液黏传动摩擦副流固耦合传热分析

为探求液黏传动在充满工作油的流体阶段摩擦副温度分布情况,建立薄盘结构摩擦副热流固耦合模型,采用计算机流体仿真软件FLUENT对径向槽摩擦副进行数值模拟,得到摩擦副的温度云图。通过搭建液黏传动装置试验台,测得径向油槽摩擦副间油膜温度分布数据。结果表明:在径向方向上,随半径的增加,摩擦副温度逐渐增加且沟槽处温度低于无沟槽处;在圆周方向上,相同半径处摩擦副的沟槽区比无沟槽区温度高,表明沟槽可以有效地降低工作油的升温;在纯油膜阶段摩擦片升温明显高于对偶片升温。有限元分析和实验研究结果趋势基本一致,验证了理论分析的可靠性。     

一种质子型离子液体与金属减活剂的相容性研究

为考察离子液体(IL)与金属减活剂之间的相互作用,对一种质子型IL与3种不同结构金属减活剂在PAO4中的相容性进行研究;采用四球试验机考察IL与金属减活剂对摩擦学性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)对球磨斑表面进行分析,探讨金属减活剂与IL协同作用的机制;分析IL对金属减活剂腐蚀抑制效果的影响。结果表明:质子型IL能够显著提升PAO4的抗磨性和极压性能,金属减活剂与IL在抗磨性能和极压性能上表现出一定的协同作用;由于摩擦的机械作用和热作用,IL作为润滑添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,生成了由FeP与FePO_4组成的化学反应膜,起到抗磨的作用;离子液体的存在不会对金属减活剂的腐蚀抑制效果产生影响。     

一种新型井下排水采气泵的设计与仿真

为进一步满足低压、低产气井的排水采气作业需求,降低运行成本,完善排水采气工艺,提出一种适用于直井、斜井、水平井,仅依靠储层中的天然气作为动力来源的新型井下排水采气泵。该泵基于气动增压原理,利用多级气缸增压并以机械闭环的控制方式驱动往复泵机构工作,从而将井筒内的积液泵送至地面。介绍新型排水采气泵的结构和工作原理,阐述工作流程并具体分析驱动气缸的控制方式与运动换向逻辑;建立排水采气泵的数学模型;最后,利用MATLAB/Simulink进行动态特性仿真,研究包括驱动气缸活塞直径、驱动气缸活塞行程、控制阀开关行程和换向阀阀芯直径在内的结构参数对系统动态特性的影响以及在不同载荷、驱动压力与增压比下的工作特性。通过仿真计算,确定了排水采气泵的结构参数,同时为实际运用中的选型提供了参考。     

燃气预喷对高压直喷天然气船机的影响研究

针对高压直喷(HPDI)天然气双燃料低速船机的燃料喷射系统,研究了不同的天然气预喷策略对发动机燃烧特性及性能的影响,探究了适用于低速船机燃烧系统的天然气喷气规律。利用计算流体力学(CFD)软件Converge建立了HPDI天然气双燃料的单缸机仿真模型,与试验数据进行标定后,计算得到了不同预喷间隔及预喷比例下发动机燃烧性能和排放数据。分析计算结果表明,预喷策略的采用影响了燃烧过程中预混燃烧的比例,从而影响了燃烧放热相位及燃烧等容度。预喷比例相比预喷间隔对燃烧过程的影响更显著,后者在较大预喷比例下才会明显影响缸内燃烧放热过程。合理优化预喷策略可控制预混燃烧程度,从而同时改善NOx排放和油耗。不同的预喷策略使得缸内碳烟分布区域不同;与无预喷算例相比,采用预喷策略的算例最终碳烟排放量偏高。     

多时间尺度下光伏功率波动特性概率分布研究

基于武汉地区分布式光伏电站大量实测数据,运用广义高斯分布和有限学生t混合模型等多种概率模型对不同时间尺度下光伏功率波动特性建模,发现在10～15min时间尺度下广义高斯分布最适用于描述分布式光伏功率变化的概率分布,而在30～60min时间尺度下高斯混合模型拟合效果最好。在此基础上,建立了逐时光伏出力波动与辐射量波动模型,用于定量分析光伏电站能量输出波动,可有效降低光伏功率波动随机性和不确定性对电力系统运行造成的影响,有利于提高光伏并网渗透率。     

三峡库区干支流水体交换特征初步研究——以朱衣河为例

通过对三峡库区中部典型支流朱衣河与干流界面水动力参数、河口流场强度与特征的分析,计算了干支流水体交换通量,进而探讨水库运行各个时期干支流水体交换情况及其对库区水环境的影响。结果表明,朱衣河河口水体具有双向流动特性,水库运行各个时期干支流交界面进出水体分布不同,流速差异显著;不同季节与水库运行期河口流场相应表现出上下分层、左右分布,以及进出流量差异显著等特征;尽管朱衣河河口净流量较小（全年大部分时期小于100 m3/s）,然而双向水流结构的存在致使水体有效交换量相对显著（约为净流量的5～10倍）。根据朱衣河实测数据及相关资料,初步推算了库区干流水体参与干支流水体交换的比例,得出全年平均交换率为204 %,1月份最高,达343 %。     

滚子圆环接触式光弹流试验装置的设计及初步实验研究

为了真实地模拟圆柱滚子轴承高速运转时滚子接触副间的油膜分布,基于光干涉原理构建滚子-圆环接触式光弹流试验机,该试验机克服了常规的球-盘试验机高速运转时,润滑油由于离心力的作用向外迁移的缺陷。利用新开发的光弹流试验机进行初步的试验研究,实验结果表明:该试验装置重载工况下工作平稳,图像清晰,对于未修形的滚子可以明显地观测到滚子端部的"边缘效应",能够为润滑条件下滚子接触副的轮廓优化设计提供可靠的试验数据。     

基于库伦-粘性摩擦模型的大腿假肢动力学参数辨识

基于模型的智能假肢控制方式具有物理意义明确、参数变量少的优势,但受建模误差、模型不确定等因素的影响,其控制精度仍有待进一步提高,而有效措施之一便是假肢先验动力学建模与辨识.本文针对实验室新设计的动力大腿假肢,研究了基于库伦-粘性摩擦的大腿假肢动力学参数辨识问题.首先,基于拉格朗日方法建立了具有固定传动比动力膝关节和非线性传动比动力踝关节的大腿假肢动力学模型;其次,采用库伦-粘性摩擦模型来描述假肢动力学模型中的关节摩擦行为;最后,通过粒子群优化算法辨识了大腿假肢的动力学参数.结果表明,相比于基于3D建模软件的估计参数,基于辨识参数重构的膝、踝关节电机扭矩与实测扭矩的均方根误差分别降低了93.55%和80.83%,模型精度得到了显著提高.这一结果不仅验证了本文假肢动力学建模与参数辨识方法的有效性,也为假肢后续的高精度控制提供了技术支撑.     

单向特斯拉环形密封泄漏控制方法研究

针对透平机械动静间隙工质泄漏问题,提出新型单向特斯拉环形密封,建立特斯拉环形密封三维模型,采用计算流体力学方法研究特斯拉喷嘴几何结构(轴向数量、分流角、回转直径、喷嘴直径)与运行参数(压比、转速)对密封泄漏特性的影响。结果表明：特斯拉环形密封可以有效降低密封出口流速,抑制密封泄漏,最高可使泄漏量降低15.7%;高压比、高转速下特斯拉环形密封抑制泄漏效果更佳;轴向数目和喷嘴直径都存在一个最佳值,使特斯拉环形密封出口流速最小,泄漏量最低;随分流角减小,特斯拉环形密封出口流速与泄漏量减小;回转直径较小时,对特斯拉环形密封出口流速与泄漏量影响小,但超过喷嘴直径2倍后会使出口流速与泄漏量小幅回升。     

页岩气藏纳米孔隙气体渗流特征分析

页岩气藏储层孔隙非常细小,国内外页岩孔隙半径主要集中在几个纳米到20个纳米之间,国内部分页岩孔隙半径小于10个纳米。页岩气藏生产受到纳米孔隙中的游离气和吸附于干酪根中吸附气两大主体气源影响,这2种气源气在生产中表现出4种机理。研究了纳米孔隙中气体分子克努森扩散、气体滑脱、达西渗流及吸附于干酪根中气体扩散4种机理下页岩气体渗透率及孔隙压力的变化情况,并以此建立圆柱管内平面单向稳定渗流数学模型。模型模拟结果表明页岩的表观渗透率远远大于达西渗透率,孔隙半径越小,则两者比值越大,当孔隙半径从20个纳米减小到几个纳米,两者比值将会从十增大到几十;孔隙压力越小,则两者比值越大,而当压力小于5MPa时,表观渗透率与达西渗透率之比明显增加1~2个数量级。随着压力降低,克努森扩散作用不断增强,相应的压力损耗不断增加,使得纳米管柱内平面单向从供给边缘到排液道的稳定渗流压力分布已不再是线性分布。干酪根中气体由于扩散速度慢、扩散量小而对压力影响不明显。
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