水锤激励下压裂管柱振动响应特性研究

启停泵工况下,由于边界条件突变,压裂管柱内初始流动平衡体系被打破,产生水锤现象,从而造成管内液体流动参数随时间突变。水锤现象将引起管柱的剧烈振动,严重时甚至会造成管柱破裂与失效。为定量分析启停泵工况下压裂管柱的水锤效应及振动响应,建立了压裂液-管柱的流固耦合四方程模型,采用特征线法和空间插值法分析了井口及不同井深处管柱内的流速、动压力、轴向振动速度以及轴向附加应力的变化规律。研究结果表明:启泵过程中,由于压裂泵组排液流量具有一定周期性,会引起压裂管内液体流动压力变化,从而产生管柱附加应力,可能引发管柱振动;压裂液的压力波动值及管柱轴向振动速度随着井深的增加而减小。停泵阶段,受管内液体压力积聚影响,井口附近产生水锤压力波,并向井下传播,此时井口压力变化值最大,井底最小。此外,受管内压力变化影响,压裂管柱产生附加轴向拉力,且井口处最大、井底处最小。相较启泵工况,停泵工况更容易对管柱产生破坏。     

防水锤用缓冲油缸的理论分析与仿真

针对意外停泵时止回阀产生严重关阀水锤问题,提出采用缓冲油缸实现止回阀快关缓闭以减小水锤压力的方法。对缓冲过程进行理论分析,利用软件AMESim进行仿真验证。结果表明:水锤压力与流速变化成正比,缓冲油缸使止回阀缓闭过程的流速增量减小,从而把管道压力限制在允许范围内。     

轴向间隙对多相混输泵内流特性及压力载荷的影响

多相混输泵是一种综合了轴流泵和压缩机两种性能的新型增压设备,其动静叶轮之间存在的动静干涉作用,会降低混输泵的稳定性,造成振动.针对此问题,利用ANSYS CFX软件,基于SSTκ-ω湍流模型,当进口含气率为8％时,对多相混输泵在不同轴向间隙下进行定常数值模拟,重点分析在设计工况下轴向间隙对混输泵内部流动和静叶轮叶片压力载荷的影响.结果如下:在设计流量下,轴向间隙的增加可以使静叶轮内气相分布更均匀,减小静叶轮内湍动能较大的区域,而不同轴向间隙对动叶轮内气相和湍动能分布影响较小;在静叶轮叶片进口处,吸力面压力值随轴向间隙的增大而减小,且沿流线方向,存在轴向间隙时吸力面压力值变化较无轴向间隙时波动更大;此外,轴向间隙对叶片压力面压力值变化影响较小,且从轮毂到轮缘,压力面压力值变化受轴向间隙的影响逐渐减小.研究结果可为提高多相混输泵水力性能提供参考.     

TP304H锅炉管运行泄漏原因分析

通过裂纹宏观形貌、显微组织、力学性能等分析,研究了1021 t/h锅炉用TP304H屏式过热器夹持管弯头高温运行62000 h泄漏原因.结果表明,在高温运行敏化温度下,冷加工成型TP304H弯管腐蚀敏感性增强,弯管内外部存在腐蚀介质,长期运行过程中,在运行管内蒸汽应力、热应力以及管排振动、锅炉启停等产生的交变应力作用下,产生应力腐蚀.蒸汽侧应力腐蚀是造成泄漏的主要原因.     

车用电子水泵噪声和振动特性试验分析

设计试验方案对不同的电子水泵进行NVH试验,在不同工况下通过数据采集系统对电子水泵的噪声和振动信号进行记录和分析。试验结果表明:电子水泵径向噪声明显大于轴向噪声;试验泵的噪声明显大于对标泵;在电子水泵的加速过程中,转速波动是电子水泵产生噪声和振动突变的主要原因。通过分析电子水泵噪声阶次图,发现电子水泵在4 500 Hz频带处产生结构共振噪声;在高转速工况下,流体动力噪声对电子水泵的噪声贡献量较大;在中低速工况下,电磁噪声对于电子水泵的噪声贡献量较大,脉冲宽度调制是电子水泵产生电磁噪声的主要原因。研究结论对电子水泵的设计和控制方法提出改进意见,为电子水泵减振降噪提供试验数据和研究方向。     

DN100梭式止回阀的数值模拟与结构优化

为了满足潜艇核动力一回路的技术要求,针对原梭式止回阀阀体A、B两部分体积突变,产生了较大的压力梯度,易引起梭式止回阀的振动,不利于阀的稳定运行,产生较大的水锤现象和流阻等的缺点,利用FLUENT软件进行数值模拟分析,对阀体进行了优化设计。分析比较了优化前后的宏观速度、静压力和流阻力系数。结果表明:优化后的流道线型的曲率增大,型线过渡连续光滑,整个流动过程流速稳定,增大了止回阀的流通能力,漩涡强度减小;阀芯受力均匀,流体对阀芯的水击力较小,流动阻力减小;在阀门开度为5%~20%之间,梭式止回阀优化后的流阻系数相对降低量均大于60%,有效提高了防水锤特性。     

异形铝材穿孔针挤压成形数字模拟研究

为了揭示异形铝材穿孔针挤压成形规律,以导弹尾翼为例,采用非线性有限元对其挤压过程进行三维热力耦合模拟,系统地分析了工艺条件对温升变化、附加拉应力及成形载荷的影响规律,研究结果表明:在低速挤压范围,坯料上最高温度峰值均呈减小趋势变化,随挤压速度的增加,最高温度峰值的降幅随之减小,而模口处轴向附加拉应力的数值则相应地增大;成形过程中模口处的轴心部位为高温区,随着轴心距的增加,温度值呈梯度减小的趋势变化;随着凸模压下量的增加,温度减小的梯度趋势逐渐变缓,为异型截面铝材穿孔针挤压成形的工艺设计及变形流动控制提供理论依据。     

屏蔽电泵定子屏蔽套的补焊修复

屏蔽电泵是电动机和泵构成一体的转动设备 ,其定子的内表面和转子的外表面装有非磁性的耐腐蚀金属薄板做成的定子屏蔽套和转子屏蔽套。另外 ,在各自的侧面用耐腐蚀的金属厚板与它们焊接密封起来 ,与输送液体完全隔离开 ,使定子铁芯和转子铁芯不受浸蚀。1　损坏情况屏蔽电泵的定子屏蔽套材质为 316Ｌ ,厚度为 0 .5ｍｍ ,内部介质为ＤＭＦ ,其工作压力为 1.6ＭＰａ。该屏蔽套在侧面折成直角后 ,在槽内与侧面厚板采用等离子弧焊。由于定子屏蔽套在折边处形状产生突变 ,存在较大的应力 ,在使用过程中 ,在折边处产生两条 10～15ｍｍ长的裂纹。见…     

圆锯片–花岗石切割系统仿真研究

基于ANSYS/LS-DYNA建立圆锯片–花岗石切割系统的仿真模型,动态模拟锯切过程,并通过LS-PREPOST后处理获得锯切力、应力、位移等数据,将时域Z-加速度曲线经过FFT变换进行频谱分析。研究表明:锯切过程中,锯齿冲击力主要集中在X和Y方向,且锯切分力中,径向力贡献最大,轴向力贡献最小,越接近激励点应力水平越高,但远离激励点的应力交替变化更频繁,更易产生疲劳裂纹;其中,锯片轴向位移按正弦规律变化,且振动能量主要集中在齿通频率fz与高次谐波频率N×fz处。     

变排量叶片机油泵CFD分析

变排量叶片式机油泵可以根据系统压力的变化(外负载的大小),自动地调节变量装置改变输出流量的大小,从而使能量消耗减少,系统效率提高。对变排量叶片式机油泵进行CFD分析,得出各个工况下的流量,据此可以找出流量与转速以及流量与偏心距变化之间的关系;采用设置监测点的方法分析泵的压力波动,找到可能产生振动和噪声的区域,为进一步的CAE分析指明了方向;通过对空化云图的分析,为泵的选材及结构改进提供依据。研究结论有效地指导了泵的开发过程,对其他同类产品的研发也具有指导意义。     

热电厂供水系统叶轮叶片漏蚀点的堆焊修复

1　原因分析热电厂供水系统循环泵、给水泵叶轮叶片在运行过程中 ,由于泵体电机的长期负荷振动 ,各类煤粉、灰尘的冲击 ,高温高压蒸气、水汽的浸蚀 ,影响了泵的正常运行。又由于对循环泵长期的修补—运行—修补交替进行 ,使修补后的泵体表面及内部表面有锈蚀剥落现象 ,这些锈蚀剥落点进入供水管道及各类泵体内部 ,随着管内介质流动。循环泵在整个供水系统中既有排水口又有循环口 ,故其内部压力相对整个系统来说比较小 ,可以认为是一个临界点 ,容易在此处产生各类汽泡、水泡。这些汽泡及水泡伴随高温蒸汽、水等流体不断地冲击叶轮叶片 ,致使…     

GMAW短路过渡过程中瞬时短路现象的分析

对GMAW短路过渡过程中的瞬时短路现象进行了力学动态分析,建立了基于熔滴液体压力、电磁收缩力、表面张力的瞬时短路力动态平衡临界条件.通过微距高速摄影技术和图像处理技术,获得了熔滴半径的变化数据,并结合电信号分析.结果表明,计算所得数值所反映的短路进程状态和图像所示的完全吻合,认为瞬时短路力动态平衡临界条件真实有效.并进一步基于此临界条件分析了熔滴形态对瞬时短路的影响,认为熔滴和熔池接触瞬间的径向半径如果小于轴向半径,则接触处的径向表面张力所产生的压力大于零,瞬时短路开始且不可逆,即纺锤形熔滴易造成瞬时短路.最后对瞬时短路现象进行了分类和定量研究,并提出了瞬时短路现象的新的解释.     

C/C材料表面ZrB2-SiC功能梯度涂层残余应力分析

目的以C/C复合材料为基体,设计ZrB_2-SiC功能梯度材料。方法利用Ansys软件对等离子喷涂ZrB_2-SiC功能梯度涂层在沉积过程中产生的残余应力进行数值模拟,分析成分分布指数p和梯度层厚度t对梯度涂层残余应力的影响;并通过基于悬臂梁理论的热应力解析,计算与基体接触的涂层在涂层与基体厚度比λ不同时的残余应力值。结果模拟分析结果表明,在涂层与基体的界面,梯度层的厚度对轴向压应力影响不大,径向压应力和切向应力均随厚度的增加而增大,在边缘区域应力集中较为严重,易产生层间破坏;纯ZrB_2层为表面层,其应力主要为径向压应力,且沿径向逐渐减小至0,到边缘处又突变为拉应力,并随p的增大而减小。对比解析法分析可得两者计算的与基体接触的涂层内部的残余应力随λ的增大都是逐渐降低的,这符合涂层内部的应力分布原理。根据优化设计,获得功能梯度材料在各梯度层厚度d为0.1~0.2 mm,成分梯度指数为4时的热应力变化缓和效果较好。结论基于悬臂梁理论的解析解可以很好地评估热应力,并验证了该模拟的正确性。     

高速缓冲液压缸内表面裂纹扩展特性研究

由于制造缺陷、疲劳及腐蚀等原因,缓冲液压缸在服役过程中内壁会产生轴向裂纹,严重影响液压缸的结构强度、缓冲性能和使用寿命。通过AMESim液压仿真平台建立缓冲系统模型来模拟实际工况,将缓冲油压作为有限元分析的初始载荷,建立缓冲缸有限元模型和裂纹扩展模型,研究不同初始裂纹形状、裂纹位置对疲劳寿命的影响,并分析裂纹前缘动态应力强度因子和裂纹形貌的变化。结果表明：无缺陷的油缸完全能承受缓冲压力;裂纹初始长度一定时,随着深长比增大,裂纹前缘应力强度因子会整体增大,裂纹扩展速度加快;不同深长比的初始裂纹经过多次循环载荷后都更倾向于在长度方向快速扩展;缸体内不同位置的裂纹疲劳寿命存在较大差异,在壁厚较小的边角位置,疲劳裂纹扩展寿命最短。     

4032铝合金活塞的热模锻变形过程有限元分析

为了深入研究4032铝合金活塞在热模锻过程中的材料变形特性,建立了典型活塞热模锻工艺的热-塑耦合有限元模型,详细研究了坯料的不同变形区域在锻造过程中的温度场变化、材料流动规律和应力、应变状态,进而分析了活塞锻件的预期力学性能和潜在锻造缺陷产生机理。模拟获得了锻造力曲线和锻件外形尺寸,通过对比模拟结果与实际锻件的关键几何参数,验证了有限元模型的合理性。模拟结果指出:材料变形由上模的冲孔和反挤压运动产生,材料变形区集中于上模冲孔面和台阶面附近,坯料在锻造过程中整体处于三向压应力状态;活塞内表面微小折叠、划伤、材料剥离等锻造缺陷和活塞裙填充不足、高度不均匀等工艺问题,主要是由模具的摩擦作用和材料流向的突变导致,实际生产过程应严格控制上模的表面精度和润滑效果,并应注意模具轴向棱边的圆滑设计。     

温度对α+Ti_2Cu钛合金半固态偏析行为和锻造机理的影响（英文）

以新型阻燃钛合金Ti14(α+Ti2Cu)为对象,研究了合金在不同温度半固态锻造过程中的偏析和偏聚现象及由此导致的变形机制的变化。结果表明,半固态温度影响液相含量和分布,随着温度的升高液相在晶界由不连续分布转变为连续分布析出,并最终形成了网状结构分布。锻造过程中由于液相和应力的共同作用出现了宏观偏析现象,液相在压力作用下的流动在晶界处产生了宏观液相/固相分离现象,靠近试样中心固相离子集中;这种现象导致了锻造过程中变形机制的变化,中心区仍旧是固相粒子的塑性变形为主变形机制,靠近试样外边缘主变形机制转变为固相粒子的相对滑移,通过唯象模型对其过程进行讨论。     

Effect of Temperature on Segregation and Deformation Mechanism of α+Ti2Cu Alloy during Semi-Solid Forging

以新型阻燃钛合金Ti14 (α＋Ti2Cu)为对象,研究了合金在不同温度半固态锻造过程中的偏析和偏聚现象及由此导致的变形机制的变化。结果表明,半固态温度影响液相含量和分布,随着温度的升高液相在晶界由不连续分布转变为连续分布析出,并最终形成了网状结构分布。锻造过程中由于液相和应力的共同作用出现了宏观偏析现象,液相在压力作用下的流动在晶界处产生了宏观液相/固相分离现象,靠近试样中心固相离子集中;这种现象导致了锻造过程中变形机制的变化,中心区仍旧是固相粒子的塑性变形为主变形机制,靠近试样外边缘主变形机制转变为固相粒子的相对滑移,通过唯象模型对其过程进行讨论