新型线香机设计及间隙密封流场仿真分析

针对新型线香机在制香过程中缸筒活塞的间隙密封问题,在研究新型线香机制香的基础上,对新型线香机的密封性能进行了归纳,提出了该缸筒活塞装置泄流量的仿真研究,通过采用GAMBIT软件建立缸筒活塞的数学结构模型,利用Fluent模拟缸筒活塞的内部流动,对不同结构的间隙内部流场进行了仿真分析,得出了缸筒活塞间隙密封内压力场的流场分布图。研究结果表明,该缸筒活塞装置的内部流场的间隙密封的密封性能主要受间隙宽度的控制影响,随着压力、密封间隙的增大,泄漏量也随之增加,而缸筒与活塞之间的密封间隙最优化的宽度应控制在0.3 mm以下,可以通过减小密封间隙来减少泄漏量,该结果可对新型线香机的改进优化提供了方向。     

基于分解压力原理的水下机器人主体密封结构设计

针对浅水域船体水下表面检测及清刷作业水下机器人的密封要求,设计一种水下机器人主体密封结构。该密封采用两级O形圈密封结构,基于分解压力的原理,密封面采用锯齿形接触面,以减小密封圈的变形。利用流体仿真软件分别分析不同槽深、槽数、槽形夹角对漏水率的影响,得到最优的密封结构参数。通过实验验证该密封结构能保证水下机器人内部组件不受漏水影响,可确保机器人在水下作业的稳定性。     

渐扩缝隙开启角度对罗茨鼓风机流场的影响

罗茨鼓风机是一种常见的气体输送机械,内部气体流场情况复杂,但是过大的噪声影响了其使用。为了降低罗茨鼓风机运行时的风噪,利用流体动力学仿真软件,建立了罗茨鼓风机数学模型,对罗茨鼓风机内部流场进行数值仿真,得到鼓风机不同渐扩缝隙开启角度时进出口质量流量变化曲线和内部流场的速度曲线。仿真结果表明,渐扩缝隙开启角度50°时有最大的进出口流量,并且鼓风机内部流场速度变化最小,有利于降噪。     

基于变形补偿技术的斜轴泵柱塞密封结构研究

研究斜轴泵柱塞密封结构问题。柱塞缸筒副的间隙配合是影响斜轴泵容积效率的重要因素,利用薄壁金属在高压作用下的微小弹性变形,提出一种无活塞的新型柱塞密封结构,用于补偿密封间隙。运用有限元分析软件ANSYS和计算流体动力学软件FLUENT对密封结构进行流固耦合仿真,分析不同密封厚度在腔内交变压力作用下的径向变形,并与原活塞环结构的柱塞进行效率对比试验。结果表明,新型柱塞密封结构具有间隙自动补偿功能,能有效降低柱塞泄漏,改善偏心状态,提高斜轴泵的容积效率。     

基于Fluent的高速动车组齿轮箱迷宫密封数值模拟

以设计的某高速动车组齿轮箱迷宫密封为研究对象,利用Fluent软件对迷宫密封内部流场进行数值模拟,得出了迷宫密封内部流场的压力、速度、速度矢量以及湍流分布云图,分析了齿轮箱迷宫密封的密封机理与过程。结果表明,流体流经密封间隙时是加速降压过程,但压力降低很少,流体流出密封间隙进入空腔时是等压增阻过程,进入空腔后,腔体中心的湍流度最大、压力最小,随着距腔体中心的距离增大,速度递增,压力也递增。分析了齿轮箱在3种典型工况中形成的不同压比下的迷宫密封内部流场分布特性,表明泄漏量随着进出口压比的增加而增加,且压比与泄漏量之间成非线性关系。仿真结果可作为齿轮箱迷宫密封设计的参考依据。     

不同泄漏情况下真空吸盘内部流场仿真分析

真空吸盘内部真空度对其整个真空系统的可靠工作至关重要。为了研究真空吸盘泄漏情况对真空度的影响,应用计算流体力学(CFD)技术,实现了对存在泄漏时吸盘流场的仿真分析。仿真采用非结构网格对吸盘计算域进行网格划分,运用k-ε标准双方程作为湍流计算模型。通过对仿真结果的分析,找到了直接将吸盘泄漏面积与其内部真空度联系起来的方法,得到了两者之间的关系曲线。根据工作表面情况可以直接判断出内部真空度的预估值,从而确定真空吸盘是否能安全工作。     

新型螺旋槽干气密封流固耦合分析*

传统螺旋槽在背风口处有一处明显的低压区,影响螺旋槽的密封性能。为提高传统螺旋槽的密封性能,在传统螺旋槽的基础上提出一种新型螺旋槽结构。该槽型在传统螺旋槽的背风处一侧并列了一个槽根半径不同短槽,且两槽的槽深相等,形成一个槽根较长的新型螺旋槽结构。通过建立传统螺旋槽与新型螺旋槽的几何模型,利用ANSYS仿真软件对2种槽型进行数值模拟。结果表明,新型螺旋槽的开启力、泄漏量及刚度等干气密封性能均优于传统螺旋槽。对流固耦合下的密封环进行应力、变形分析,对比2种槽型密封环在相同操作参数下的流固耦合应力、变形等的差异。计算结果表明：随着转速与入口压力的增加,2种槽型的动、静环最大应力、变形量均呈现上升趋势,且动环的最大应力、变形量始终大于静环,新型螺旋槽的最大应力、变形量始终大于传统螺旋槽。     

往复式压缩机迷宫密封中空腔深度对泄漏量的影响分析

以某大型往复式压缩机中气缸与活塞间的迷宫密封结构为研究对象,以ANSYS Workbench为仿真平台,采用CFD计算流体动力学方法对迷宫密封中不同空腔深度下的密封结构内部流场进行模拟分析,揭示了流固耦合作用下空腔深度变化对迷宫密封性能的影响。分析结果表明:随着空腔深度的逐渐增大,密封空腔内的压力变化更加显著;密封腔壁面变形量呈先增大后逐渐减小再逐渐增大的趋势;泄漏量随空腔深度增加呈现先逐渐下降后急剧上升的趋势,并存在最佳的空腔深度值。     

新型组合式炮膛密封结构的接触有限元分析

采用非线性有限元分析方法对新型组合式炮膛密封结构的橡胶密封圈和各密封元件之间的接触应力和变形进行了分析.通过分析橡胶密封结构的材料本构关系和非线性工作状态建立了模型,利用ABAQUS非线性有限元分析软件对模型进行了求解,得到了在高温高压火药气体作用下密封结构的静态变形和接触应力分布.结果表明,该新型组合式密封结构可以满足280 MPa高压火药气体的密封要求.     

一种新型试验装置密封结构仿真研究

为了解决某试验装置内膛的密封问题,设计了一种组合增压式密封结构,利用ABAQUS有限元软件对密封结构的工作变形进行了仿真,找出了该结构的不足,并对其进行了改进。运用ABAQUS软件对改进的结构进行了有限元计算,计算了密封结构的接触应力。结果表明,改进后的结构可以较好地满足试验装置的密封要求,该结构的成功设计对新型火炮密封结构的工程化具有参考价值。     

高速动车组齿轮箱径向密封的数值研究

对高速动车组齿轮箱径向密封的几何结构进行分析,利用Fluent软件仿真计算径向迷宫密封的内部流场和泄漏量,研究径向迷宫的密封机制,分析密封齿相对啮合深度（啮合深度与齿高的比值）对密封性能的影响,对比研究不同密封齿结构下迷宫泄漏量的变化规律。研究结果表明：当相对齿啮合深度为0.1~0.6时,随着啮合深度的增加,迷宫透气效应增强,泄漏率增加,相对齿啮合深度为0.6时存在流体介质高速通道,密封性能最差,而相对啮合深度为0.1时径向迷宫的密封性能最佳;径向迷宫的密封性能随着密封齿夹角和齿顶长度的增大而减弱,工程应用中可以通过减小密封齿夹角和齿顶长度进行齿形锐化,密封齿存在最小夹角。     

高速动车组齿轮箱径向迷宫密封的数值研究

对高速动车组齿轮箱径向密封的几何结构进行分析,利用Fluent软件仿真计算径向迷宫密封的内部流场和泄漏量,研究径向迷宫的密封机制,分析密封齿相对啮合深度(啮合深度与齿高的比值)对密封性能的影响,对比研究不同密封齿结构下迷宫泄漏量的变化规律。研究结果表明:当相对齿啮合深度为0.1~0.6时,随着啮合深度的增加,迷宫透气效应增强,泄漏率增加,相对齿啮合深度为0.6时存在流体介质高速通道,密封性能最差,而相对啮合深度为0.1时径向迷宫的密封性能最佳;径向迷宫的密封性能随着密封齿夹角和齿顶长度的增大而减弱,工程应用中可以通过减小密封齿夹角和齿顶长度进行齿形锐化,密封齿存在最小夹角。     

基于CFD技术的阶梯型迷宫密封的结构优化

利用Gambit软件建立了阶梯型迷宫密封的二维计算网格,导入Fluent软件,采用SIMPLE算法对迷宫密封内部流场进行数值模拟,得出了迷宫密封内部流场的速度、压力、湍流强度以及湍流粘度的分布云图.表明,气流流经齿缝时是加速降压过程,气流流出齿缝进入齿腔时是等压增阻过程.选取6种不同尺寸的阶梯型迷宫密封结构,分别得出在不同的雷诺数条件下压力降系数与涡流损失系数变化曲线;选择具有较好密封性能的LS3阶梯型迷宫密封结构作为最优结构.     

双V形槽静电喷雾刀梁设计及流场特性研究

为了解决高速轴对称喷头存在消耗大,大面积喷雾不均匀和效率低等问题,研究了一种双V形槽静电喷雾刀梁。通过建立模型并采用Fluent软件分析了刀梁内部流场分布规律及其影响因素。结果表明:双V形槽静电喷雾刀梁可满足低供油量大面积连续均匀喷雾需求,刀梁内部流场分布均匀,会产生小涡流,内部压力呈现"静压传递"特征,喷雾液入口速度、双V形槽凸起锥角以及刀梁缝隙宽度对刀梁内部流场分布规律有较大影响,且刀梁的最佳入口速度、凸起锥角和缝隙宽度分别为1m/s,45°和0.2mm。研究结果为设计新型刀梁和优化刀梁结构提供了理论依据。     

指尖密封流动与变形三维双向耦合分析

针对指尖密封提出泄漏流动和固体变形的三维双向耦合计算方法。该方法采用多孔介质模型计算密封片组泄漏流场,将流场计算得到的压力分布加载到有限元模型上进行密封的固体变形计算,再根据变形计算结果更新多孔介质模型参数,重新计算泄漏流动;如此重复,直至泄漏流动和固体变形计算均达到收敛。采用该计算方法,对不同压差下指尖密封的泄漏流动与固体变形进行计算。计算结果表明：流动与变形的耦合计算经过3次迭代达到收敛;指尖密封结构的压降、泄漏及变形主要发生在指尖靴区域,密封片组的最大变形主要取决于径向变形;当上下游压差从0.1 MPa增大至0.5 MPa,密封片的最大径向变形增大约2%,最大轴向变形增大约400%,泄漏量增大约130%。     

深海刚柔组合负压吸附装置的力学特性与吸附效果分析

柔性吸盘被广泛用于陆上气动负压系统中,但对于深海高压环境来说,柔性材料抵抗外界压力的能力较差,导致其过度变形,吸盘有效作用面积减少,吸附能力减弱甚至丧失。通过综合考虑柔性吸盘的良好密封特性及刚性吸盘有效作用面积不变的特性,设计了一种由柔性吸盘、刚性吸盘及卡箍组成的吸盘形式,通过有限元仿真分析了吸盘的密封性能和预紧力情况,确定了吸盘的尺寸和选型,并搭建了试验台,对吸盘的预紧力、密封性能和吸附力进行了试验。结果表明:吸盘在预紧力为390 N时完全变形,此时吸盘在外界环境压力11 MPa,吸盘内部压力1 MPa的情况下,15 min内吸盘内部压力没有发生变化,吸盘没有发生泄漏,且可以提供至少15000 N的吸附力。     

多级离心泵平衡装置的性能研究及结构优化

采用Fluent软件,对径向柱面间隙密封-平衡盘(GS-BD)、径向迷宫密封-平衡盘(LS-BD)2种平衡装置的内部流场进行数值计算。对比分析了2种平衡装置内部流场的压力分布规律、平衡装置的平衡性能和泵的容积效率。结果表明:与GS-BD相比较,LS-BD中平衡盘端面间的轴向间隙更小,泄漏率更小,泵的容积效率更高,在有轴向力波动的情况下,叶轮轴系可以更迅速地达到新的平衡状态。此外,进行了LS-BD平衡装置中迷宫密封参数优化分析,研究了迷宫径向间隙、密封腔深度、齿宽、齿数等结构参数对平衡性能的影响规律,得到了各参数的优选值。研究结果为多级离心泵平衡装置的优化设计提供了理论依据。     

液压缸活塞变间隙密封结构形状研究

变间隙密封液压缸的核心部位是活塞唇边,间隙的变化主要体现在活塞唇边变形上。应用弹性力学中悬臂梁结构的应力函数解对唇边变形进行理论分析,推导出了唇边变形公式。利用有限元软件仿真模拟不同的唇边结构在不同压力工况下的变形情况,找到了变间隙密封活塞唇边变形特点和影响因素。比较了实验测试变间隙密封液压缸内泄漏量与理论变形曲线计算的泄漏量,结果显示两者误差在允许范围内,证实了仿真的正确性。     

新型矿用排水泵入口段口环密封结构优化研究

以某型号矿用排水泵入口段口环密封为研究对象,采用数值仿真方法,研究排水泵迷宫密封内部流动特征,分析迷宫密封结构尺寸与形状对其泄漏量的影响。结果表明:迷宫的间隙尺寸对密封性能的影响最大,间隙宽度和节流齿宽度的变化将导致泄漏量的大幅变化;相比直齿结构迷宫密封,异形齿结构有利于湍流充分发展,从而可以提高密封性能;通过分析复杂迷宫密封的内部流场,得到适用于排水泵的优化的迷宫密封结构。     

微型车门槛梁侧碰安全性仿真研究

针对微型汽车在侧面碰撞时,门槛梁和立柱变形较大的问题,采用Hyperworks和LS/DYNA有限元软件,研究了闭孔泡沫铝填充门槛梁结构对微型汽车的侧碰安全性。根据门槛梁的结构特点填充闭孔泡沫铝,并依据C-NCAP侧面碰撞法规进行了非填充和填充闭孔泡沫铝门槛梁结构的整车有限元模型进行了数值仿真,分析两种结构下门槛梁的变形情况和侵入量、侵入速度等参数对时间的曲线。研究结果表明:填充闭孔泡沫铝的门槛梁结构变形量小,侵入量大幅度降低,具有更好的碰撞安全性,在改善汽车的侧面碰撞安全性具有较好的应用前景。