变截面通道热量基表流量特性的数值模拟研究

超声波热量表作为一种较高精度的流体计量工具,在节能降耗方面发挥着巨大作用。本文分析了超声波热量表的工作原理及主要结构参数,并引入流量修正系数K对流量进行修正。基于Fluent软件,选用k-ε模型对超声热量表基表内的流场进行了三维数值模拟,通过计算及结果分析得到超声波热量表K系数及K系数标准差的分布规律,并探讨了超声波热量表最优声路的选择,缩管直径、反射装置轴向距离对基表内水流特性、K系数及K系数标准差的影响规律。数值模拟对热量表结构优化具有一定的指导作用。     

反射装置对超声波流量计水流特性影响的研究

时差式超声波流量计加装超声波反射装置后对其基表内水流特性影响很大,研究采用标准k-ε模型,计算了采用不同的超声波反射装置和不同的通道结构时,过流通道内的各声路K系数值及标准差值;研究了超声波反射片与管壁间隙的大小对过流通道内水流特性的影响,得到了间隙值与K系数及其标准差值的关系;研究了超声波反射片在中心轴线上的距离对过流通道内水流特性的影响,得到了反射片轴向距离改变与K系数及其标准差的关系;研究了一种新型的渐缩通道结构对超声波流量计过流通道内水流特性的影响.最后,在综合计算结果分析得到最优声道的基础上,计算了该声道不同流量点下的水流特性,给出了K系数分布曲线.     

CVT电液伺服系统自适应模糊控制研究

为提高汽车无级变速器控制系统对外界负荷扰动和各种运行工况的自适应能力,设计了汽车无级变速器(CVT)的自适应模糊控制系统。确定了误差e和误差变化率·e的隶属度函数及其赋值表,同样确定了自适应调整系数K1及K2的隶属度函数和它们的赋值表,并建立了K1和K2的控制规则,由此通过模糊自适应控制算法计算了K1和K2的查询表。然后用实验台架对该控制系统进行了实验,实验过程是在估计e和·e值的情况下根据经验输入K1和K2的值后由实验输出控制特性曲线,针对不同的e和·e输入与之对应的K1和K2,从而得到多组特性曲线,由此分析了该控制系统的性能。从实验曲线可以看出,CVT电液伺服模糊自适应控制的自适应能力强,稳定性好,峰值时间小,鲁棒性强。     

“过载”在da/dN—ΔK曲线与ΔK_(th)降载法测量中的影响及其对策

对在 10 - 5～ 10 - 7mm cycle疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次 (Δa1i,ΔN1i)和 (Δa2i,ΔN2i)。用多点多项式分别拟合 (Δa1i,ΔN1i,ΔK1i)和(Δa2i,ΔN2i,ΔK2i) ,i=1,2 ,3 ,… ,n。每一种材料得到两条da dN—ΔK曲线和两个ΔKth。结果表明 ,降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用 ,干扰材料疲劳裂纹扩展 ,影响测量数据的真实性。本文提出解决方法———“二次扩展法” ,即在每一级载荷 ,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据 ,而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和计算疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth的数据     

不同流量系数下叶顶间隙对离心压缩机模型级性能的影响

通过CFD技术,分析了不同流量系数下叶顶间隙对离心压缩机模型级性能的影响。结果表明,对于中、小流量系数模型级,叶顶间隙越大,其效率曲线下降越大,而对于大流量系数模型级,有一定的叶顶间隙可改善叶轮内流场,反而有利于离心压缩机效率性能。无论何种流量系数模型级,存在一定的叶顶间隙则可提升能头曲线。     

基于CJP模型的疲劳裂纹扩展率曲线及应用方法

利用数字图像相关技术开展工业纯钛5种不同高宽比CT试样的疲劳裂纹扩展率试验,分别采用传统应力强度因子范围ΔK和基于CJP模型理论框架的新应力强度因子范围ΔK_(CJP)对数据进行分析,得到的da/d N-ΔK和da/d N-ΔK_(CJP)曲线均有效反映了试验数据分布规律,具有良好的拟合效果。相较于传统参量ΔK,ΔK_(CJP)直接由裂尖位移场求解,无需进行修正即可用于材料疲劳裂纹扩展率描述,具有与CT试样高宽比无关的特性;作为ΔK_(CJP)的两个组成参量,ΔK_F、ΔK_R与传统ΔK数据间均呈现出某种总体变化趋势,分别可用二次多项式和线性方程表征。构造了ΔK_(CJP)与ΔK的关联函数,并由此推导出ΔK_(CJP)表达式,为da/d N-ΔK_(CJP)曲线在材料与结构的失效分析和安全评价中的应用提供了有效途径,拓宽了CJP模型的工程应用范围。     

基于K系数喷嘴喷孔内空化现象的数值模拟

建立了某喷油器流场的二维模型,利用混合多相流模型加空穴模型对整个几何模型区域的流场进行了数值模拟计算.基于这一模型定义了K系数,并分析了不同K系数对喷孔内空穴分布的影响.总结出了喷孔的扩张系数K对喷孔中空化流的影响变化规律并且得到了不同K系数对出口处质量流量和喷孔内气体总体积的影响.数值计算结果表明,在一定的K值范围内,K＜0喷孔随着扩张程度的增大,空化现象加剧,而K＞0喷孔则抑制空化现象的产生.     

压缩机直流阀结构参数的探讨

对不同结构参数的直流阀进行性能对比试验和测定阀片的运动规律曲线后得出结论,直流阀结构参数的选择原则应该是:较低的升程、较高的阀座、适宜的阀片厚度和较多的组数。它们之间应满足无因次式M_0=KM_m（式中M_0和M_m是气阀中的两个速度准则数,K为经验系数）,这时气阀的运动规律良好,经济性和可靠性也能得到兼顾。     

采用流场分析提高涡轮流量传感器性能的研究

以10 mm口径液体涡轮流量传感器为研究对象,经过对传感器内部流场进行分析,提出通过减小靠近叶片顶端的叶片受力面积,提高传感器测量性能的方法。从对特性曲线的分析出发,结合传感器数学模型,提出了一种利用不同流量点的仪表系数平方差Δ(K~2)评价传感器性能的方法。在此基础上,结合CFD仿真和传感器样机实验测试,研究了不同叶轮叶片形状参数对传感器性能的影响。实验结果表明:改变叶轮叶片形状能有效提高传感器的测量性能,切角参数为0.25时,传感器性能最优;此方法同样适用于其他口径涡轮流量传感器结构的优化。     

流量计中超声波传播速度校正方案

介绍在超声波流量计中,超声波在不同水温下传播速度的非线性校正方案。利用本文提及的校正方法,可以实时改变流量公式计算中超声波的传播速度值,有效地提高流量计量的准确度。     

叶片前缘载荷分布对大流量系数离心压缩机叶轮性能的影响

本文主要针对大流量系数模型级的叶轮叶片载荷分布进行研究,通过改变叶片前缘载荷(叶片0~20%无量纲中弧线长)分布来设计不同形式叶轮,并进行了数值模拟分析,通过对流场的分析和性能曲线的对比,研究叶片前缘载荷对叶轮性能的影响,研究发现不同的载荷分布形式使得压缩机的性能曲线也有不同程度的左右偏移,叶轮内部流场也有较大差别,分析结果可为大流量系数模型级叶轮结构的优化设计与性能提高提供理论依据,同时为大流量系数压缩机的开发提供参考。     

T 型焊接接头的低温P—da/dN—ΔK曲线

T型焊接接头是海洋工程中较为典型的结构细节 ,研究其低温P—da dN—ΔK曲线 ,对确定焊接构件在冬季服役时的检修周期具有重要意义。在 10 0吨MTS电液伺服材料试验机上进行了 3件T型焊接接头的低温疲劳裂纹扩展试验 ,测出了其中值da dN—ΔK曲线。通过小样本试验的理论推导与计算 ,利用变异系数CV 的经验取值 ,初步得出T型焊接接头的低温P—da dN—ΔK曲线     

三偏心蝶阀流量特性数值分析及结构优化

通过FLUENT对不同结构的DN600口径的三偏心蝶阀模型进行流场数值分析,得到阀门内部的流场分布。通过蝶阀内部压力和速度矢量分布情况,找出影响流量系数和流阻系数的结构因素。然后优化蝶板、密封圈、压板结构减小流通阻力,增大流量系数,以满足工程需求。同时对满足工程需求的三偏心蝶阀进行不同开度下的流量分析,拟合出阀门流量特性曲线,为三偏心蝶阀的调节范围提供参考依据。     

幅角分配对大排量径向柱塞泵性能的影响

针对应用多作用定子导轨结构的径向柱塞泵,通过对柱塞副在等加速运动规律定子曲线下的动力学分析,研究了不同幅角分配方案对泵性能的影响。研究结果表明:定子曲线的幅角分配对度加速度、度速度、压力角、缸体受力、接触应力等性能有很大的影响,且幅角分配不对称系数约等于2,等速区幅角值是等加速区幅角值的0.9~1倍时,泵的综合性能相对最佳;吸排油过程中油液速率的许用值和接触应力的最大值分别可以作为等速区和等减速区幅角设计的参考基准之一。     

基于CFD的超声波流量计最优声道位置研究

时差法超声波流量计圆形管道内不同声道位置上流体平均流速与管道截面平均流速的关系已被广泛研究,但是对于非圆形测量管体尚缺乏相应报道.本文针对某种方形管道,采用计算流体动力学(CFD)方法获得管道内的流场分布,进而通过数值计算得到时差法超声波流量计不同声道上K系数(即超声波传播路径上流体平均流速与管道截面流体平均流速之比)随雷诺数的变化关系,并选取K系数随雷诺数变化最小的声道作为最优声道,研究结果有利于简化流量补偿计算.     

叶片载荷分布对小流量离心叶轮性能影响研究

应用五次Bezier多项式来控制环量沿离心叶轮叶片的子午流线的分布方法,分别设计了将载荷集中于叶片前部、中部及尾部三种载荷分布方式的叶轮,并应用三维数值模拟研究了不同载荷分布方式对小流量系数离心叶轮性能的影响。研究结果表明:叶片载荷集中在前部的叶轮性能优于集中在中部及尾部的叶轮,其内部流动损失最小;当将载荷集中在前部时,叶轮效率曲线朝大流量区域移动,将载荷集中在叶片尾部时,叶轮效率曲线会朝小流量区域移动,且载荷集中在叶片前部的叶轮压比高于载荷集中在叶片中部及尾部的叶轮。载荷集中在叶片前部的叶轮熵增最低,其叶轮出口速度比载荷集中于叶片尾部和载荷集中于叶片中部的叶轮出口速度分布更均匀,流动损失更小。     

裂纹起扩展阻力Ji与基本力学性能的关系

韧性裂纹开始扩展的J积分值对于韧性断裂的工程构件是一个重要的材料性能指标.统计了三个钢种两种焊缝200多个J积分值.发现当裂纹生长量Δa＜0.6 mm时,Δa与J积分值存在线性关系,可以用J=J0+K(Δa)表示,式中K=di/dΔa(Δa=a0+da),a0是J-Δa曲线与钝化线的交点.当da=0时的J值以Ji表示,它表示了韧性裂纹开始扩展时的J积分值.实验证明,只有Ji与静拉伸发生颈缩时的颈缩比功有良好的线性相关性,从而由Ji换算得KIC也应与颈缩比功线性相关(相关系数＞99%),而与静力韧度无关.而韧性裂纹开始扩展以后,各个扩展量下的JR值与静力韧度、颈缩比功无任何相关性.     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

阀芯结构对节流截止阀流阻特性和内部流动特性的影响

为探索阀芯结构对节流截止阀性能的影响,基于有限体积法和标准k-ε湍流模型,在不同开度条件下,采用数值模拟的方法,研究平底、梯形和弧形三种不同阀芯结构节流截止阀的流阻特性,分析阀内部的速度和压力分布规律;并对三种阀芯结构的节流截止阀的流阻特性开展水力试验研究,数值模拟得到的阀门流量系数和流阻系数的结果与水力试验结果比较吻合。结果表明,在开度小于40%时,梯形和弧形阀芯结构的阀门较平底阀芯结构的阀门内部低压回流区有所减弱,压力分布趋于均匀,阀门流阻系数减小,更有利于阀门内部流体的流通;当开度大于55%时,三种阀芯结构的阀门流阻系数基本重合,并趋近与零;在整个开度,弧形阀芯结构的阀门流量随阀门开度变化较为均匀,更有利于阀门流量的调节。     

核级套筒式调节阀的流量特性

为了提高核级套筒式调节阀小开度抗堵塞能力与大开度时的介质流通能力,设计了具有两个大窗口和两个小窗口的套筒,并采用仿真与实验相结合的方式研究了套筒式调节阀的流量特性。首先,基于工况参数设计了套筒窗口。然后,采用计算流体力学软件分析了不同开度下阀内流体流动规律,得到流场中压力和速度分布,计算并绘制流量特性曲线。最后,采用实验的方法测定了阀门流量特性曲线。结果分析表明,模拟值与试验值有较好的吻合,并且流量系数曲线光滑连续,满足设计要求。