油气润滑输送管内环状流的特性分析

根据滑动轴承润滑工况．提出了油气润滑输送管内环状流的转变机理,利用小扰动法,对环状流气液界面的稳定性进行分析,并依据液膜平均厚度沿周向的分布规律,分析了环状流的均匀性,为环状流在管道内正确输送提供理论依据,为油气润滑工况下滑动轴承的性能研究提供了前提条件。     

油气润滑系统流型识别方法研究

提出了一种基于油气润滑系统油气两相流压差波动信号来识别流型的方法。首先借助Fluent提取了油气润滑系统水平管道中常见的四种流型的压差波动信号作为训练和识别的样本;然后采用EMD(经验模态分解)方法提取油气流流型压差波动信号的特征;最后采用PSO-PNN算法对油气两相流流型进行了识别。结果表明:油气两相流流型与压差波动信号之间存在对应关系,通过对压差波动信号的分析可以获取流型信息;油气两相流的压差波动信号具有非平稳特性,采用EMD方法可以较好地提取流型信息;优化后PNN模型可较好地识别油气润滑水平管道内油气两相流流型。     

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。     

喷嘴结构对高速滚动轴承油气润滑两相流特性的影响

基于油气两相流基本理论,采用 Fluent 仿真软件建立油气润滑系统喷嘴、轴承腔的油气两相流模型,分析油气两相流流经直接喷射型和内圈喷射型2种结构喷嘴后在轴承腔内的流动状态,分析内圈喷射型喷嘴的竖直管道与倾斜管道夹角及喷嘴出口结构等关键设计参数对轴承内部油气两相流分布状况的影响。仿真结果表明：内圈喷射型喷嘴具有更好的润滑效果,减小了油气润滑系统的耗油量和耗气量;竖管与倾斜管道夹角越小,越利于环状流的保持,供油均匀性越好;突扩管结构设计,有利于缓解因油气波动造成的供油不均匀。     

喷嘴结构对油气润滑环状流特性的影响

油气润滑供油连续性与稳定性实际表现为输油管内部环状流的油膜连续性及油液波动程度的变化,为了研究喷嘴结构对油气润滑输油管内环状流特性的影响,基于气液两相流基本理论,利用流体力学计算软件FLUENT中VOF模型对高速滚动轴承油气润滑输油管中的油气分布状态及速度变化进行数值仿真。研究喷嘴结构参数对输油管中油气环状流特性的影响,得到了喷嘴结构参数对油气润滑环状流特性的影响关系。结果表明:影响油气润滑系统环状流特性的主要因素是喷嘴的入口和出口直径,两者越接近,对环状流特性影响越小;喷嘴突缩角对油气环状流特性的影响较小;通过研究喷嘴结构与油气环状流的影响关系,为喷嘴结构优化设计及油气润滑输油管内部流场的分析提供了理论基础与依据。     

油气润滑ECT系统的软场效应与成像精度分析

运用COMSOL和MATLAB对油气润滑系统水平管道环状流和中心流流型的ECT系统做了联合仿真,求解分析了软场效应,以及软场效应对图像成像精度的影响。结果表明:检测电极在远离介质突变层时,灵敏度场的值变化相对较小;检测电极在靠近介质突变层时,灵敏度场的值变化相对较大,且灵敏度场值在管道激励边缘远大于中心处。两相中心流的成像相对误差大于层流及环状流型,为提高成像精度需考虑软场效应。     

油气润滑系统中环状流流动均匀性研究

引入孙立成提出的齐斯霍姆常数c的计算式,利用齐斯霍姆两相流压降计算方法得到了油气润滑工况下的水平管内油气环状流压降沿管路轴向分布的整体趋势;并利用Fluent仿真平台得到了油气环状流在不同工况下的压降和液膜沿管路轴向分布的均匀特性。研究结果表明,压力降和液膜厚度的仿真结果与理论计算值有一定吻合度;随着气相速度的增大,压力降和液膜厚度的波动性越来越大,该结果为油气润滑运输中油液的预测及控制提供了依据。     

油气润滑环状流在突缩管内的流动特性研究

基于Fluent仿真软件,并定义了一种突缩系数,对不同气速和不同突缩系数下的油气润滑中油气两相环状流流经突缩管的流动过程进行仿真.通过仿真计算得到了突缩管内的油膜分布图,压降曲线以及速度分布图.     

油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性

运用FLUENT仿真软件对改进的三通管道进行了数值模拟,得出了管中流场的压力场和速度场的分布图,研究了油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性,并通过数值计算验证了设计的合理性,有效的避免康达效应对油气环状流分配的影响。结果表明:与T型三通管道相比,圆弧型三通管道的气液相分流系数较为稳定,接近于理想值,对油液的分配更为均匀,稳定性更好。此外,圆弧型三通管道更有利于油气环状流的均匀分配,可有效优化流场,该结果将为油气润滑系统中管路结构设计与加工提供科学依据。     

油气润滑系统水平管路中环状流的形成过程及特性研究

基于两相流基本理论,采用Fluent建立油气润滑系统水平管路中油气两相流的模型,并分析形成环状流的条件。在此基础上,提出新的供油方式,即在润滑油区域有一微小间隙,使压缩空气可直接穿过润滑油中间的空隙;分析新供油方式下形成环状流的条件。结果表明,新的供油方式下油气形成环状流的效率高,环状流液膜均匀性好;在相同供油量情况下,新供油方式形成环状流需要的入口气相速度低,且气速增大时一般不会形成夹带液滴,能够实现较好的环状流流型。     

微细通道内液氮流动沸腾的流型特性

采用高速摄像,得到内径为1.931 mm、1.042 mm、0.531 mm的竖直上升圆管内液氮流动沸腾的主要流型为泡状流、弹状流、搅拌流和环状流;并且在1.042 mm、0.531 mm管内发现受限气泡流。并绘制流型图,分析表面张力,压力和管径对流型转变的影响。表面张力是影响流型转变的重要物性参数,相对于空气—水的流型图,对应的弹状流/搅拌流,搅拌流/环状流流型转变线向较低的气体表观速度方向移动;而泡状流/弹状流的转变线向较高的气体表观速度方向移动。压力越高,相应的流型转变曲线向较低的气体表观速度方向移动。管径对流型转变有重要影响,随着管径的减小,相应的流型转变线向较低的气体表观速度方向移动。试验结果与通用的流型转变理论模型作比较,发现理论模型的预测结果与试验结果相差较大。     

基于经验模态分解和BP神经网络的油气两相流流型辨识

基于经验模态分解（empidcal mode decomposition，EMD）BP神经网络，提出了油气两相流流型辨识的新方法。应用EMD将差压信号分解成不同频率尺度上的单组分之和，并提取组分的归一化能量作为流型辨识特征量。BP神经网络以这些能量特征量为输入对油气两相流不同流型（包括泡状流、塞状流、层状流、弹状流和环状流）进行分类。实验结果表明，本文提出的流型辨识方法是有效的，其中泡状流、塞状流、层状流、弹状流和环状流的辨识精度分别为100％、89．4％,93．3％、96.3％和96.9％。     

油气润滑管道环状流形成及影响因素研究

建立了油气润滑系统中内径为6 mm的水平管模型,利用FLUENT仿真软件对管内油气两相环状流进行了数值模拟,研究分析了油液速度、气体速度对环状流质量的影响。结果表明,气体速度是影响环状流质量的主要因素,在油量一定时气体速度为60 m/s~80 m/s时形成的环状流品质较好。     

基于Fluent的油气两相射流仿真分析

基于两相流基本理论,建立了三种不同出口直径的圆柱形喷嘴模型,通过Fluent流体分析软件对喷嘴环状两相射流进行了仿真计算.分析仿真结果得出了喷嘴油气两相速度分布,并结合油气润滑条件下滚动轴承对油气两项速度的要求,比较仿真结果得出文中模型条件下,喷嘴出口直径在2mm附近时,射流油滴连续,速度适中,能够较好的满足润滑条件,为油气润滑系统中喷嘴的选择和优化提供了依据.     

水平管气液衰减螺旋流的流型及压降发展

气液衰减螺旋流在工业中应用广泛,但是对其中的关键问题,衰减影响下的螺旋流发展运动规律认识不清。通过室内试验研究空气-水两相流在内径25 mm、长4 m的水平管中流型和压降沿流向的变化规律。通过可视化试验获得叶片式起旋器下游不同位置处的螺旋流流型,测量下游沿流向不同区间的压降波动信号。试验发现,在离心力作用下,螺旋流中气液相界面发生重构,形成螺旋流中特有流型。但是由于离心力的衰减,导致螺旋流流型不断变化,逐渐转变成非旋流流型。流动压降沿流向逐渐降低,最终趋于非旋流压降;不同螺旋流流型的维持距离不同,同时也受来流气液相雷诺数的影响。基于流型及压降分析,获得起旋器下游不同位置处的螺旋流流型图。     

康达效应对油气环状流分配特性的影响

基于Fluent流体力学软件对T型三通管道模型进行数值模拟,研究入口流型为环状流时,T型三通的气液相的质量流量、速度和压强的分布规律,特别是康达效应对以上分布规律的影响导致的油气分配的不均匀性。结果表明,连接处两支管曲率半径有差异时,康达效应导致油气环状流的分配出现不均性,曲率越小,支管内气相质量流量越大,液相质量流量越小;支管连接处曲率越小,曲率小的一侧支管出口的气相速度越大,反之,则越小;T型三通连接处入口的压强较高,压力梯度较小,水平支管中曲率小的一侧支管的压力梯度比曲率大的一侧大。     

油气润滑系统中环状流流过突扩管时的流动特性

基于Fluent软件分析了油气润滑工况下环状流流过突扩管时的压力和油膜变化特点。结果表明,油气环状流流过突扩管时压力和油膜会发生突变,且突变的位置不会受到入口气速的影响,但是其变化的强度与入口气速的大小呈正比;油气环状流的液膜在管路突扩前分布的部分分布较为均匀,而在管路突扩后的分布受到气速和管径的影响较大,较大的气速和突扩管径会使环状液膜分散的程度增大。     

基于聚类分析的航空发动机轴承腔油气两相流型辨识

轴承腔是航空发动机内的重要部件,对其内两相流流动状态的理解有助于提高发动机的润滑效率、提升发动机的工作性能和可靠性。基于流型辨识研究两相流在不同流型下的流动性质是获取轴承腔内物理现象的一个可行途径。在考虑试验获取难易性和辨识能力条件下,结合前人研究成果,应用K-Means聚类法对利于辨识轴承腔3种典型两相流流型的特征参数-无量纲两相介质速度和无量纲压力在近壁面附近的数值进行聚类分析。研究结果表明:该方法能够成功地将轴承腔3种典型流型进行归类,这对基于流型辨识研究轴承腔内3种典型流型下两相介质的物理状态,以及轴承腔润滑设计和换热分析提供了基础。     

基于自组织神经网络的油气两相流管截面流型辨识

为了探索两相流流型辨识方法,本文在12电极电容检测系统的基础上,针对油气两相流,提出了基于神经网络的流型辨识方法,即采用自组织神经网络根据电容采样数据实现相应管截面流型的识别.研究表明,该方法是有效的.     

油气润滑测试系统中ECT软场效应研究

电容层析成像系统的传感器具有"软场"特性,即敏感场分布受被测介质的影响。为获得高质量的重建图像,利用COMSOL软件快速求解油气润滑测试系统ECT的灵敏度矩阵,运用COMSOL和MATLAB联合仿真,对该管道内层流和环状流2种典型流型的灵敏度场的软场效应进行分析,并且应用LBP算法和OTSU算法,分别在考虑和忽略软场效应的情况下对2种流型进行图像重建。仿真结果表明,软场效应改变了灵敏度分布;润滑油介质靠近管壁时,检测敏感度较高;采用软场效应改变的灵敏度矩阵进行图像重建,将有效提高重建图像精度。