盐水液滴降压蒸发析盐过程传热传质特性

针对单个盐水(NaCl溶液)液滴在降压环境下蒸发析盐的传热传质过程建立了数学模型。模型考虑了多孔盐壳在液滴表面的形成过程,降压过程引起的气流运动,液核通过多孔介质的传质扩散,以及液滴表面的蒸发换热和对流换热。将实验数据与计算结果对比,验证了模型的有效性。通过模型计算获得了液滴表面温度及液滴质量随时间的变化。结果表明盐水液滴在降压环境下蒸发析盐过程的温度变化分为4个阶段:温度骤降阶段、温度回升阶段、平衡温度阶段和温度上升阶段。平衡温度阶段,盐壳界面运动较慢,随蒸发进行,液核尺寸逐渐减小,盐壳界面运动速度加快。理论分析了环境压力对盐水液滴蒸发析盐过程的影响,环境压力越低,平衡温度越低,盐分完全析出时间越短。     

发动机台架试验在线图像可视铁谱磨损监测系统研究与开发

在线图像可视铁谱(on-line visual ferrography,OLVF)是一种获得润滑油磨粒在线铁谱的技术,为实现发动机台架试验的实时磨损监测,应用OLVF模块开发了发动机台架试验在线磨损监测硬件系统,并在Windows XPE系统下采用Visual C#语言开发了监测软件。实现了OLVF模块流道图像的实时检测,并利用基于磨粒谱片的磨粒百分遮光面积指数(index of particle covered area,IPCA)绘制磨损趋势曲线。将系统应用于某型号柴油机台架进行了实机试验,试验结果表明:在线磨损监测硬件系统能够稳定可靠工作,使无效数据比例仅为0.3%;并在发动机拉缸前捕获到大片磨粒(IPCA=912),及时发现异常磨损信号,实现了发动机台架试验的磨损实时监测和故障早期预警。     

汽轮机调节级气动性能分析和结构优化设计

喷嘴配汽调节级具有大焓降和低反动度的设计特点而应用于大功率冲动式汽轮机高压缸中。论文首先综述了大功率汽轮机喷嘴配汽调节级的气动性能和气流激振方面的研究进展。然后论文在300MW汽轮机反流初始设计喷嘴配汽调节级的气动性能分析基础上,提出了顺流结构优化设计方案。对反流初始设计和顺流优化设计的喷嘴配汽调节级在设计工况和变工况下气动性能进行了分析比较。研究结果表明优化设计的顺流结构具有优良的气动性能而结构设计更加简单。论文最后给出了研究结论并对大功率汽轮机调节级的气动性能分析和气流激振机理研究方向进行了展望。     

基于约束搜索球的点云数据与CAD模型精确比对检测

针对传统数字化比对检测中点偏差计算的准确性及效率不高的问题,提出了一种基于约束搜索球的点云数据与计算机辅助设计模型比对检测技术。首先,为了提高计算的准确性,在分析现有点—面计算模型的基础上,提出了点—边计算模型及点—点计算模型,用于计算曲率变化较大区域的点偏差。其次,为了提高计算效率,在最邻近顶点搜索过程中采用K-D树进行加速,在点数据归属过程中,构建一系列约束搜索球,将点云数据与计算机辅助设计模型比对的范围限制在约束搜索球内,降低算法的时间复杂度,提高点数据归属的效率。以某大型叶片为例,验证了该方法的有效性。     

浮环轴承稳态热流体动力润滑分析

环速比是影响浮环轴承静动特性的关键运行参数,大量试验数据表明浮环轴承环速比与工作转速的呈强烈的非线性关系,而理论对环速比的预测还存在较大偏差,针对该问题,建立了浮环轴承的稳态热流体动力润滑润滑模型,计算了典型工况下轴承的动静特性参数,研究了等温、导热和绝热情况下环速比、温升、功耗和偏心率等关键参数随转速的变化规律,分析了浮环材料对环速比的影响,探讨了传统环速比解析计算公式的适用范围.研究发现：等温模型在大部分转速范围内均严重高估了环速比,而基于导热模型的计算结果与试验结果吻合良好,随着转速的升高,理论和试验结果均显示环速比先急速上升后逐渐下降,在中高转速下内外膜的黏度差异和热变形是环速比快速下降的两个重要因素,同时,使用高热膨胀系数材料的浮环会导致环速比进一步降低.因此,热效应是浮环轴承设计过程中必须要考虑的因素.     

TiN薄膜的残余应力调控及力学性能研究

残余应力是制约物理气相沉积（Physical vapor deposition,PVD）硬质薄膜厚度的关键因素。采用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了厚度从3.7 m到15.5 m的TiN薄膜,结合曲率法和有限元法研究残余应力及结合性能随膜厚的变化规律。结果表明,随着膜厚的增加,基片弯曲程度加剧,而薄膜平均残余应力降低;膜层内残余应力的整体水平决定了界面切应力大小,薄膜结合性能随界面切应力的增加而降低。增加基体偏压、降低工作气压均导致薄膜内部残余应力的升高。当残余压应力较高时,TiN薄膜具有细小、致密的柱状晶结构,并呈现（111）择优取向,薄膜硬度及断裂韧度较高,耐磨性能良好。研究结果提示我们,通过残余应力的调控可提高硬质薄膜的力学特性。     

高档数控机床NURBS曲线Newton Rapson迭代的插补算法

为了解决NURBS曲线在Taylor一阶、二阶展开式求解曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,提出一种Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。该插补算法可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度,并提高曲线加工的效率。仿真实验结果表明,Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法计算过程简单、切实有效,具有可行性和实用性,满足数控系统实时、高速、高效率插补的要求,在其他数控插补的过程中具有很强的借鉴意义。     

基于FORGE-3D径向锻造工艺的数值模拟

采用有限元模拟软件FORGE-3D,对径向锻造轴类件工艺参数进行数值模拟研究。分析不同径向压下量、夹头转速和轴向进给速度对锻透性和生产效率的影响。结果表明:锻造过程中,径向压下量越小、夹头转速越高和轴向进给速度越慢,则锻件外表面就越光滑,表面粗糙度越小,尺寸精度越高。径向锻打45钢Φ110 mm棒料的最佳条件为:径向压下量5 mm,转速30 r·min~(-1),轴向进给速度20 mm·s~(-1)。通过模拟仿真来验证和优化径向锻造工艺,大大降低了径向锻造工艺开发的周期,降低了多次锻造实验的成本。     

钢锭铸锻一体化开坯工艺数值模拟

针对13 t的12Cr2Mo1V钢锭开坯后探伤不合格问题,提出了铸锻一体化开坯数值模拟分析方法。首先在THERCAST软件中完成钢锭的浇铸和凝固过程的仿真分析,然后通过数据共享将铸造数据结果导入到锻造分析软件FORGE中,完成最终的开坯仿真分析。分析表明:通过铸锻一体化开坯数值模拟分析方法,有效地预测了锻件疏松出现的部位。钢锭最初的疏松出现在中心部位,其Niyama值较大,随着锻造过程的进行,中心部位的疏松区域逐渐消失,其Niyama值变小。通过调整开坯过程的重要工艺参数,如锻造比、相对送进量、温度控制等,制定合理的开坯工艺来减轻或消除疏松、缩孔影响,使显微空隙及疏松通过锻压焊合。     

回转式高速剪切下料工艺及试验

针对棒材的精密剪切下料问题,提出了一种回转式高速精密剪切下料方法。完成了回转式精密剪切下料机和送料结构的结构设计,并完成了试验平台搭建。采用数值模拟的方法对下料刀具进行了优化分析,利用回转冲击和棒料表面缺口的应力集中效应,通过变频器改变下料刀具旋转速度,控制棒料的下料效率,对直径为Φ8 mm的不锈钢棒料进行了下料试验,并和传统的冲击剪切下料结果进行了对比分析。试验结果表明,本文提出的下料方法切实可行,可满足工业中多种材料中小直径棒料的下料要求。