5500HP新型大功率电驱压裂系统的研制

为解决传统压裂泵车组单机功率小、排量低、运行噪音大及排放物污染环境等问题,研制了5500HP新型大功率电驱压裂泵系统。该系统采用24脉波整流技术、二极管箝位式(NPC)三电平技术,结合PLC及多相电机控制技术给六相异步电机供电直接驱动柱塞泵,具有网测谐波电流小、流量控制精度高、低噪、零排放等特点,实现了全电驱单机大功率运行的突破。本文从5500HP新型大功率电驱压裂系统研制出发,系统给出了电机功率、种类、电压等级、功率器件及变频器拓扑结构等的设计选型方法。最后通过选取该电驱系统运用的典型实例,验证了该系统具有的优势和实用性。该装备的研制成功为我国页岩油气田电动、绿色、智能开发提供了新的装备支撑。     

正弦波纹挡板式沉降器内流动特性

采用VOF模型对正弦波纹式入口挡板的重力非均相沉降器内流场进行数值模拟研究。对比了正弦波纹挡板与平挡板的平均流场分布情况，分析了沉降器的轴向流速均一程度（λ₁）随时间演化特性，探究了λ₁和面积加权平均湍流强度（I_a）在沉降器内空间分布特性；引入流场均稳指标USC，研究了冲击间距（L_b/D）对USC的影响。结果表明：正弦波纹挡板作为入口构件可以有效降低返混。在0.84＜L_b/D＜2.17范围内，正弦波纹板沉降器内流场的均一程度整体高于平面挡板；随着L_b/D减小，平挡板沉降器内流场的λ₁基本不变，但正弦波纹挡板沉降器内流场的λ₁降低，且对I_a的影响不明显。对比平挡板，正弦波纹挡板可以有效降低轴向速度的梯度，使返混区面积减小，流场稳定性提高。随着L_b/D增加，USC值呈现多峰值趋势，L_b/D=2.17时正弦波纹板沉降器的USC取得极大值为14.68，较平挡板提高了93.67%。     

基于多相滤波器组的非线性回声抵消

在免提通话系统和移动通信设备中，扬声器常常工作在较高的音量下，容易发生过载现象，从而产生明显的非线性声学回声，这在小微型扬声器中更加常见。常用的线性AEC(Acoustic Echo Cancellation)算法无法消除此类非线性回声，因此通话质量受到严重影响。非线性回声主要表现为额外的高频谐波分量，这些分量使得全带系统不再满足线性关系，而通常的AEC算法都是基于最小化全带误差推导而来，因此性能很容易受到非线性失真的影响。本文提出了一种基于多相滤波器组的子带AEC算法，把全带误差变成了各个子带的误差，因而把谐波失真成分变成了某些子带内的加性噪声，这使得谐波失真较小的那些子带依然能够正常收敛。通过仿真和实测实验，当出现非线性失真时，新方法的ERLE(Echo Return Loss Enhancement)明显高于经典的全带时域和频域方法，对于非线性失真明显的语音信号，ERLE提升约10 dB。      

基于ANSYS的螺旋轴流式多相泵性能分析

为了研究螺旋轴流式多相泵内部的流动特性,自主设计了螺旋轴流式多相泵单元压缩级,然后基于ANSYS下的FLUENT求解器,对其进行了不同流量工况下的数值模拟,得出了多相泵的外特性曲线。最后对多相泵的内流场进行了分析,通过分析不同流量工况下叶轮流道内的气相分布状态,得出了多相泵内气液两相流动的特点,为有效提高多相泵气液混输特性提供了依据。     

轴对称弹体非定常空泡流数值仿真

在水下弹体空泡优化建模的研究中,由于弹体水下运动过程中生成的空泡形态及特性,直接影响弹体出水时的表面冲击载荷及空中弹道的稳定性,最终决定射弹打击目标的准确性.为研究弹体水下变减速运动过程中的空化现象,利用FLU-ENT的自然空化模型与动网格技术,对水下轴对称弹体的非定常空泡流进行模拟计算.结果显示,弹体在变减速运动过程中所形成空泡的主体尺寸变化规律与SCAV软件一致,非定常空泡的长度和最大直径均随着自然空化数的增加呈现先增后减的变化趋势;在初始速度一定情况下,质量越大的弹体运动速度衰减越慢,同一空化数下所形成空泡的尺寸越大.     

颗粒负荷对小型旋风器性能影响的模拟分析

为探究颗粒负荷对小型旋风器内气固两相流动的影响，基于雷诺应力模型（RSM）和欧拉-欧拉方法的混合流模型（Mixture）进行气体-颗粒、颗粒-颗粒的相间耦合计算。采用粒径为0.5～5μm的颗粒组在40L/min、60L/min和80L/min的入口流量下模拟0~3kg/m³的5种不同颗粒浓度工况，通过对比旋风器内纯气相流场和颗粒负荷流场的不同，研究了颗粒的存在对流场的影响；探究了入口流量和浓度变化对旋风器内分离效率和压降特性的影响。基于模型有效性验证的数值模拟结果表明：较高颗粒浓度负荷使旋风器内的气相流场发生显著变化。随着入口流量的增大，旋风器的分离效率先增大后减小，压降呈非线性增大。随着颗粒浓度的增大，旋风器的分离效率逐渐增大，压降先减小后增大。     

基于数值模拟的110t复吹转炉氧枪优化研究

针对优化前后种顶吹氧枪参数及枪位特点,结合VOF多相流模型对转炉复吹熔池流场进行了三相流模拟,并将模拟结果进行对比分析,以确定最佳顶吹氧枪结构方案。模拟结果表明,优化后氧枪对转炉熔池冲击与搅拌效果明显优于原氧枪,但其加速了钢渣截面处炉衬侵蚀程度。工业试验结果表明,转炉平均供氧时间缩短1.5 min,吨钢氧耗降低1.33 m3/t(标准),终点压枪时冷却水温满足安全生产要求,因此优化后氧枪结构可为转炉冶炼提供了良好的动力学条件。