是 阻力 与角 度的关 系 曲线 , 试验 条件是 雷诺数 R 召 = 12 0 86 , 长 度 l = 1 10 ll ll n , 板 间 距 d 。 = 28 ~ 从 图 中曲线可知 , 流道 阻力 随角度 的增 加而增 加 , 但增加 速 度 较 快 , 实 测值 与计 算值也基 本符合 ; 另 外从 图 2 和 图 3 可知 , 长度 l 对阻力 的影 响较小 , 角度 0 对 阻 力 的 6以〕 司 乌绷 戈 劲2801140 d月 \戈 实测 值 计算值 实测值 计算值 仪系 80 的戌 度o) ) 剥400/ 角(/ 阻力 即20 期姗珊。 40 80 1 20 1团 2(幻 l / r口 r n 图 2 阻力与长度的关系 姗。 一戈d司 影 响较大 . 因此 , 在设 计弯曲通道 时主要 应考 虑角度 0 的大 小 . 图 4 是 在 长 度 卜 1 10 m m , 板 间 距 d0 = 28 111111 ; 角度 0 二 30 和 4 50 时 , 通 过计 算和 实测 而 绘 制 的 流 道 阻 力 与 气流 速 度 之 间 的 关系 . 从 图 中 可 以 看 出 , 阻力 随 气 流 速度 的增 加 而 增 加 , 且 实 测 值 与 计算 值 符 合 较 好 . 由于 流 道 阻力 的计算值 比实测值 都小 , 所 以 用上述差 分方 法计算 的阻力 值要进 行适 当修正 , 修 正系 数为 1 . 45 . 图 3 和 图 4 中曲线是 在 阻力 修正之 后绘 制的 . 0 、 . 分别为 0 二 45 “ 和 30 。 下 的 实测 值 一 计算值 2 4 6 8 10 12 v / m · s 一 1 图 4 阻 力与流道气流速度的关 系 5 结论 ( l) 计 算和 实测结 果表 明 , 角度对流道 阻力影 响较 大 , 改 变弯曲处 的形状 是减少 流道 阻

…214· 北京科技大学学报 1996年No.3 力的关键. (②)本文提出的弯曲通道内流动阻力的计算方法是可行的，能成功地处理复杂边界条 件，计算值与实测值比较符合，因而具有一般意义， 参考文献 1赵学端主编.粘性流体力学，北京：机械工业出版社，193 2程元龙等.船用燃气轮进气滤清器惯性级内流场计算和实验验证.力学学报，1987(4)：293~303 3陈月林等.两相流动波开板分离器叶片设计，上海机械学院学报，1992()：7~13 Resistant Calculation of the Airflow in the Bend Passages and Its Experimental Verification Jiang Zhongan Li Huaiyu Du Cuifeng Mining Research Institute,USTB,Beijing 100083.PRC ABSTRACT The flow state of airflow in the bend passages is analyzed.The control equation and boundary condition of the gas phase flows are determined.The mathematical model of the finite difference and the computer program are presented.The effect of geometric parameter of the passages on the resistance are analyzed by theoretical computations and experiment,and calcu- lated results and experimental data is good agreement. KEY WORDS bend passage,flow resistance,finite difference 的的0的的的铃的的的的翰的的的的的的的的的的的冷钟的的的的的的的的的单 科技成果 四辊组合孔型轧制金属流动规律的试验研究 本项目由冶金部教育司下达，日的是对四辊组合孔型轧制金属流动规律等进行系统充分 的研究，通过本研究在以下几方面取得了成果， 1、在国内首次实测了四辊组合孔型圆一方轧制时变形区内金属的流动规律，得到了 满意结果，为四辊组合孔型轧制合理准确的孔型设计提供了试验依据· 2、开发了刚塑性准平面应变有限元数值模拟程序及其后处理程序，并对不同材质，不 同轧制工艺变形、金属流动规律、应力应变分布进行了大量数值模拟，其结果与试验结果规 律一致，应用表明这种方法具有占用内存少，计算时间短，适用于小型微机的特点· 3、通过建立以变形系数V为参数的三维屈服条件和高向、宽向应力之间的关系，提出 了四辊组合孔型轧制力的差分公式，计算结果与实测值误差不超过10%. 4、提出了四辊组合孔型轧机轧制变断面金属棒材时轧机驱动装置的改进方法，并获得 了实用新型专利·

N 北 京 科 技 大 学 学 报 99 年 1 O 6 . 3 力 的关 键 . 本 文提 出的 弯曲通 道2内流动 阻 力 的计算 方 法 是 可行 的 ( ) , 能成 功 地 处 理 复杂 边 界 条 件 , 计算值 与实 测值 比较符 合 , 因而具 有一般 意义 . 参 考 文 献 赵学端 主编 . 粘性流 体力学 . 北京: 机械工 业 出 版社 , 1卯3 程元龙等 . 船用 燃气轮进气滤清器惯性级 内流场计算和 实验验证 陈月 林等 . 两相 流动波开板分离器叶片设计 . 上 海机械学院学报 , 力学学报 , 卯双l ) : 7 一 1987(4) : 29 3 一 30 3 13 R es i s at n t C a l cul a t i o n o f t he iA r fl o w i n het eB nd P a s s a g es a nd I st E x pe r ime n at l Ve r iif ca t i o n iJ a n 夕 Z h o o ga n L i H u a iy u 加 C o i向 艺夕 M i n i n g R es e a r c h I n s t i t u t e , U S T B , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C A B S T R AC I… hT e fl o w s ta te o f a irfl o w in t h e be n d P as a g es 15 a n a ly 暇1 . hT e co n tro l 叹ua t i o n a n d bo u n d a ry co n d it i o n o f ht e g as Ph as e fl o 讹 a re d e t e r rT u n ed . hT e rna t h ema t i以1 mo d el o f t h e if n it e d漩ren ce a n d ht e co rn Pu te r P ro g ra m a re P渭en 喇 . hT e e 爪众 o f g o n 犯t n c P a ra n ℃t e r o f t h e P as a g es o n t h e 心is ta n ce a re a n a ly 双对 b y ht o ret ica l co m P u ta t i o ns a n d e x P e nme t , a n d ca lcu - l a det 心ul st a n d e x P e ir ner at l d a at 15 g o o d a g 获犯n le n t . K E Y WO R I:巧 忱n d P as a g e , fl o w esr is at n ce , if n i et d溉ecrn 科技 成果 四 辊组 合孔型 轧制金 属 流 动规律 的试验研究 本项 目由冶金 部教 育司下 达 , 目的是 对四 辊组合孔型 轧制 金属流 动规律 等进行 系 统充 分 的研究 , 通过 本研 究在 以 下几 方 面取得 了成果 . 1 、 在 国 内首次 实测 了 四辊 组合孔 型 圆 一 方 轧 制 时 变 形 区 内金 属 的流 动规 律 , 得 到 了 满 意结果 , 为 四辊 组合 孔型 轧制 合理准确 的孔 型设计 提供 了 试验 依据 . 2 、 开发 了 刚 塑性 准平 面 应变有 限元数 值模 拟程序 及其 后 处 理 程 序 , 并 对 不 同材 质 , 不 同轧制工 艺 变形 、 金属 流动规 律 、 应力应 变分 布进行 了大 量数值模拟 , 其结 果 与试验结 果规 律 一致 . 应 用表 明这种 方法具 有 占用 内存 少 , 计算 时 间短 , 适 用于小 型微机 的特 点 . 3 、 通 过建 立 以 变形 系数 V 为参数的三 维屈服 条件 和高向 、 宽向应 力 之 间 的 关 系 , 提 出 了四 辊组 合孔型 轧制力 的差 分公 式 , 计算 结果 与实测值误 差不 超过 10 % . 4 、 提 出了 四辊 组合孔型 轧机 轧制变 断面金 属棒 材 时轧机 驱 动装 置 的改 进 方 法 , 并 获得 了实用新 型 专利