基于ANSYS的U型波纹管参数计算与分析

通过对U型波纹管的有限元分析,计算了波纹管在壁厚、波高、波距、直径等不同几何参数下的轴向刚度,同时对不同几何参数的波纹管进行了模态分析,给出了频率影响曲线.依据有限元计算结果,得出波纹管几何参数对其性能的影响规律,结果表明,波纹管波高增大时刚度减小而应力也随之降低,壁厚、波距和直径对刚度的影响却相反,而波纹管的波高和壁厚对固有频率的影响较大.     

波纹管传热与污垢特性的实验研究

采用对比的实验方法对波纹管和光管的流动、换热和污垢特性进行了研究。实验结果表明:对于相同公称直径的波纹管和光管,在相同流量时,波纹管的流动阻力系数和压降比光管大,但波纹管具有结垢速度慢、诱导期长、污垢热阻渐近值小的优点,而且波纹管在结垢前后都有良好的强化传热性能。     

波形参数对S型汽车波纹管弯曲刚度的影响

基于汽车行驶载荷分析的结果,应用有限元软件Ansys Workbench建立汽车波纹管有限元分析模型,计算了波纹管的弯曲刚度,与试验结果相吻合。对波纹管弯曲刚度与壁厚、波高、波距等波形参数之间的相关性进行有限元计算,得到波纹管弯曲刚度与波形参数的关系,为汽车波纹管优化设计提供参考依据,具有很大的工程应用价值。     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

波纹管传热性能与污垢特性实验

采用污垢热阻动态试验法对波纹管和光管的流动阻力、污垢性能和传热性能进行实验研究,用氯化钙和碳酸钠配制硬度为800mg/L的硬水,在流速为0.25m/s,水浴温度为60℃的条件下,对两者析晶污垢进行了对比实验.两套实验系统都在一个恒温水浴内,设备系统的主体用两根管模拟换热器,一根为光管,另一根为波纹管.实验中,水泵将工作介质由低位水箱送至高位水箱,高位水箱向实验管分别同时提供水源,通过溢流式水位调节器保持恒定的水位.结果表明,波纹管具有良好的抗垢性能,表现出诱导期长、结构速率慢、污垢热阻小等优点;其平均传热系数都大于光管,表现出了良好的强化传热特性.     

双面纵向波纹管强化冷凝换热的研究

本文对六种不同波距与波深比(p/e)的余弦型纵向波纹管的冷凝换热进行了实验研究和理论分析.在本实验的条件下,波纹管的平均冷凝换热系数是光管的4～7.5倍.在2.79≤D/e≤9.85的范围内,强化效果随p/e值的减小而增大.根据大量的实验数据得到波纹管的平均冷凝换热系数随冷凝液膜Re数和p/e的变化关系.运用数值方法,结合实验,从理论上分析计算了余弦型波纹管的冷凝换热系数.计算值与实验结果和国外的研究结果吻合较好.     

正弦波纹管内的流动和传热数值研究

以正弦波纹管为几何模型,应用FLUENT软件,对管内的传热和流动进行了数值模拟,分析了流动状态和管道几何结构对传热与流动阻力的影响.计算结果表明,在层流和湍流时,流速都呈周期性变化.层流时,在当量直径相同的条件下,周期越大,其强化传热效果较差,而幅值较大,强化传热效果较好;在湍流时,幅值增加对强化传热影响较小,但幅值增加较大,传热和阻力都较大地增加了;为正弦型波纹管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

流体数值模拟中二维、三维模型结果比较研究

利用数值模拟方法对波纹管内流场分别进行二维和三维数值模拟结果的比较研究,分析其可行性和存在的问题.研究结果表明,波纹管内流场的模拟可以将三维模型简化为二维模型对流场进行定性分析;通过改变波纹管的结构尺寸,说明轴对称元件的直径越大,结构越简单,二维和三维的模拟结果越接近.     

波节管管内氦气流动与传热的计算及分析

针对氦气在光管及波节管中的传热特性及阻力特性进行了Reynolds Stress Model(RSM)数值模拟研究。对比了不同结构波节管努塞尔特数Nu和摩擦阻力系数f的变化规律,为了深入研究强化换热,随后又分析了不同结构下综合传热因子η的变化规律。结果表明波距P和波谷半径r对波纹管传热性能、阻力性能和综合传热性能都有一定程度的影响。在雷诺数较低,波距较大,波谷半径较大的情况下,波节管具有更佳综合性能。     

波纹管补偿器在管网中静压轴向推力的计算

波纹管补偿器在大口径管网中,盲板力在管网固定支架的受力计算中是一个很重要的参数.通过采用物体受力平衡切面法和积分法,分别对U型平波纹管和Ω型波纹管补偿器的盲板力的计算进行定量分析计算,论证了波纹管补偿器盲板力的计算方法应当是波补的最大直径或最大直径轴向投影面积与介质压强的乘积,而不是波补的平均直径或最大直径轴向投影面积与介质压强的乘积,从而使盲板力的计算结果更加准确.     

工况自适应机械密封端面结构设计与试验

机械密封在工况易变的装置或工况调节过程中 ,极易发生摩擦副整体位移或端面分离的失效现象。就密封结构进行分析 ,如果作用在摩擦副上的大气压力与弹簧力方向相反 ,并且存在大气压力大于弹簧力时 ,就可能推开摩擦副的浮动环或推动摩擦副整体位移 ;摩擦副的密封面设计有宽度 ,液体在泄漏方向上有压力差 ,温度升高 ,造成液膜汽化 ,密封面间出现汽液混相或全汽相 ,膜压增大推开密封面。为防止密封面整体分离和位移提出了波纹管机械密封的设计结构 ,给出了密封面刃边形的设计方法     

多孔微通道扁管发展段流动换热特性实验研究

为了提高电子器件的散热能力,减少高温引起的器件性能降低和寿命缩短的问题,对多孔微通道平行流扁管单相对流换热在发展段高热流下的流动特性和换热能力进行对比研究,并从单双面加热、不同消除接触热阻的方法和不同热流密度3个方面对微通道发展段的换热能力的影响进行评价.该通道水力直径Dh=1.09 mm,高宽比α=0.85,雷诺数Re=206~4 553.实验结果显示:发展段的摩擦阻力特性层流区与经典理论较为吻合;实验管段单面加热比双面加热在换热能力上有明显增强,但随着Re的增加差距降低;消除接触热阻的方法对换热的影响差别明显不能忽略,采用钎焊的方法与填充导热硅脂的方法相比,可使加热件表面温度降低10℃;在Re1 000时,流体黏性变化对换热的影响较为明显,在高Re区域,不同热流密度下Nu值基本一致.     

The Dynamical FSI Simulation for Bellows Inflating to Disperse Bomblets

According to the characteristics of fluid-structure interaction(FSI) in the process of metal bellows inflating to disperse bomblets,a 3D dynamical FSI model(W model) which describes the interaction between a viscous compressible flow and a structure undergoing large deformationis established.Then the dynamic characteristics of the metal bellows deformation, the changing law of the internal flow field and the motion law of the bombs are acquired.Where the internal pressure and bombs'' moving law are approximate to interior ballistic results, which indicates the W model established reasonably.Besides, considering gaps existing atthe bellows'' tow ends, the dynamical FSI modelcontaining gaps(Y model) is also built.The results of the W and Y models are compared and the results show that the existence of the gaps has little influence to the flow field and the stress distributionin the bellows,but obviously reduces the separation speed of the bomblets about 10%.     

波纹管的非对称问题分析

本文以薄壳基本方程为基础 ,利用圆锥壳单元推导出求解承受非对称荷载的一般轴对称壳静力问题的有限元方程 ;并编制了一个可计算各种不同形状、不同边界条件、不同分布荷载作用下的波纹管之位移、内力的程序。利用该程序分别对力、力偶矩作用下的波纹管进行了计算。还就波纹管端部的不同加载方式对其边界效应的影响及平面假定对承受非对称荷载的波纹管的适用范围进行了讨论     

颗粒堆积多孔介质内幂律流体的流动阻力特性

为深入研究幂律型非牛顿流体在均匀球颗粒堆积多孔介质内流动的阻力特性,基于经典Carman-Kozeny-Blake模型及孔喉通道模型,提出一个新的预测模型.针对幂律流体的流变特性,利用平均水力半径理论,得到了于迂曲度、孔隙率、孔喉比、颗粒直径及幂律指数等重要参数修正的Ergun型方程表达式,且方程中的系数表达式A、B等各物理量都有明确的物理意义.对所建模型与文献中的理论模型及实验数据关联式比较的结果表明,新模型在一定流态区间内的阻力预测值与文献吻合较好.给出了幂律流体的临界雷诺数、修正渗透率及惯性系数的关联式.     

波节管固有频率计算方法的研究

将波节管简化成附有,1个集中质量且具有相同抗弯刚度的等截面直管,通过填补法对波节管进行单元离散化,采用旋转壳的分段积分法计算,利用里茨法进行波节管的特征值分析,计算得到波节管弯曲振动的前二阶固有频率．并用得到的结果与有关文献进行对比,结果证明该分析方法的有效性与准确性．     

Deformation and Densification Laws of Powder Cold Forging

The deformation and densification laws of preform upsetting and closed-die forging were researched based on experimental results of cold forging of deoxidized Fe powder sintering porous material under different initial conditions such as friction factor, ratio between height and diameter and relative density. The fracture limit criteria＂ for powder cold-forging upsetting and the limit strain curve were achieved. The effect of friction facto,, ratlt, between height and diameter and relative density on fracture strain limitation was emphatically analyzed. The limit process parameter curves for the deformation of upsetting were also confirmed. Laws of deformation, densification and density distribution for closed-die forging of powder perform during cold-forging were further analyzed and discussed with the help of experimental phase analysis. As a result, this experiment established theoretical foundations for the design of preform and die as well as optimization of technological process parameters.     

Friction factor correlation for airflow through broken rocks and its applications in mine ventilation

The Atkinson equation along with its friction factor is commonly used to estimate pressure requirement in mine ventilation. However, friction factor correlation of flow through broken rock, typically found in blasted stope, gob, rock pit or block caving rock deposits, etc., is currently unavailable. Also, it is impractical to conduct direct measurements of flow resistance in an inaccessible broken rock zone. This paper aims to develop a new friction factor correlation of flow through broken rock that can be used directly in Atkinson equation. The proposed correlation is valid for broken rocks with diameter between 0.04 and1.2 m and porosity ranging from 0.23 to 0.7.     

分形油藏低速非达西渗流问题的组合数学模型

将非线性分形几何理论应用于渗透力学,建立分形油藏低速非达西渗流问题的组合模型。该模型由两个同心圆（圆中心为一口定产量的生产井）的分形油藏组成,内域为低速非达西渗流的分形油藏,外域为西达渗流的分形油藏。在内边界定流量和考虑井筒储存、表皮效应影响情况下,建立队发形油藏低速非达西渗流问题的有效井径组合数学模型,应用拉普拉斯变换方法求出了在两区域内压力分布换解析解,应用Stehfest数值反演方法求得井底的无因次压力,并分析了井底压力动态特征和参数影响。     

基于Fluent分层注水工具过桥短节的压力损失数值模拟

分层注水工具是分层注水系统中的核心部件,对分层注水开发具有十分重要的意义。为研究不同管道粗糙度、不同流量对分层注水工具过桥短节摩阻压耗的影响,利用Fluent软件进行模拟分析。结果表明,分层注水工具过桥短节流量为500~2 000 m³/d工况下,外管压耗为\mathrm{1.90}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{4}}~\mathrm{6.16}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{5}}\text{?}\mathrm{P}\mathrm{a},内管压耗为\mathrm{3.61}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{5}}~\mathrm{4.03}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{6}}\text{?}\mathrm{P}\mathrm{a};当粗糙度不变时,液体流量越大,引起的局部阻力越大,引起的分层注水工具摩阻压耗越大,管道粗糙度对摩阻压耗的影响较小,可以忽略不计。以上研究结果为新分层注水管道设计及参数的选择提供了依据。