密封进口涡动系数对转子系统动力学性能的影响

利用数值方法,通过求解基于Bulk-flow 模型的液体环状动压密封控制方程,得到了不同密封进口涡动系数下液体环状动压密封的动力特性系数。结合液体动压环状密封的流体动反力模型,建立了考虑液体动压环状密封动力学特性的系统运动方程,通过理论分析导出了表征系统动力学性能的模态阻尼与频率、振幅对数衰减率以及动力放大系数等的解析表达式。最后通过图形分析了密封进口涡动系数对转子系统动力学性能的影响,给出了一些可用于指导具有液体动压环状密封的转子系统动力学设计和故障诊断的结论。     

转子-滑动轴承系统动力学相似性研究

针对转子-滑动轴承系统缩比模型与原型是否满足动力学相似的问题,采用量纲分析法建立了考虑陀螺力矩和滑动轴承非线性油膜力的转子-轴承系统相似准则,确立了模型与原型各物理量相似比。理论研究表明,通过采用模化转子滑动轴承静载荷补偿措施,可使转子-轴承系统满足动力学相似要求。补偿处理后的模型和原型转子系统的临界转速、失稳转速、不平衡响应均具有相似性。并通过算例对比分析转子几何比、材料密度模化比和弹性模量模化比对轴系不平衡响应特性相似性的影响规律,验证了所推导的转子动力学相似准则的正确性。     

偏心率和转速对迷宫密封力和动力学参数影响分析研究

通过数值方法和商用CFD(计算流体动力学)软件对密封-转子系统进行建模和求解,研究了5种偏心率和5种转速下的计算机求解时间、流场压力分布、密封力的变化情况,并对泄漏量影响分析和迷宫密封动力学参数影响进行分析研究。研究结果表明:该方法能较好地模拟计算迷宫密封泄漏量和动力学参数,得到腔室压力随着偏心率增大而增大,密封切向力随着偏心率、转速的增大而增大,密封径向力随着偏心率、转速的增大而负向增大;通过密封长度、密封间隙、密封压差对泄漏量影响计算,三者变化率分别为6.62%,65.21%和69.97%,表明密封间隙和压差变化是影响泄漏量变化的重要影响因素;通过密封压差和密封长度对动力学参数影响分析,得出增大密封压差和密封长度不利于系统稳定、增大密封间隙会使得系统趋于稳定。     

斜直井眼中转速对钻柱动力学特性的影响

针对钻柱和井壁之间的接触非线性特点,运用节点迭代有限元法计算钻柱的动态响应,研究了转速对钻柱动力学特性的影响,计算了钻柱涡动速度、涡动轨迹和横向加速度、纵向加速度。结果表明:钻柱和井壁之间碰撞频繁,过大的横向加速度、纵向加速度会使钻柱进入涡动状态甚至混沌运动状态,使钻柱产生较大的交变应力,导致钻柱的过早失效和井下测量工具的损坏。通过转速优化,可较大幅度地减弱钻柱的振动,降低钻柱的动态工作应力。该方法和结果对于工程实际具有指导意义,并为现场操作提供理论依据。     

溶液浓度对聚丙烯腈聚合动力学的影响

在试验的过程中,发现了动力学方程中转化率的理论值与实际值之间的差别,实际转化率的最大值为95%,而理论转化率的最大值为64%,经分析,认为体系浓度变化是造成这一差别的主要原因。为了进一步研究溶液浓度对聚合动力学的影响,将聚丙烯腈溶入二甲基亚砜,配制不同含固率的溶液,将溶液作为反应介质,以丙烯腈和丙烯酰胺为反应单体进行反应。结果发现,体系浓度与链终止速率常数的指前因子呈线性关系,即链终止速率常数的指前因子随体系浓度的增大而减小,动力学方程经浓度修正以后,在转化率小于50%时,转化率的理论值与实际值吻合得很好。     

Navier-Stokes方程自由面数值模拟

A Crank-Nicolson finite difference method for incompressible Navier-Stokes equa-tions is developed and is applied to find the numerical solution of wave elevation on the free surface in a two dimensional tank. The numerical simulation of wave eleva-tion on the free surface is studied with different excited accelerations and Reynolds number. From the benchmarks, the proposed finite difference method agrees well with the previous published works. As shown in the numerical results, we draw a conclusion that the wave elevations decay gradually with time. The number of the beating periods diminish gradually when the Reynolds number decreases. Finally, we find that the wave elevations on the free surface keep a related stable height, when the Reynolds number decreases.     

Ti-V合金吸氢动力学研究

介绍了3种组成的Ti-V合金(Ti0.76V0.24、Ti0.51V0.49和Ti0.25V0.75)吸氢动力学研究方法,获得了动力学曲线、动力学方程及表观动力学参数.分析了Ti-V合金吸氢动力学的影响因素,金属氢化物动力学过程的特点及其与气-固反应动力学的区别.对反应程度进行归纳,得出Ti-V合金吸氢动力学方程的适用范围.     

较短前直管段长度对孔板流量系数的影响

本文通过实验研究,观察孔板流量计在较短前直管段长度条件下,其流量系数ａ随前直管段长度的不同所产生的差异,通过实验给出定量值。其结论可作为实际使用时提供流量系数ａ值变化的一种修正,供参考。     

TATB及其杂质的热分解动力学研究

用热重法测得了 TATB及其杂质在升温速率分别为β =5 K . min-1、10 K . min-1、2 0 K . min-1的热重曲线 ,根据 Ozawa公式和反应深度计算得到了 TATB及其杂质的热分解活化能和指前因子分别为 ETATB =12 7.14 k J. mol-1,ATATB =3.74 1× 10 9s-1;ETCTNB =111.5 5 k J.mol-1,ATCTNB =3.6 79× 10 13 s-1;ETCDNB =72 .30 k J. mol-1,ATCDNB =1.6 88× 10 8s-1。研究了TATB及其杂质的热分解反应机理和动力学方程。     

Ti—V合金吸氢动力学研究

介绍了3种组成的Ti—V合金（Ti0.75V0.24、Ti0.51V0.49和Ti0.25V0.75）吸氢动力学研究方法，获得了动力学曲线、动力学方程及表观动力学参数。分析了Ti—V合金吸氢动力学的影响因素，金属氢化物动力学过程的特点及其与气-固反应动力学的区别。对反应程度进行归纳，得出T-V合金吸氢动力学方程的适用范围。     

基于混合模型的转子临界转速计算

采用集总参数和分布质量混合建模的方法,建立了转子-支承系统的力学模型,应用改进的Riccati传递矩阵法,综合考虑陀螺力矩、支承刚度、剪切变形等因素的影响,推导出了混合模型传递矩阵表达式,并在VB平台上编制了界面友好、操作简单、拓展性强的通用的转子临界转速计算程序。通过算例对程序的验证计算结果表明,混合建模方法计算结果精度高,算法正确,程序运行可靠。     

考虑密封结构的球轴承涡轮增压器转子动力学特性研究

【摘要】：针对某型号车用球轴承涡轮增压器,利用密封力与油膜力动力学相似原理,将增压器转子系统中的密封结构视为一种油膜轴承,应用短轴承理论计算得到其刚度和阻尼矩阵并代入模型进行仿真计算,并与临界转速实验结果和未添加密封结构模型的计算结果进行对比,得到了密封结构对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。结果表明：研究分析球轴承涡轮增压器转子动力学特性必须考虑密封结构,且可以应用短轴承理论分析密封结构动力学特性。     

基于变速调节的转子泵流体脉动降低方法研究

针对转子泵在应用过程中,具有不可避免的流体脉动现象,提出一种基于变速调节的转子泵流体脉动降低方法。本研究通过对转子泵理论流量和转速仿真进行分析,发现转子泵脉动产生与转速有关。为此,根据转子泵脉动特性建立一种变速调节数学模型,并将该模型用于转子泵转速控制,进而降低转子泵流体脉动。首先通过Pumplinx软件分别对恒定转速和变速调节的转子泵进行仿真,运用流体脉动评价指标对仿真结果进行评价与分析;又根据实际工况搭建实验平台,分别完成转子泵在恒速转动与变速转动的相关实验;最终表明,本研究提出的基于变速调节的转子泵脉动降低方法,可有效降低转子泵流体脉动,提升输送稳定性。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

微型燃气轮机浮环轴承动力学参数影响因素研究

浮环轴承在高速运转时内层油膜承载力大于外层油膜承载力,在分析浮环轴承稳态内外层油膜压力时,只分析外层油膜压力即可表现出浮环轴承的承载能力.利用转子动力学分析软件DyRoBes与有限差分方法分别对相对重载微型燃气轮机浮环轴承外层油膜压力Reynolds方程进行数值计算,分析并比较其运算结果.由于浮环轴承自身结构的特点,使得浮环轴承内外层油膜刚度和阻尼的相互关系等效于弹簧和阻尼的串联,由此可以算出不同转速下的浮环轴承油膜总刚度和总阻尼及偏心比、轴颈的静平衡位置等影响浮环轴承油膜特性及动力学行为的重要参数,最后利用Routh-Hurwitz判别法分析了对应转速下的油膜稳定性.     

共轭转子的顶径对泵容积效率最大化的影响分析

为阐述共轭转子的形状尺寸对泵容积效率的影响机理与规律。以最普遍的3叶圆弧转子为例,由“圆柱-平面”等效的缝隙泄漏与当量曲率半径的负相关性,取当量曲率半径为缝隙泄漏的替代研究对象,分析转子尺寸之形状系数、节径对容积利用率、三大内泄漏率的定量、定性影响效果。结果表明:形状系数越大,容积利用率越大,节径的影响可忽略;形状系数越大,共轭泄漏越小,径向泄漏缓慢增加;节径越大,三大内泄漏越小。得出转子的顶径越大,泵的容积效率越高的重要结论,研究内容为最终建立转子泵的内泄漏率或容积效率的计算模型,提供理论依据。     

迷宫密封结构对泄漏量和轴系临界转速影响分析研究

通过数值方法对转子-轴承-密封系统动力学模型求解,对3种密封间隙、8种密封直径、8种压差、8种入口损失率和21种密封长度对泄漏量和临界转速的影响进行研究;通过密封结构对轴系临界转速影响规律进行研究,对比分析了有、无密封力作用下转子-轴承-密封系统对临界转速影响。研究结果表明：通过与DYNLAB程序、TASCFlow程序的结果对比分析,该数学模型能较好的模拟计算泄漏量和转子系统临界转速;通过泄漏量影响规律研究,得出泄漏量随着密封间隙、密封直径和密封长度得增大而增大,泄漏量随压差和入口损失率的增大而减小。通过对临界转速影响规律研究,得到考虑密封会提高临界转速,密封长度的变化对临界转速的影响最大、密封间隙的变化对临界转速影响最小。     

Three-dimensional molecular dynamics study of aperture shape effect on nanojet ejection

Three-dimensional molecular dynamics (MD) simulations of nanojet ejection with different aperture shapes are reported. The simulations use the Lennard-Jones 12-6 (LJ) potential to describe the intermolecular interaction. Using non-equilibrium MD, argon nanojet ejection is simulated under vacuum conditions. According to the analysis, different aperture shapes influence the ejection processes. The ejection speeds were 23.7 and 63.2?m/s respectively in the simulation. The speed of spurting atoms in type A nanojet was slower than the other types and it became more obvious when the process time increased. The variations in velocity, density, pressure, and temperature were found with the aid of MD. The liquid temperatures were set at 50, 100, 150, and 200?K, respectively, to examine nanojet break-up characteristics. The liquid temperature inside the nanojet was found to be a factor that induce break-up. A higher temperature led to faster nanojet break-up.     

一种基于混合硬化本构模型的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法

针对汽轮机转子轮盘的受力特点,以非对称载荷下材料的瞬态应力应变响应为基础,在内变量理论框架下,建立起某型汽轮机轮盘材料的率无关循环塑性本构模型;并结合局部应力应变法,进一步建立了基于混合硬化本构模型(N-5L1)描述平均应力松弛行为的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法。通过与实验结果相比较,表明混合硬化本构模型能够较好地模拟脉动加载下转子轮盘材料的循环应力应变响应及平均应力松弛行为,由此建立的寿命预测方法可对轮盘榫槽进行较为准确的疲劳寿命预测(与试验寿命误差总体落在1.5倍分散带以内),明显优于基于平均应力松弛经验公式的疲劳寿命预测值。     

Molecular dynamics simulation to assess the effect of temperature on diffusion coefficients of different ions and water molecules in C-S-H

Diffusion is a particle transportation process beginning from one point of a system to another through random molecular motion. This process depends on various parameters like temperature, concentration gradient, and particle size. The objective of this article is to assess the variation of diffusion coefficients of water molecules, chloride and sodium ions against different temperatures in calcium silicate hydrates (C-S-H) through molecular dynamics simulation. A uniform sodium chloride solution is modeled between cement hydrate layers with no concentration gradient. In such a solution, temperature could affect diffusion process in a significant manner. The two most important crystalline mineral analogues of C-S-H, tobermorite and jennite, are applied in this simulation. Diffusion coefficients of different ions and water molecules are found in different temperatures. It is revealed that diffusion coefficient is higher at high temperatures. Activation energies of chloride and sodium ions transport in cement hydrates are calculated through Arrhenius law. Output values of diffusion coefficients and activation energies are compared to previous experimental and simulation results in the related literature. A multi-scale analysis is run to estimate the penetration depth of \(\mbox{Cl}^{-}\) ions in cement paste through Fick’s second law.