混合互补问题（精选三篇）
混合互补问题 篇1
流浆箱的发展过程中, 曾先后采用过扩展流道式布浆方法、多重对分式布浆方法、中间进浆多支管式布浆方法、错流式布浆方法等, 但因各自无法克服的弊端, 已不再使用[1,2]。20世纪末, 流浆箱基本采用了方锥管单向进浆并通过支管束布浆的方法。由于方锥总管的后壁形状复杂, 工程上使用时多采用直线简化型或分段近似型的总管, 因此, 给浆料分布带来一定的横向压力差异, 影响了流浆箱浆料喷浆上网的均匀性, 随着车速的提高, 这种差异更加明显[3,4]。随着圆筒形布浆器的应用, 又出现了一种新的布浆方法, 即依靠稳定的液位采取周向布浆的方式, 保证布浆的均匀性[5]。尽管周向布浆方法的布浆性能有显著改善, 但布浆位置较集中, 因此适用的幅宽难于满足日益提高的要求[6]。现代高速纸机基本采用单项进浆的方锥总管布浆器, 由于车速的提高和幅宽的增大, 导致沿方锥总管方向的浆料压力差异也会增加, 为保证浆料分布均匀, 采用了复杂的稀释水调节系统[7,8]。2012年, 国内首次提出了互补式布浆方法, 该法基于方锥管布浆器布浆不均匀的特性而设计, 并提出了互补式布浆器的概念和结构[9]。
从方锥管布浆器支管束流出的浆料直接进入混合室, 各股浆流在这里进行混合。混合室的作用就是使浆流在流出混合室前能够达到均匀的状态。通过分析单管射流特性能够得出平行射流组的初始段长度, 而且混合室的长度必须大于射流组的初始段长度, 但也不能过长[10]。混合室平行射流组的分析是基于各圆管射流的流量是相同的情况[11]。实际上, 方锥管支管束的流量是不同的, 而采用互补式布浆方法时, 是两个浆料分布性能完全相反的支管束射流的混合, 因此, 对于等径不等流量射流的互补混合的研究是有很大意义的。
在分析互补式布浆方法和混合室的设计方法的基础上, 采用CFD方法研究基于互补式布浆的混合室内浆料的流动特性, 并进行了实验验证。
1 互补式布浆方法
由于现有流浆箱均为单侧进浆方式, 因此, 方锥管布浆器支管束出口的质量流量分布呈现沿方锥总管长度方向逐渐上升的趋势, 而且这种不均匀趋势随着总管长度增加越发明显[12]。若将原来的一个方锥布浆总管分成两个方锥布浆总管, 使两个方锥布浆总管结构相同, 每个总管大端入口浆料流量相同, 回流端的回流率相同, 那么两个方锥总管的流动特性和支管束出口质量流量分布趋势完全相同。将这样两个结构相同的方锥形总管对称地上下叠放在一起, 使浆料对称地从两个总管大端相向流入, 在回流端浆料反向流出, 那么两个方锥形总管支管束的浆流质量流量分布特性曲线刚好相反, 如图1所示。这样从两个总管支管束出来浆料在混合室中混合时, 从两个支管束整体来看, 是恰好相反的两种浆料分布的互补、混合和平均, 从两个方锥形总管支管束对应的两个支管来看, 都是大质量流量与小质量流量的互补、混合和平均, 因此, 在混合室出口处完全可以达到浆料均匀分布状态, 满足均匀布浆的要求, 布浆机理如图2所示。
2 混合室的设计
混合室是流浆箱的关键部件之一。由互补式布浆器的两个方锥总管的支管束出来的浆流质量流量是不同的, 两个布浆锥管的对应支管的流量总是一个大一个小, 进入混合室后将进行充分地混合和平均, 以保障由混合室支管流出的流量分布均匀, 因此, 尽管混合室的结构简单, 但其设计却非常关键, 既要保证浆料的充分混合, 又要使浆料中的纤维在混合过程中不能产生絮聚。
混合室是一个长方体, 其设计参数主要包括横截面积和长度。一般情况下, 混合室的横截面积与布浆器的横截面积是相同的, 因此, 决定混合性能的重要参数就是混合室的长度。流浆箱是连续布浆的, 混合室内的浆流也是连续运动状态, 因此, 两个布浆锥管的支管在混合室内的射流是一种外流中的顺流射流。由不可压缩湍流射流的运动方程和连续性方程可推导出单管射流的初始段长度[10]
式 (1) 中b0为喷嘴宽度的一半, m0为喷嘴出口速度与混合室内速度之比, C为常数。
互补式布浆器支管束为多排平行管束, 是轴线平行的圆形喷嘴平行射流组, 此时, 每个支管内的射流不再是单管独立的状态, 而是会产生相互影响、卷吸和干扰, 这种作用既发生在横向支管间, 也会发生在纵向对应支管间。不同支管射流间存在强烈引射作用, 导致射流初始段长度仅为单管的射流的70%[10]。
为了让从互补式布浆器支管束出来的浆流经过混合室后, 能够均匀而稳定地送到稳浆室, 从而均匀地喷浆上网, 在设计混合室长度尺寸时, 要保证混合室中的浆料分布在离开混合室时沿横截面必须是均匀的, 而且浆流呈微湍动状态, 避免纤维出现絮聚和挂浆现象。因此, 混合室的长度L应为
混合室的长度以位于射流组流动的主体区域为最佳, 不能太短也不能太长。太短则浆料混合不充分, 速度分布不均匀;过长则浆料将失去湍动性, 纤维产生絮聚。
3 浆料在混合室内流动特性的数值分析
3.1 混合室的物理模型
图3为混合室的物理模型。浆流从上下方锥总管支管束进入混合室内进行互补、混合、平均, 混合后的浆料从混合室的支管束流出。从方锥总管出来的浆流为湍动状态, 浓度在1%左右, 其流动特性近似于水, 因此, 采用水来进行计算[13]。总流量为150 m3/h。根据式 (2) 确定混合室的长度为300mm, 宽度与布浆总管相同。
3.2 数学模型
(1) 连续性方程
(2) 动量方程
x方向
y方向
z方向
(3) 可实现 (Realizable) k-ε模型
可实现 (Realizable) k-ε模型是在标准k-ε模型基础上发展出来的湍流模型, 主要对湍流黏性的计算和耗散率的计算进行了改进[14]。因此, 与标准k-ε模型相比, 可实现 (Realizable) k-ε模型能够更精确的预测圆柱射流的发散比率, 计算结果精度更高[15]。具体方程如下
式 (3) ~式 (8) 中的符号含义见文献[16, 17]。
3.3 计算模型与边界条件
计算模型包括方锥管支管束、混合室和混合室出口支管等部分。为了获得各种重要的流动信息, 研究混合室内的流动特性和横向及纵向浆流的互补、掺混状态, 采用三维计算模型。利用有限容积法对控制方程———雷诺时均N-S方程进行计算。对混合室进出口的支管束采用六面体进行网格划分, 其余部分均采用四面体进行网格划分, 以获得较高的计算精度和可靠的结果。压力速度耦合计算采用标准SIMPLE方法, 湍流模型采用可实现 (realizable) k-ε模型。
在整个计算区域内, 进入混合室的支管束入口采用质量流量入口边界条件, 混合室出口支管束采用压力出口边界条件。采用标准壁面函数对近壁区进行处理, 其余均为固壁边界条件。
3.4 结果与讨论
图4为互补式布浆方式下混合室内的浆料流动速度云图。为了研究浆料经由上下对称放置的两个方锥总管支管束进入混合室后的流动情况, 在混合室内选取两个方锥总管支管束的中截面, 即z=0.02 m和z=-0.022 m处, 如图4所示。根据两个截面图, 可清楚地看到浆料由支管束进入到混合室的射流流动过程以及横排支管浆流在混合室内的混合过程。显然, 每个截面的平行排管射流组均为等直径、异流量射流, 任何相邻两股射流间均产生了强烈的卷吸和干涉作用, 使相邻两股射流发生互相靠近的现象, 导致整排射流产生了相互靠拢的流动情况, 这种相互靠拢现象对不同流量射流间的掺混作用是非常有利的。但伴随各股射流掺混后向中间聚集, 将使混合后的浆流在混合室中部更集中, 因此, 会影响射流混合后浆料均匀分布的效果, 使混合室出口支管间浆料流量有偏差。
两个总管支管束上下对应支管射流混合速度分布截面如图5所示, 位置分别是x=0.032 m、x=0.074 m、x=0.116 m、x=0.158 m、x=0.2 m、x=0.242 m。支管束对应位置x=0.032 m和x=0.242 m处, 由于中间位置射流的强烈干涉作用, 发生了较强的偏转, 但仍可以有一定程度的混合和平均。处于中间的四个位置x=0.074 m、x=0.116 m、x=0.158 m、x=0.2 m处, 上下对应的支管射流都能进行充分的互补混合和平均。由各位置的速度截面图可见, 在两个质量流量不同的对应支管的射流间, 同样出现了期望的强烈卷吸和干涉作用, 而且两股射流沿着混合室长度方向迅速掺混, 融为一体, 完成了互补和平均, 在混合室的出口附近达到较均匀的状态, 非常有利于浆料分布。
4 实验验证
为了验证基于互补布浆的混合室的混合效果, 采用实验方法测量了混合室出口支管的质量流量分布, 并与计算值进行了对比。
4.1 实验装置
实验装置流程如图6所示。实验中采用TUF-2000H1型手持式超声波流量计测量混合室出口支管内质量流量, 该流量计配备TS—2型传感器, 测量最大管径为100 mm。超声波流量计的测量原理是通过检测流体流动时对超声波束的作用来测量流体流量, 准确度较高, 应用广泛[18]。
4.2 结果与讨论
利用图6所示实验装置测量了采用互补布浆方式的混合室出口支管束的质量流量分布, 并与不同情况的计算值进行对比分析, 如图7所示。
采用互补式布浆方法后, 由于支管束浆流在混合室内能够充分进行掺混, 达到互补的效果, 因此, 混合室出口管束质量流量实验测量值与计算值非常接近, 分布趋势吻合的很好, 最大偏差仅为0.538%。与现有采用单向进浆的方锥形布浆总管相比, 其布浆更为均匀, 布浆效果更好。从互补式布浆的计算结果和实验结果来看, 混合室出口中间位置的质量流量较大, 二两侧位置的较小, 这是由于平行圆管射流组的相互干涉作用造成的, 这与前文的理论分析一致。实验结果证明互补式布浆方法是合理的, 浆料在混合室中能够充分地互补、混合和平均, 尤其是两个方锥总管对应的支管流量由原来的差异较大变得趋于相近。
5 结论
(1) 基于现有布浆方法的局限性, 详细分析了互补式布浆方法, 利用对称布置的两个方锥总管的布浆特性, 实现支管束横排间的干涉掺混和对应支管间的互补、混合和平均。
(2) 混合室是互补式布浆方法实现浆料均匀分布的重要部件, 完成两个方锥总管支管束射流的干涉掺混和互补混合, 其设计的关键是长度尺寸不能过大和过小, 既保证浆料在混合室出口均匀, 又保证浆料不会絮聚。
(3) 采用CFD方法分析了混合室内等径异流量射流的流动特性, 不论是支管束横排还是对应支管间射流在混合室内都形成了强烈的干涉和混合, 使各股射流在混合室内完成互补混合和平均。
(4) 实验结果与计算结果相吻合, 明显优于采用单侧进浆的浆料分布, 表明互补式布浆方法依靠混合室能够很好地实现。
摘要：为了研究互补式布浆方式下混合室内的流动特性, 分析了互补式布浆方法及混合室的结构设计, 采用计算流体动力学 (CFD) 的方法, 研究了混合室内浆料流动特性, 分析了支管束横排和纵排支管间的混合效应, 并对经混合室混合后的布浆效果进行了实验验证。结果表明, 进入混合室的平行排管射流是一种相同直径不同流量的射流流动, 从支管束横排来看, 各支管射流间产生了较强的卷吸和干涉作用, 使射流向中间位置偏转和集中, 导致在混合室中间位置处流量较大, 两边流量略小。上下对应支管间射流在混合室内也形成了强烈的卷吸、干涉, 使两股不等量的射流在混合室内完成互补混合和平均。实验结果与计算结果相吻合, 最大偏差仅为0.538%, 优于采用单侧进浆的浆料分布, 表明互补式布浆方法依靠混合室的掺混作用能够很好地实现浆料均布。
混合互补问题 篇2
群决策中基于互补判断矩阵的逆判问题研究
针对群决策中互补判断矩阵的`逆判问题, 给出了一种分析方法. 在该方法中,首先将互补判断矩阵转化为互反判断矩阵,然后依据互反判断矩阵中提供的信息,通过数理统计的分析方法,给出一种估计量,对专家提供的偏好信息进行反判,从而对专家的评判水平进行甄别、排序,并给出了专家的客观权重,最后用一个算例说明了该方法的有效性和实用性.
作 者：陈岩 樊治平作者单位：东北大学,工商管理学院,辽宁,沈阳,110004刊 名：沈阳工业大学学报 ISTIC EI英文刊名：JOURNAL OF SHENYANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY年，卷(期)：200325(4)分类号：C934 N945.25关键词：群决策 互补判断矩阵 逆判 排序
混合印刷 优势互补 以求突破 篇3
这种技术可实现固定信息与可变信息的连线套印，充分发挥胶印的大批量、低成本、高速度和数字印刷的个性化优势，提高印刷企业的生产效率，增加产品的附加值，给印刷企业带来“1+1>2”的效果。但由于数字印刷与胶印存在巨大差异，混合印刷技术虽早已推出，但并不成熟，所以应用者寥寥。
但这一现状在2012年有所改观，drupa2012上，柯达、惠普、Imprika、大西洋蔡瑟等众多供应商推出了多款混合印刷解决方案，一时间，混合印刷大热。在混合印刷解决方案纷至沓来之时，其印刷速度、印刷幅宽以及分辨率等性能也在不断提升，其承印物种类也在不断丰富。例如，柯达针对不同领域推出了在卷筒纸胶印机上安装柯达Prosper S系列喷头的混合印刷解决方案，其印刷速度最高可达900m/min；高宝推出了在利必达胶印机上安装大西洋蔡瑟的Delta 105iUV喷墨印刷机组的混合印刷解决方案，其可用于印刷有涂层的、覆膜的、有光泽的和无吸收性的承印材料；Impika推出的基于iEngine1000L的混合印刷解决方案，印刷幅宽可达220mm，彩色印刷速度为150米/分钟，分辨率达600dpi。
技术的不断提升，使得混合印刷的应用也出现了新的进展。在国外，某些特定领域的印刷企业于2012年引进了混合印刷技术，以增加企业的竞争实力。据报道，英国安东集团购买了6个柯达Prosper S5喷头，并将其安装到最新购入的海德堡XL106设备上，以实现10色的高品质、个性化的印刷服务。美国达拉斯的一家商业印刷公司ColorDynamics引进了柯达Prosper S10系列数字印刷装置，并将其安装在哈里斯商业轮转印刷机上，以缩短其直邮印刷品的生产周期，提高生产效率。更可喜的是，在国内，也出现了应用混合印刷的先行者，深圳报业集团印务有限公司于2012年引进了柯达Prosper S20，并将其安装于高斯报业轮转印刷机上，并攻克了高速数据传输、高速信号采集控制等难题，在报纸上实现了可变数据的印刷，不仅提高了报纸的互动性和影响力，更有效提升了报纸的发行量，获得了一定的经济效益。