Effect of Cone Angle on the Hydraulic Characteristics of Globe Control Valve

Globe control valve is widely used in chemical, petroleum and hydraulic industries, and its throttling feature is achieved by the adopting of valve plug. However, very limited information is available in literature regarding the influence of valve plug on the internal and external features in globe control valves. Thus the effect of valve plug is studied by CFD and experiment in this paper. It is obtained from external features that the pressure drop between upstream and downstream pressure-sampling position increases exponentially with flow rate. And for small valve opening, the increment of pressure drop decreases with the increase of cone angle(β). However, with the increase of valve opening, the effect of cone angle diminishes significantly. It is also found that the cone angle has little effect on flow coefficient(Cv) when the valve opening is larger than 70%. But for the cases less than 70%, Cv curve varies from an arc to a straight line. The variation of valve performance is caused by the change of internal flow. The results of internal flow show that cone angle has negligible effect on flow properties for the cases of valve opening larger than 70%. However, when valve opening is smaller than 70%, the pressure drop of orifice decreases with the increase of β, making the reduction in value and scope of the high speed zone around the conical surface of valve plug, and then results in a decreasing intensity of adjacent downstream vortex. Meanwhile, it is concluded from the results that the increase of cone angle will be beneficial for the anti-cavitation and anti-erosion of globe control valve. This paper focuses on the internal and external features of globe control valve that caused by the variation of cone angle, arriving at some results beneficial for the design and usage of globe control valve.     

硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩仿真研究

硬岩掘进机上盘形滚刀在实际破岩过程中既随刀盘公转,又绕自身轴线自转,是一个复杂的运动过程。滚刀在破岩过程中受到的作用力的计算是进行刀盘设计和推进系统设计的重要依据。针对硬岩掘进机盘型滚刀破岩过程分析和计算的复杂性,应用ABAQUS软件中多体动力学原理建立滚刀组合回转破岩的有限元模型,模型中采用无限元网格施加无反射边界条件,消除模型大小对仿真结果的影响。通过分析计算滚刀破岩中所受的作用力,研究了滚刀回转破岩的刀间距及相位差。仿真结果表明,对于所选用的岩石类型,其最优刀间距为60mm,此时滚刀受到的滚动力最小,破岩质量最大,破岩比能最小;相邻滚刀的最佳相位差为120°,破岩质量最大,比能最小。研究为硬岩掘进机上刀盘刀具的布局研究奠定了基础。     

表面改性改善神华煤成浆性的研究

用化学改性与热改性结合的方法对神华煤进行改性,分析了改性前后样品的接触角和成浆性的变化。结果表明,改性后样品接触角都有所增大;表面改性能明显提高,最高制浆浓度呈先增加后缓慢下降;表面改性可以改善水煤浆浆体的稳定性,其中液体石蜡与钛酸酯混合物能显著降低水煤浆的稳定性。     

Numerical Simulation on the Creep Damage Evolution of Nickel-Based Single Crystal Specimens with Slant-Angled Film Cooling Holes

针对含不同倾角气膜孔的镍基单晶试件的蠕变损伤发展进行了数值模拟,研究了倾角对蠕变特性的影响。气膜孔的倾角分别为0°,15°,30°和45°。结果表明,倾角不同,气膜孔周围的分切应力分布也不同。当倾角为0°,15°和30°时,裂纹扩展方向为θ=±54°,而当倾角为45°时,裂纹沿着θ=±46°的方向进行扩展。倾角为30°的试件有最长的失效寿命。在气膜孔周围的高应力区,分切应力、Mises等效应力和沿拉伸方向的应力σ11均出现了应力松弛现象,且随着时间的延长,应力都达到了稳定值。此外,倾角也影响着蠕变损伤的分布,当倾角为0°,15°,30°和45°时,最大损伤点分别出现在与水平方向成0°,0°,13°和26°的位置。     

淬火和回火工艺对3.5Ni钢组织和力学性能的影响

通过拉伸和冲击试验以及SEM、TEM和EBSD组织观察,研究了不同热处理工艺参数对3.5Ni钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:3.5Ni钢在860℃保温1 h水淬后得到细小的板条马氏体(LM)加粒状贝氏体(GB)组织;570℃回火后,LM的板条变粗,GB中的M/A岛也溶解消失,基体上有大量渗碳体析出。随着回火温度的升高,板条继续合并长大,并且开始出现多边形铁素体,渗碳体也不断长大。回火温度为570~600℃时,低温韧性随回火温度的升高而增加,但是继续升高回火温度会使得低温韧性下降。研究表明:3.5Ni低温钢经860℃水淬+600℃回火的热处理可以获得最佳的力学性能。     

基于AMESim优选液压隔膜计量泵曲柄转速的研究

为提高液压隔膜计量泵的使用性能,选取合适的曲柄转速范围是至关重要的。通过AMESim平台建立液压隔膜计量泵的整体仿真模型,得到不同转速下泵阀开启量和曲柄转角的曲线,进而得到吸排液阀的滞后角,计算出泵阀滞后引起的容积损失率,得出不同转速下液压隔膜计量泵的容积效率,并根据容积效率变化规律优选出最佳的曲柄转速范围,为液压隔膜计量泵的设计与研究提供依据。     

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。     

含氟季铵盐的动态界面张力性能和润湿铺展性能

含氟季铵盐表面活性剂是一类具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性和憎水、憎油等特殊性能的表面活性剂。该文通过测定不同时间、不同种类的油相、不同质量分数的表面活性剂以及不同无机盐添加比例对油水界面张力的影响以及不同浓度的含氟季铵盐表面活性剂水溶液在石蜡、金属铁等不同固体表面上的接触角,对其动态界面张力以及润湿铺展性能进行了研究。结果表明:界面张力值通常在10 min后基本达到平衡,且用渤61#油做油相时,界面张力值较低,效果比较好;随着表面活性剂质量分数的增加,界面张力先减小,达到一个最低值后渐渐趋于平缓;无机盐的加入使得界面张力先降后升,在Na Cl质量浓度为50~80 g/L内均降至低界面张力,最低值达到0.053 1 m N/m;同时,在典型的具有强疏水性的低能表面石蜡上的铺展性能优良。该研究为其在水溶性场合的应用提供了实验数据。     

光伏发电系统太阳方向检测方法研究

提出了一种基于线性CCD的太阳方向检测方法。该方法采用机械装置对太阳光线进行采样,利用线性CCD对太阳光线位置进行检测,然后依据线性CCD的数据计算出表征太阳方向的高度角和方位角。最后对本方法的可行性进行验证,利用本方法进行太阳方向检测的精度可达±0.30°。     

等壁厚螺旋管增量成形模设计

针对等壁厚螺旋管零件提出一种增量锻造成形方法,由于零件内外轮廓特殊,其成形模设计是成形工艺的关键。以单导程500 mm,厚度8 mm的螺旋管为例,通过转化三维问题为平面二维几何问题,对其增量成形模结构进行数学分析与公式推导,计算出能使工件顺利脱模的单块模具最大中心角,并从轴向截面和纵向截面对模具型腔进行设计。试验表明,使用该模具成形的等壁厚螺旋管效果良好。