高速超临界二氧化碳干气密封实际效应影响分析

超临界二氧化碳介质物性的特殊性使得高速超临界二氧化碳干气密封中的多种实际效应突显,忽略这些实际效应可能会给干气密封稳态性能求解带来较大误差。以螺旋槽干气密封为研究对象,推导了考虑惯性项和实际流态的膜压控制方程,采用有限差分法求得膜压分布,对比分析了基于实际修正模型与经典简化模型的高速超临界二氧化碳干气密封气膜刚度和泄漏率,分析了不同介质压力和速度条件下实际气体效应、惯性效应和湍流效应对气膜刚度和泄漏率的影响规律,揭示了三种效应对稳态性能的单独影响及交互影响机理。结果表明:在本文给定条件下,经典简化模型在速度较小时求得的泄漏率偏小,而在超高速时求得的气膜刚度和泄漏率都偏小;在超高速条件下,实际气体效应使气膜刚度和泄漏率都显著增大,湍流效应使气膜刚度增大,而使泄漏率减小,惯性效应对气膜刚度和泄漏率影响很弱;实际气体效应与湍流效应对稳态性能影响之间具有很强的交互影响关系。     

端面型槽广义对数螺旋线的通用模型与应用

为解决流体润滑端面型槽设计中经典型线形状优化受限的问题，提出一种广义对数螺旋线模型，获得了斜直线、圆弧线、抛物线和椭圆曲线等经典几何型线的广义螺旋线表达式，掌握了不同参数条件下广义对数螺旋线的几何共性及演变规律。以气体推力轴承为例，对比分析了高速条件下广义螺旋角的分布规律和变化幅值对推力轴承承载性能的影响规律,结果表明:广义对数螺旋线具有很强的几何表征能力,从外径至内径侧流道渐扩的广义对数螺旋槽端面具有最大的气膜承载力。     

焦糖色配方的工艺优化

为烹饪中的焦糖色标准化和科学化生产提供科学依据,对焦糖色的最优配方和制作工艺进行了研究。以感官评分为标准,通过单因素试验和响应面试验研究了白砂糖添加量、加热时间、沸水添加量的影响。确定焦糖色最佳制作配方和工艺条件为:白砂糖添加量为153.51 g,加热时间为8.91 min,沸水添加量为99.88 g。经此配方工艺制作的焦糖色感官评分高达98.7,具有焦香味浓郁,色泽呈深黑红棕色且富有光泽等特点。最后,以卤肉为载体,比较焦糖色与常用食品增色剂老抽酱油以及焦糖色和老抽酱油混合物(老抽:焦糖=1:1混合,m/m)对食品色泽参数包括亮度L*值、红度a*值、黄度b*值、彩度c*值的影响。结果表明,三种食品增色剂对卤肉的亮度L*值和黄度b*值和彩度c*值没有显著性差异(p>0.05),对卤肉的红度a*值差异显著(p<0.05),说明焦糖色能够提高卤肉的光泽度和红度,与感官评定结果一致。     

橡胶材料耐液体介质老化与摩擦学特性研究进展

综述橡胶材料在不同液体介质(润滑油、溶剂、燃料和潮湿/含水环境)中老化的研究进展,归纳总结橡胶材料耐液体介质浸泡老化的实验与理论研究方法、测试分析技术及相关仪器设备,概述橡胶制品特别是橡胶类材料密封件的寿命预测和摩擦磨损特性的研究现状;结合我国高铁、海洋及航空航天领域的迫切需求,提出今后开展不同液体介质环境下橡胶类材料包括橡胶密封件的老化试验、摩擦学特性、力学性能和寿命预测等方向的研究主题。     

多孔质机械密封耦合润滑模型与密封性能分析

考虑多孔质材料内密封介质渗流与密封端面润滑液膜间的传质耦合关系,建立了一种多孔质机械密封的流体润滑模型,采用有限单元法求解液膜润滑方程和多孔质内部渗流控制方程,研究了膜厚、渗透率、多孔质环几何参数对密封性能的影响规律,揭示了多孔质机械密封的工作机理。结果表明：多孔质机械密封依靠流体静压效应在密封端面成膜,相较于普通平行端面密封,其液膜承载力和轴向刚度更大;随多孔质渗透率的增大,多孔质机械密封泄漏率和开启力逐渐增大,而液膜刚度逐渐减小;液膜厚度的增大会导致泄漏率的增大和开启力的减小,而液膜刚度先增大后减小,且不同渗透率下的最大刚度分别对应不同的膜厚值。研究结果可为多孔质机械密封的工程设计提供新的思路和理论指导。     

近临界区CO2物性预测模型对比与修正

超临界二氧化碳(SCO_2)布雷顿循环系统是未来极具潜力的发电能量转换系统,CO_2物性表征模型对布雷顿循环系统中动力设备转轴密封和轴承性能的预测精度影响显著。在总结权威文献中不同温度和压力下CO_2物性实验测试数据的基础上,对比分析了经典物性查询软件REFPROP软件中CO_2密度、黏度和热导率预测模型的预测精度,获得了预测精度最高的物性预测模型及对应临界点附近误差较大的区域,采用人工神经网络算法获得了近临界区预测精度更高的CO_2物性预测模型。结果表明:REFPROP软件中的FEK模型、VS1模型和TC1模型分别对CO_2的密度、黏度和热导率具有最高的预测精度,不过其在近临界区的物性预测最大和平均误差仍分别达到40%和8%以上,利用神经网络算法所获得的CO_2物性预测模型可使近临界点区的物性预测最大和平均误差分别降至30%和4%以下。     

LaserFace液体润滑端面密封性能研究

LaserFace液体润滑端面密封(LF-MS)能提供全膜润滑,密封寿命得到延长,可以应用于几乎所有清洁液体介质润滑的场合,特别适用于易汽化介质等苛刻工况。针对LF-MS,采用混合接触理论,建立了其二维数学分析模型,通过液膜压力分布和液膜速度场的分析揭示了LF-MS的工作机理,对比分析了等深和变深动压槽LF-MS、普通平面端面密封及含矩形引流槽端面密封等4种不同端面结构机械密封的性能。结果表明:LF-MS具有端面动压效应好、摩擦系数低及液膜刚度高的优点,综合性能明显优于普通端面密封和含矩形引流槽端面密封,且与等深动压槽相比变深动压槽对提高LF-MS的密封性能作用明显。     

丁腈橡胶在硬质颗粒环境下的摩擦磨损特性

采用销-盘接触方式考察丁腈橡胶/316L不锈钢配副的摩擦磨损性能,探讨有无Al2O3硬质颗粒及颗粒尺寸对其摩擦学行为的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和表面轮廓仪分析配副材料的磨痕表面形貌。结果表明:硬质颗粒参与磨损能降低接触副表面的摩擦因数;大尺寸颗粒会加速橡胶的磨损并能嵌入橡胶基体形成微切削效应,而随着颗粒尺寸减小至数十微米时,颗粒的存在反而能减缓橡胶的磨损;但颗粒的介入均会加剧配副金属的磨损、硬质颗粒的犁削作用使钢球磨损表面存在大量的犁沟;此外,无颗粒及不同尺寸颗粒环境下丁腈橡胶/不锈钢摩擦副表现出不同的损伤机制。     

浸酚醛树脂石墨/SiC密封材料摩擦学特性研究

采用UMT-3多功能摩擦磨损试验机研究了3种国产典型浸酚醛树脂石墨与SiC陶瓷配对副在干摩擦和油润滑条件下的摩擦学特性,结果表明：干摩擦下,摩擦因数随载荷p与速度v的乘积（pv值）的增大呈下降趋势;pv值较小时,磨损机理主要为轻微黏着磨损和磨粒磨损,pv值较大时则变为严重黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损;相同条件下的磨损率受速度的影响比受载荷的影响更大;油润滑下,摩擦因数保持在0.1左右,磨损机理主要为黏着磨损和疲劳磨损;pv值增至5 MPa·m/s时,干摩擦下3种浸渍石墨摩擦副表面最大温升为21.1 ℃,油润滑下最大温升为14.9 ℃且H1石墨温升均最低。综合考虑浸渍树脂石墨的力学性能、摩擦学特性和端面温升,推荐石墨化度为45%～55%。     

基于多孔介质模型的机械密封静压泄漏特性分析

针对接触式机械密封普遍存在的渗漏现象,考虑到流体在多孔介质中的流动和在密封端面间的流动具有相似特征,基于多孔介质模型建立密封端面间渗流模型,通过对动量方程和连续性方程的推导,得到适用于密封端面间流体流动的控制方程,提出一种密封端面间泄漏率的解析计算新方法,并与COMSOL数值模拟得到的泄漏率进行对比分析;研究孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚、密封介质压力和弹簧比压对静压泄漏特性的影响规律。结果表明,泄漏率随孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚和密封介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减小,解析计算结果和数值模拟结果的变化趋势基本一致,证明该解析法计算泄漏率具有实用性和可行性。