离心式气密封在轴承油雾治理中的应用及流场分析

为有效解决大型水轮发电机组推力轴承普遍存在的油雾污染问题，基于“疏”代替“堵”的理念，提出了一种离心式气密封结构，并在溪洛渡电站某台机组上安装应用。该结构在机组大轴上安装了离心式叶片，叶片随轴转动，在流道内形成高速高压的气流，外溢的油雾则随气流进入蜗壳流道，最后被油雾吸收系统带走，阻止了油雾被转子支臂下方的负压吸走，油雾治理效果良好。此外还采用计算流体力学软件对该结构的内部流场进行了三维数值模拟，分析了叶片的气动性能及内部流场规律，计算结果与现场试验结果一致，验证了计算方法的可靠性。研究结果为大型水轮机组轴承油雾治理提供了一种新的解决思路，也为气密封的研究及优化设计提供了一种参考。     

灌区明渠过渡段平面大扩散角水力特性分析研究

针对明渠过渡段扩散角水力特性问题,引入流场分析计算理论,研究有、无控控向导流设施下明渠过渡段水力特性及无控向导流设施下流场内存在回流区,且回流区随过渠流量增大,占流场比重与回旋流速均增大;压力分布场中在高过渠流量下会出现逆压力分布,流场不稳定性增加;流速矢量方向偏移程度亦出现变化。研究结果为明渠过渡段翼角控向导流对水力特性影响提供一定参考。     

超精密气体静压系统节流器法向随机微振动研究

以无气腔平面节流器为研究对象,对节流器流固耦合法向随机微振动进行了理论仿真和实验研究。受限于节流器厚度与气膜厚度尺寸的差异和输入初始边界条件,建立了节流器的COMSOL仿真简化模型,对节流器-气膜微流场进行双向流固耦合数值模拟。仿真结果表明,节流器的法向随机微振动幅值关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大;微振动幅值随气体入口流速的增大而增大。实验采用纳米级激光测振仪,依次测量供气压力为0.1,0.2,…,0.5 MPa时尺寸为75 mm×50 mm×14 mm的HEXAGON双环联结型节流器多个不同位置的法向振动,实验结果表明,法向随机微振动幅值分布特性与仿真结果一致,关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大,验证了节流器法向微振动的"跷跷板"振动形式;在0.5 MPa供气压力下,边缘振动幅值超过1 nm。对实验数据进行功率谱密度分析,结果表明不同供气压力下法向随机微振动均在9.4 kHz和10.6 kHz处产生较大功率,可认为与节流器-气膜流固耦合系统的固有频率有关。研究结果有效地揭示了节流器法向随机微振动的特性,为气体静压系统避开随机共振区、优化气体静压系统的设计提供了理论指导。     

往复制冷压缩机气缸内流场特性分析研究

往复制冷压缩机其空间封闭,内部零部件数量较多,分布复杂,结构紧凑,因此,现实中通过试验方法很难获得气缸内流场特性。CFD软件是利用计算机和数值方法对流体力学问题进行数值计算模拟很好的工具,可以通过动网格设置,阀门EVENTS事件设置,实现往复压缩机4个工作过程连续瞬态模拟。最终获得压缩机气缸内部流体的流动状态变化、气缸内流体压力脉动值随曲柄转角的变化。为进一步研究因压力脉动、速度脉动引起的压缩机吸排气噪声提供了理论依据。     

振动轴转速对双卧轴振动搅拌流场的影响

为研究双卧轴振动搅拌机搅拌筒内流场振动搅拌过程中固液混合流体瞬态流动情况,基于计算流体力学(CFD)提供的计算方法,结合动网格技术、欧拉多相流模型、Realizable k-ε湍流模型及离散相模型,采用C语言编写用户自定义程序(UDF),并将其动态链接到CFD中,在非稳态条件下数值模拟双卧轴振动搅拌机搅拌质量受振动轴转速、固相颗粒体积分数的影响规律,并在此基础上,进行了振动搅拌试验研究。结果表明:当搅拌轴转速为35 r/min、混合料颗粒体积分数为20%、颗粒直径分别为10 mm、20 mm和30 mm时,振动轴转速分别为960 r/min、1 460 r/min和1 800 r/min时其搅拌质量最佳;数值分析结果与试验结论基本一致,说明了数值计算结果的准确性和计算方法的可行性。     

浅谈煤与瓦斯突出矿井"U"型通风系统采煤工作面上隅角瓦斯管理

屯兰煤矿是煤与瓦斯突出矿井,瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯治理困难。为解决这一通风难题,该矿采取沿空留巷抽采措施进行作业。实践证明,该技术解决了上隅角瓦斯积聚隐患,保障了矿井高产高效。     

内插螺旋立式上行管流场及传热性能的实验研究

通过粒子图像测速流场实验与传热实验相结合，研究了内插螺旋立式上行管的螺旋节距、丝径、中径比等结构参数在不同Re下对流场、阻力及传热性能的影响。结果表明，内插螺旋能够有效扰动和混合管内流体，使管内形成多个纵向旋涡的流体结构、增大管壁附近液体涡量，有利于强化传热。当Re相同时，管内平均流速v、Nu和综合换热性能PEC均随丝径增大而增大，随中径比减小而增大；随节距增大，3种参数均出现增大的趋势，节距大于20 mm后开始减小。管内流体的阻力f随丝径和节距增大而减小，随中径比增大而增大。综合比较，在较低Re时，节距p=20 mm、丝径e=1.6 mm、中径比D/d=0.75时综合传热效果最好。     

大方坯结晶器电磁搅拌器结构优化

为改善连铸结晶器内钢液的流动状况，采用有限元法和有限容积法研究了大方坯结晶器电磁搅拌器结构对连铸结晶器内电磁场、流场和温度场分布的影响。结果表明，新型结晶器电磁搅拌器在400 A、3 Hz时产生的电磁力比传统结晶器电磁搅拌器在500 A、3 Hz时产生的电磁力更加均匀，对结晶器内钢液的扰动更强，可提高结晶器内的传热效率，有助于初始凝固坯壳和等轴晶的形成，改善方坯质量。     

入口长度对旋转直通式迷宫气封流场及流场力的影响

迷宫密封的转子和定子部件之间的流场和流场力直接影响转子的振动和稳定性。为了深入了解迷宫密封的流场和流场力特性,选取旋转直通式迷宫气封为研究对象,利用稳态CFD分析方法,研究密封入口长度对旋转直通式迷宫气封泄漏、流场和流场力的影响。考虑和不考虑入口预旋的影响,计算不同入口长度的旋转直通式迷宫气封的泄漏量、流场速度流线、总压强分布、流体压力和流体黏滞力。结果表明:随着入口长度的增大,密封流场泄漏量先增加后减小,转子表面流体压力和流体黏滞力先增加后快速减小;入口长度影响着直通式迷宫气封流场力,存在一个特定的入口长度,使转子表面的流体压力和流体黏滞力最大;当考虑入口预旋时,泄漏量、流体压力和流体黏滞力均有所减小。     

基于MAYA参数化建模的FLUENT设计与应用

由于μDMFC结构尺寸的减小致使CO2气体容易阻塞阳极沟道,影响沟道内的气液输运。含气率作为评估沟道气液输运特性的标准之一,但是目前的后处理过程难以直接获取蛇形沟道沿程截面含气率,因此针对FLUENT后处理进行二次开发。该二次开发程序通过GUI传递模型特征参数,基于MAYA的可视化交互环境进行参数化模型的实时显示,并以日志文件作为接口实现MAYA和FLUENT间的数据传递从而实现参数化建模,进而获取沟道沿程截面含气率数值。最后基于二次开发软件研究了一种新型流场板结构,并发现改变双层流场板沟道侧壁面润湿特性能有效改善沟道气液输运特性。此处理方法不仅为研究燃料电池沟道输运特性提供了有效的数据获取手段,也为研究气液两相流动现象提供了解决思路。