换热管内液轮机的转速计算

进行换热管内液轮机转子内流体运动分析,根据动量矩定理求得液流给液轮机的转动力矩及液轮机所受阻力矩,在定态流动时液轮机恒速转动,转动力矩与阻力矩应平衡,由此推导出液轮机的转速计算式。进行15种不同参数液轮机的转速特性试验,试验结果与理论表达式比较一致。理论分析及试验结果均表明,影响换热管内液轮机转速的主要因素是流体轴向流速及叶片螺距。流体轴向流速越大,液轮机转速越高,两者呈线性关系;叶片螺距越大,液轮机转速越低。提出表征换热管内液轮机特征的无因次准数,无因次准数关联了液轮机转速及影响转速的两个主要参数——流体轴向流速和叶片螺距。     

柱面螺旋槽气液两相流体动压密封稳态性能研究

为揭示航空发动机轴承腔内润滑油与加压气流形成复杂两相润滑状态下的柱面流体动压密封性能,基于两相流Mixture模型,研究气液两相介质柱面螺旋槽流体动压密封稳态性能,分析操作参数和结构参数对动压密封性能的影响.结果表明:在同样工况参数下,气液两相下柱面流体动压密封具有较好的动压效应;转速、压差以及液气比的增大均有利于提高...     

双向菱形孔织构端面密封性能研究

基于双向双列菱形孔织构端面流体密封的理论控制模型，采用有限元分析的方法研究菱形孔结构、排布方式和工况参数对密封性能的影响规律，研究菱形孔双向泵送作用对机械密封动压润滑性能影响规律及内在运行机制。结果表明：随外压增大，内外径处的压差逐渐增强，开启力和泄漏率逐渐增大，液膜刚度是先减再增而后减小；随转速增加，开启力、液膜刚度和泄漏率均呈快速增大的变化趋势；随着基础膜厚增大，开启力、液膜刚度先快后缓慢减小，而泄漏率则迅速增加；端面加工出的双向双列菱形孔织构可将间隙内流体进行回吸，从而减少泄漏率，提高了端面间隙的润滑性能，通过排布形式各异的菱形孔及结构参数的优化设计可实现密封特性的提升。     

螺旋槽机械密封瞬态启动过程润滑特性

建立了螺旋槽机械密封瞬态启动过程润滑特性的计算模型，耦合求解了含流量因子、接触因子及质量守恒空化边界的雷诺方程、弹塑性粗糙峰接触方程及动力学方程，比较了不同运行工况及结构参数的润滑状态转变过程。结果表明：增速阶段流体承载力与液膜厚度不断增大，粗糙峰承载力逐渐减小至消失；相比较于流体动压润滑状态，混合摩擦状态的液膜刚度较大且振荡幅值明显，在到达脱开转速时刻有较大的轴向速度突变。受挤压效应影响，较小的启动加速度可以在低转速下进入流体润滑状态，较高的外压和较低的内压均有利于润滑状态的转变。随槽数的增加，脱开转速呈先增大后减小趋势，螺旋角与槽深的减小或槽坝比的增大均对润滑状态转变能力起促进作用。     

阶梯收敛槽机械密封空化效应及密封性能优化分析

为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,基于收敛型槽具有较低的泄漏量和较高的流体静压效应的特点,提出一种由波度端面机械密封结构衍生变化的阶梯收敛槽机械密封结构,考虑空化作用,对不同结构参数及工况参数下机械密封密封性能进行CFD流体仿真分析。结果表明：工况参数及结构参数对液膜空化效应有显著的影响,其中随着膜厚、密封压力以及槽深的增加,液膜空化效应均减弱,随着转速的增大,液膜空化效应变强。以开漏比评价密封性能,结果表明,阶梯收敛槽机械密封在小膜厚、高转速、较低密封压力以及较小静环开槽深度下运行时可获得最优密封性能;但为保证密封端面液膜具有足够的承载力,开槽深度不宜过小。     

高速轴向柱塞泵柱塞腔空化机理研究

针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化的机理;其次,以转速为变量,研究转速对空化的影响规律及其影响机理。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足和流体漩涡影响是空化的主要原因;空化程度随着转速的升高而不断升高,这是由于流体流速的提高导致静压低,另一方面流体的离心力增大造成了充油率不足,同时还使流体进入柱塞腔的射流角增大;最后,根据空化机理对柱塞缸体底孔进行结构改进。在额定工况下,改进后柱塞腔内的空化程度与改进前相比下降了59.3%,空化抑制效果显著。     

内置液轮机换热管的换热研究

介绍了微型液轮机的结构及其自动除垢防垢并强化传热的原理。采用自行设计的套管式传热实验装置及流程，进行了内置液轮机换热管的换热性能实验研究。实验研究结果表明，换热管内置液轮机时的总传热系数比无液轮机时要大，说明内置液轮机可提高换热效果。     

多锥角收敛间隙流体静压密封的数值分析

根据单锥角收敛间隙流体静压密封模型,提出多锥角收敛间隙流体静压密封的结构,建立双锥角和三锥角流体静压密封端面间液膜数值分析模型,采用Fluent流体分析软件计算得到端面间的压力和速度分布,分析工作参数如转速、压力,密封结构参数如锥角等对密封性能的影响。结果表明:双锥角或三锥角模型,当其任意一个锥角增大,泄漏量和开启力都增大;越靠近内径的锥角大小对密封性能的影响越大;转速对密封性能影响不大;增加锥角数量,可改善压力分布,提高开启力。     

用ANSYS预测内置液轮机的换热管内流动场

用换热管内微型液轮机实现换热设备在线、连续、自动防垢除垢及强化传热是一种实用新型专利技术。其中，液轮机的转动性能对在线防垢除垢及强化传热效率有着直接的影响。研究换热管内流场的流动特性对于提高液轮机转动性能具有重要意义。运用大型有限元分析软件ANSYS／FLOTRAN，数值模拟了内置液轮机的换热管内湍流场，结果有助于液轮机的性能分析及优化设计。     

双列螺旋槽液膜密封的相变流动特性

为研究高速、低温工况下的液膜密封气液两相流现象,基于均相流体理论,构建了液膜密封相变模型,分析了流体膜两相流动特性和工况参数对相态转变的影响.结果表明:流动空间发散是槽区相变的主要因素,相变的吸热散热导致温度场显著变化;转速升高时,流体动压增强,温度升高,相变范围扩展,相变速率增大;介质温度升高使流体动压减弱,汽化吸热...     

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术及应用对节能减排有重要意义。液力透平主要有反转泵形式、冲击式、导叶式以及目前一些先进国家研发的专用能量回收液力透平。透平回收装置基本布置方式有直驱式和辅助式布置。总结国内外液力透平的研究现状,其工作主要从液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移等方面展开。液力透平能量回收装置应用广泛,其研究向着专门化、特殊化、多样化的方向发展。     

加热阻力的计算方法及应用

气体在不同截面通道内的流动过程中,当外界对其加热时,气体的压力将沿着流动方向下降。利用状态方程、连续方程、动量方程和能量方程导出了计算流体静压下降和总压下降的理论公式。揭示了气流的流速和加热量对静压下降和总压下降的影响。加热阻力的计算对于燃气涡轮燃烧室和各种换热器的设计具有实用价值。     

三种井下螺旋涡轮水力性能研究

螺旋涡轮主要用于井下涡轮式交流发电机,其水力性能对发电机性能有重要的影响。利用CFD方法对三种不同型式的螺旋涡轮内流场作了三维紊流数值模拟,并在此基础上计算出涡轮的主要外特性曲线,得出了三种涡轮的水力性能。与等螺距涡轮相比,变螺距涡轮和非等宽叶片涡轮改善了内部流体的流动特性,压力损失减小,压降随转速变化更平稳,同时其效率特性也有改善,从而具有更好的水力性能。该研究为井下涡轮式发电机的性能提升和结构改进提供了有力的依据。     

井下微型水轮机流场分析与优化设计

围绕煤矿综采工作面液压系统液压能量利用率低、控制电路冗杂等难题,提出了一种水轮机与发电机集成化设计的方法,对提出的水轮机进行参数分析及结构设计,结合水轮机压差和转速的流场分析结果,通过正交试验、神经网络和遗传算法,实现了不同叶轮宽度、叶轮间隙、基圆直径、入口角度、进出口相对位置和喷嘴尺寸结构参数下水轮机转速和效率的多目标优化设计。通过样机测试试验,优化后整体效率有明显提升,平均效率值提高了2.94%;最大效率值由15.6%提高至21.5%。可为小型水轮机的理论和试验研究提供支持。     

液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其液压调速系统恒转速输出问题,建立了定量泵-变量马达液压调速系统数学模型,得到了系统泄漏、系统压力瞬态调整和模型参数误差对机组恒转速输出的补偿控制数学模型。以数学模型为基础,给出了液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明,液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法具有较好的控制效果,可实现机组的恒转速输出的高精度控制。     

液压型风力发电机恒转速控制的研究

针对传统风力发电机体积庞大,制造和维修费用较高的缺点,研究利用液压传动的风力发电技术。阐述了液压型风力发电的工作原理,即如何将风机变转速输入转化为发电机恒转速输入,并在此基础上运用AMESim仿真软件,研究不同定量泵转速对变量马达恒转速输出的影响。     

Experimental study of the pressure fluctuations in a pump turbine at large partial flow conditions

Frequent shifts of output and operating mode require a pump turbine with excellent stability. Current researches show that large partial flow conditions in pump mode experience positive-slope phenomena with a large head drop. The pressure fluctuation at the positive slope is crucial to the pump turbine unit safety. The operating instabilities at large partial flow conditions for a pump turbine are analyzed. The hydraulic performance of a model pump turbine is tested with the pressure fluctuations measured at unstable operating points near a positive slope in the performance curve. The hydraulic performance tests show that there are two separated positive-slope regions for the pump turbine, with the flow discharge for the first positive slope from 0.85 to 0.91 times that at the maximum efficiency point. The amplitudes of the pressure fluctuations at these unstable large partial flow conditions near the first positive slope are much larger than those at stable operating condtions. A dominant frequency is measured at 0.2 times the impeller rotational frequency in the flow passage near the impeller exit, which is believed to be induced by the rotating stall in the flow passage of the wicket gates. The test results also show hysteresis with pressure fluctuations when the pump turbine is operated near the first positive slope. The hysteresis creates different pressure fluctuations for those operation points even though their flow rates and heads are similar respectively. The pressure fluctuation characteristics at large partial flow conditions obtained by the present study will be helpful for the safe operation of pumped storage units.     

小孔节流静压气体轴承压降效应的数值分析*

孔式节流静压气体轴承存在的压降效应会降低轴承承载性能。为探讨不同轴承结构参数对节流孔出口处压降效应的影响,以小孔节流静压气体轴承为研究对象,采用有限差分法、超松弛迭代法对轴承气膜流场进行计算,得到不同轴承结构参数下气膜压力分布。结果表明：节流孔直径和数量、偏心率、节流孔位置以及平均气膜厚度均对节流孔的压降效应产生重要影响;压降效应随节流孔直径和数量的增大而减小,随平均气膜厚度和偏心率的增大而增大,随空气温度升高而降低;节流孔越靠近轴承端面,压降效应越强;转速变化对节流孔压降基本不产生影响,表明压降效应主要与轴承的静态特性有关,与动态性能关系很小。     

液压位置控制系统的自适应补偿

分析了液压位置控制系统中活塞运动速度与液压缸油压之间普遍存在的蝶形特性,提出一种自适应补偿方法,该方法能降低活塞在不同方向上运动的非线性,并能有效降低负载力对液压缸活塞移动速度的影响,提高系统的动态性能。由于确定补偿系数所需要的参量均由现场仪表直接提供或仅需经过简单的转换得到,故而具有很强的适用性。该方法已应用于国内热轧带钢厂,并取得良好的控制效果。     

井下泥浆涡轮水力性能数值模拟及试验验证

为了提高井下泥浆涡轮的水力性能,采用NACA翼型+前弯叶片代替圆弧平板直叶片,数值模拟研究改造前后井下泥浆涡轮的内部流场和水力性能。结果表明采用NACA翼型+前弯叶片,能够有效地增加转叶压力面与吸力面的压差,降低转叶出口的能量损失,提高涡轮的输出轴功率和效率,降低涡轮进出口的压降。并通过性能试验,验证改造前后涡轮水力性能的改善效果。