涡街流量计漩涡信号的形成和特性分析

本文通过平面理想均匀直线流动和偶极流迭加成为流体对柱体的绕流,阐述了漩涡形成的原理。并以此为基础,分析了有限封闭管道内实际流体形成漩涡的特点,通过分区,推荐了最佳漩涡信号的采集点。     

高雷诺数水流中悬空输油管道安全性数值分析

穿越河流的输油管道在长距离输油管道工程中占相当比例,在水流长期作用下容易裸露悬空。悬空管道在水流作用下可能产生共振或锁频现象,造成管线失效。通过交错网格系统中的SIMPLE算法求解N-S方程,对均匀来流中的静止管道绕流场进行模拟,验证了模型的可靠性;并应用动网格技术对高雷诺数均匀来流中悬空的横向振动管道绕流场进行了数值模拟,得到不同频率比下的升力系数、阻力系数随时间的变化曲线以及涡量等值线分布图。通过分析涡量等值线分布图得到管道在给定雷诺数流体中的"锁频频率"以及高雷诺数下管道临界长度曲线,结论可用于水流作用下管线的安全分析。     

三棱柱阻流体无阀压电泵的设计与试验

以三棱柱阻流体为无移动部件阀,结合3D打印技术的快速一体成型特点,设计并制作了以压电振子为动力源的三棱柱阻流体无阀压电泵。分析了该无阀压电泵的工作原理、理论流量和振子振动特性,推导出了它的的流量表达式。利用有限元法对三棱柱阻流体的流阻特性进行了仿真模拟,由其内部压强分布及进出口流速情况,定性分析了三棱柱阻流体的正反向流阻大小。最后,使用3D打印机制作了该无阀泵的试验样机,并进行了流阻和流量测量试验。试验结果表明:三棱柱阻流体具有正反向绕流流阻不等的特性,当驱动电压为550V,驱动频率为8 Hz时,该压电泵的输出流量达到最大,为29.8mL/min。结果证明了该三棱柱阻流体无阀压电泵具有良好的输送流体的能力。     

介质压差驱动管道机器人速度调控装置的研究

鉴于流体管道裂纹检测的不易,对一种利用管道内流体介质来驱动的新型管道机器人进行研究。该机器人可根据管道传输介质的流速、压力及摩擦负载的变化,实时对管道机器人的行进速度进行调控;构建了一套电机驱动锥阀的新型管道机器人泄流调速装置,并对其调速机理进行了分析,推导出影响机器人行进速度稳定性的负载和通流面积之间的关系。介绍了以压差和速度为反馈环节的双闭环速度调控机理,为流体压差驱动管道机器人速度调节和控制提供了一套新的解决方案。     

半球缺纵向排列对半球缺阻流体无阀泵的影响

为分析半球缺阻流体无阀压电泵中阻流体半球缺的绕流阻力的大小及变化规律对泵输出性能的影响,对阻流体作用规律进行了试验研究。首先,建立了两个半球缺纵向遮流系数及流阻系数的计算公式;其次,递推出多个半球缺纵向排列遮流阻力作用规律;最后,建立了任意多个半球缺纵向流阻系数的关系式。通过对纵向排列半球缺的流阻及泵流量试验,验证了该关系式的正确性;同时,在驱动电压为120 V、频率为6 Hz时,置入4个半球缺得到了43.89 mL/min的最大泵流量,理论与试验流量变化趋势一致。研究表明,半球缺纵向流阻系数关系式可用于半球缺无阀压电泵的流阻及泵流量计算,球缺数量与泵流量呈正相关。     

基于漂移流模型的管道一维气液两相流数值仿真与分析

两相流模型受到双曲线性质的影响，因为很难获得雅可比矩阵的简洁解析表达式，从而限制了开发Roe型黎曼求解器。针对管道气液两相流流动现象，利用一维气液两相流漂移流模型，建立了管道一维气液两相流控制方程，采用基于时间的限制器，使用Lax-Wendroff方法求解方程组，并以此开发了数值求解器。以垂直管中油气两相流为模型算例，计算了不同时刻的管中沿管道方向的含气率分布，通过分析比较，文中采用的漂移流一维气液两相流模型和数值算法能够满足管道一维气液两相流流动的工程应用。     

一维流固耦合振动问题的有限元分析

流体管道的振动,是典型的一维流固耦合振动,管内流体振荡引起管道产生机械振动．而管道机械振动反过来又会影响管内流体的动态行为。本文应用半解析有限单元法对流体管道固有特性的数值解进行了研究。半解析单元采用了周向解析、轴向离散的位移函数,可减少计算量,节省计算时间。     

一种中流式低温过程控制减压节流阀

根据管道低温流体多相流输运过程控制技术特点,设计了中流式低温过程控制减压节流阀,用于解决变压、变温、变流量的管道制冷过程中的低温流体输运带来的技术难题,减少低温流体输运过程中的动能损失及动密封泄漏问题,提高管道内低温流体过程控制及相变制冷效率,实现低温流体管道内减压与节流制冷过程的相对稳定。     

充液管道中弯头流固耦合振动分析数学建模研究

基于特征线14方程模型,对充液管路系统中弯头处的流固耦合进行了建模研究,得出了弯头处的平衡方程,通过C++软件开发管道流固耦合时域响应计算程序,结合文献算例验证了建模的正确性,研究了弯头对管道流固耦合振动特性的影响。结果表明,和直管相比,弯接头的存在能够降低流固耦合作用中流体压力和管道所受轴向应力脉动的峰值;弯头角度为90°时,弯头处流体压力脉动以及管道轴向应力脉动的峰值最小。     

可调速皮碗结构强度与通流特性数值仿真研究

皮碗作为管道机器人常用动力装置,利用管道流体作用于其两端压力形成的压差作为整体装置动力来源,因其适用管道口径范围广、结构简单被广泛的关注与应用.皮碗在管中移动过程中随着管道压差变化发生相应变形,如果变形过大,可能导致皮碗脱离管壁造成驱动失效;如果管内压差及管壁间的摩擦力超出了皮碗的变形范围,则可能使皮碗发生破损.因此,...     

一种单管强化传热的新型测试装置

搭建一种单管强化传热的新型测试装置,能应用于干式蒸发、管内冷凝、管外蒸发和管外冷凝。分析了9.52mm,长度为3.4m的内螺纹铜管在蒸发温度分别是5℃和10℃,冷凝温度分别是35℃和40℃时,制冷剂R22、R410A的传热系数,结合实验原理,说明本装置可以完成对不同制冷剂的单管传热性能的测试,为高效换热管的开发提供依据。     

非圆变截面管道流场的数值仿真

管流式动海水腐蚀试验装置主要用于模拟材料长时间浸泡在海水中,受海水冲刷的腐蚀情况。若其过渡段的形状、尺寸设计不合理将会严重影响试验数据的准确性和可靠度,且极易导致试验装置管壁发生空化气蚀现象,缩短试验装置的使用寿命。运用计算流体力学软件Fluent对非圆变截面管道内流场进行了数值仿真和研究。结果表明,过渡段的长度对管道内介质流速影响不大,而对管道接口处气蚀现象影响较大。将分析结果应用于某企业管流式动海水腐蚀试验装置的设计生产中,取得了良好的使用效果。     

流致振动差压式测振装置的研究

为解决管束流致振动试验中,现有接触式振动测量方法的应用局限性,提出一种基于测量受激对象换热管两侧压差脉动频率原理的测振装置,即差压式测振装置。差压式测振装置解决了传统接触式传感器对换热管外部流场的干扰问题以及安装空间受限的问题。为了验证差压式测振装置的有效性,分别进行了单管和换热管束两类流致振动测试试验。试验结果表明,差压式测振装置能在复杂的流动环境中准确捕捉到换热管受到的各类激振形式的频率,而且单管流致振动试验结果表明差压式测振装置所测得的周期性涡激振动频率与理论值偏差在5%以内。因此,差压式测振装置的研制与应用对于流致振动试验的测试以及换热管振动的长期监测均有很重要的意义。     

基于管壁振动频率特性的光纤流量监测系统

为提高石油生产中原油采收率,需对原油采集时的流量进行实时监测。提出一种基于管壁振动频率的光纤流量监测系统,通过对缠绕在油管外壁的传感光纤感应流体经过管壁时由湍流产生的振动,从而实现流量监测。通过实验总结出管壁的振动频率特性,并在此频率特性范围内确定出平均流量与管壁振动加速度脉动值的标准方差的量化关系,求解出相应的流量。     

管道封堵气囊结构设计与密封性能研究

为实现石油和天然气管道的快速封堵,设计一款可用于管道快速封堵和导流的机器人以及充气膨胀性的封堵装置。该封堵装置由气囊和导通管组成,气囊充气膨胀后挤压管道的内壁和导通管的外壁,从而构成一个密封区域,使液体不会从管道裂缝中泄漏,而是从中间导通管流过,实现封堵和导流功能。设计4种不同结构的气囊模型,研究其在不同压力下的最大von Mises应力和接触应力分布。结果表明,气囊外部与管壁接触边的倒角为直角,气囊内部为圆形中空结构时,气囊的接触应力最大,接触密封效果最好,同时应力也最小,承压能力最强。     

Design and development of a CCD based optical tomography measuring system for particle sizing identification

This research investigates the use of charge coupled device (abbreviated as CCD) linear image sensors in an optical tomographic instrumentation system used for sizing particles. Four CCD linear image sensors are configured around an octagonal shaped flow pipe for a four projections system. The measurement system is explained and uses four CCD linear image sensors consisting of 2048 pixels with a pixel size of 14 μm by 14 μm. Hence, a high-resolution system is produced. The designed instrumentation system is calibrated using known test pieces. Spherical shaped and irregular shaped particles are tested on the designed system to complete analysis of the overall performance of the system.     

双工位钢管机械通径机的研发

分析了气动通径机与单工位机械通径机的优缺点,提出了双工位钢管机械通径机的概念。具体阐述了双工位机械通径机的工作原理,并详细介绍了通径机中的通径杆及其辅助装置、通径杆驱动装置、通径规以及钢管支撑装置和钢管夹紧装置,为设计双工位钢管机械通径机提供了参考。     

新型钢管气动通径机的研发

在分析传统钢管气动通径机优缺点的基础上,提出了一种新型钢管气动通径机。通过对通径规自动装入装置、通径规集收装置、通径规自动输送装置等装置的深入分析研究,具体阐述了新型钢管气动通径机的工作原理,为设计新型钢管气动通径机提供了依据。     

LDV measurement,flow visualization and numerical analysis of flow distribution in a close-coupled catalytic converter

Results from an experimental study of flow distribution in a close-coupled catalytic converter (CCC) are presented. The experiments were carried out with a flow measurement system specially designed for this study under steady and transient flow conditions. A pitot tube was a tool for measuring flow distribution at the exit of the first monolith. The flow distribution of the CCC was also measured by LDV system and flow visualization. Results from numerical analysis are also presented. Experimental results showed that the flow uniformity index decreases as flow Reynolds number increases. In steady flow conditions, the flow through each exhaust pipe made some flow concentrations on a specific region of the CCC inlet. The transient test results showed that the flow through each exhaust pipe in the engine firing order, interacted with each other to ensure that the flow distribution was uniform. The results of numerical analysis were quali-tatively accepted with experimental results. They supported and helped explain the flow in the entry region of CCC.