纯水射流冲击性能的CFD建模与仿真分析

分析了超高压纯水射流剥离冲击机理,提出了一种超高压纯水射流冲击的流体模拟方法,建立了纯水射流冲击的数学模型,模拟了纯水射流冲击速度场.试验与仿真对比表明:仿真模型可靠.射流压力仿真分析表明:射流冲击产生一个能量大且集中的速度核,具有较大的冲击能力,射流压力对射流冲击性能影响较大.     

纯水射流流场分布及冲击换热数值模拟研究

纯水射流冲击换热过程是自由水射流对固体壁面的冲击,由于水流直接冲击被冷却的表面,喷射距离短且被冲击的表面上的对流边界层薄,从而使冲击区域产生很强的对流换热效果。首先对纯水射流流场分布进行分析,然后基于Fluent软件对不同参数下的射流冲击区域的对流换热过程建立射流冲击换热模型进行有限元仿真,系统地分析了射流水的射流速度、射流角度和喷嘴直径对纯水射流冲击换热过程的影响。结果表明:纯水射流流场一般分为自由射流区、滞止区和壁面射流区;随着射流速度的增大、射流角度的减小和喷嘴直径的增大,对流换热系数的数值增大,对流换热性能增强。     

深海环境下射流性能仿真

建立适用于深海作业的高压射流喷嘴的流体动力学仿真模型,对深海环境下喷嘴射流的内、外部流场性能进行数值仿真分析,得到5MPa、10MPa和15MPa三种典型围压环境下喷嘴内部射流压力和速度的变化规律及射流离开喷嘴后的压力和速度变化规律,并与非淹没状态下射流的性能进行对比研究。研究结果表明:通过数值仿真可以获得深海环境下喷嘴射流的工作性能,仿真结果与理论计算结果吻合;随着海水围压的增加,喷嘴射流出口的最大速度相应下降;当喷嘴射流出口喷射速度一定时,深海围压的大小对射流性能基本没有影响;不同围压下的射流形成的等速核外形和靶距基本相同,深海最优作业喷距为3~5倍喷嘴出口直径;与非淹没环境相比,淹没状态下射流沿轴向速度衰减梯度变化迅速,其等速核长度缩短约40%。     

纯水液压泵配流盘的仿真研究

该文对不同材质的纯水液压泵配流盘进行了仿真分析，并对配流盘的应力分布情况及主要影响因素进行了初步探讨。     

一种超高压纯水射流船舶除锈系统设计方案研究

设计了船舶除锈超高压水射除锈系统,给出了系统的基本参数配置,泵组系统的工作原理,论述了泵组系统的基本组成,探讨了真空吸干回收系统基本功能,研制了爬壁机器人的实验样机.采用超高压纯水射除锈系统进行了综合除锈实验,试验结果表明:选用的除锈系统参数配置合理,超高压水射流除锈成套系统搭建方案可行.     

先导式纯水溢流阀仿真与试验研究

针对具有高压引流和二级节流新型结构阀口的先导式纯水溢流阀进行仿真和试验研究,建立阀的AMESim仿真模型,分析先导阀导向间隙、阻尼孔直径、敏感腔体积、阀芯质量以及弹簧刚度等不同参数对先导式纯水溢流阀特性的影响,在纯水液压综合性能试验台上进行先导式纯水溢流阀的静动态试验,并对仿真和试验结果进行对比分析.仿真与试验结果表明,液阻直径是先导式纯水溢流阀最主要的影响参数,而阀芯质量变化的影响则基本可以忽略;在小于20 L/min的小流量工况下的定压精度较低,而大于20 L/min的大流量工况下的定压精度较高;阀的动态响应试验表明,入口压力超调量小于30%,并且压力上升时间小于80 ms.     

射流流量计的仿真与试验研究

以流场仿真为基础,设计射流流量计内部流道结构,研究射流流量计内部流场的速度分布和压力分布,并研究射流附壁诱发流体交替振荡的机理,提出主射流的偏转过程实际上是两个共同作用于主射流的涡流强弱交替的过程。在此基础上,以仿真模型优化射流流量计,通过试验验证射流振荡的效果以及管道流速与流体振动频率之间的特性关系。并设计出计量范围0．55～6．50 m／s(气体介质)、精度等级高于2级的射流传感器,为射流流量计的结构改进和优化设计提供了有效的途径。     

纯水高速开关阀的设计与耦合仿真分析

设计了一种纯水高速开关阀，考虑阀中电磁回路、机械部分、液压系统之间的强耦合作用，建立了耦合数学模型，并利用专用软件构建了耦合仿真模型。仿真发现，当控制脉冲采用过小或过大的占空比时，开关阀流量控制会出现死区及非线性特征；而采用较大占空比时，开关阀流量受压降影响相对较小。由于阀芯与阀套间存在较大的粘性阻尼与摩擦力，阀芯位移的阶跃响应曲线并未出现超调现象，阀芯稳定时间较短，但受电磁铁磁滞的影响，阀芯关闭时间大于开启时间；同时发现阀芯线性度随控制脉冲频率的增大而降低，减小开关阀的开启、关闭时间，有利于扩大阀芯的线性度范围。     

淹没磨料射流冲蚀性能试验研究

淹没磨料射流冲蚀性能试验研究宁波高等专科学校（３１５０１０）胡如夫１前言磨料水射流是磨料粒子与高速水束互相混合而成的液固两相高能束流。由于磨料水射流是一种冷态的单点动能能源,对材料具有极强的冲蚀作用,并在冲蚀过程中不改变材料的力学,物理和化学性能,因...     

磨料水射流除锈技术仿真研究

针对钢材的锈蚀广泛存在于工业生产中并造成了很大的经济损失这一问题,从磨料水射流除锈技术角度出发,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了多粒子侵蚀靶板模型,对多粒子连续冲击靶板过程进行了仿真模拟,分析研究了靶板材料去除机理.为磨料水射流除锈工艺提供了一定的理论基础.通过对各种不同算例进行仿真模拟,得到了不同冲击速度、冲击角度等情况下粒子对目标靶板侵蚀情况,通过对结果进行分析比较,研究了粒子冲击参数对冲蚀过程的影响.研究结果表明,材料侵蚀率随着冲击次数的增加而增加,但是经过一定次数冲击后,目标靶板去除量达到了一种相对稳定的状态.随着冲击角度的增加,侵蚀深度增加但是侵蚀面积减小.随着磨粒直径的增加,侵蚀深度及侵蚀体积均逐渐增加.     

货车车体磨料水射流除锈的研究

磨料水射流清洗这种新工艺研究应用在货车车体上,对铁路货车的表面进行处理,即除锈、除漆及污物,提高了货车表面处理质量和处理速度,降低了工人的劳动强度,对表面处理所采用的介质水和磨料进行回收处理并循环使用,成本低且对环境无任何不良影响。     

基于CFD的淹没磨料射流的数值模拟与流动特性研究

针对淹没磨料射流的切割模拟实验，在分析其物理模型的基础上，建立了二维平面轴对称数学模型，利用商用软件PHOENICS，选用双流体模型和k-ε湍流模型，在无法直接测量流场参数的情况下，计算了实验室条件下模拟大水深水域环境淹没磨料射流的淹没流场，得到了淹没条件下液固两相射流流体的速度与压力分布规律，并与实验结果相比较，从理论上探寻了淹没磨料射流冲蚀效果与上述参数之间的关系及影响磨料射流在水下最佳冲蚀效果的因素，为进一步的实验提供理论依据和实际的预报作用。     

水下高围压磨料射流模拟装置的设计及试验

提出了水下高围压磨料射流切割模拟试验装置并对其进行了试验，实现了水下切割环境的模拟，成功地解决了水下高围压条件下磨料的供给，得出了靶距及射流压力对水下磨料射流冲蚀性能的影响规律。     

浮标入水冲击仿真分析

浮标在空投入水瞬间承受的巨大冲击载荷,有可能损坏浮标外壳及内部元件。掌握浮标以不同姿态、不同速度入水时所受的冲击载荷对提高浮标可靠性具有重要意义。文中利用ANSYS/ LS-DYNA建立了浮标入水的有限元模型,计算了浮标以不同姿态、不同速度入水时所受的冲击载荷及入水速度变化等,并分析了浮标外壳的强度。通过仿真结果分析,总结出浮标入水冲击的规律,可作为浮标结构设计的依据。     

基于FLUENT的高压水射流除锈的流场仿真及射流参数优化

利用高压水射流船舶除锈取代目前的人工打砂除锈势在必行。介绍了水射流的基本结构并根据高压纯水射流除锈的工况,利用计算流体动力学（CFD）方法对高压水射流进行了模拟仿真。通过仿真介绍了流场中高压水射流的特性以及靶面的受力情况。最后,为了达到良好的除锈效果,对高压水射流的靶距和入射角度进行优化,得出在指定条件下最优靶距应为15 ~20 mm,最优入射角度（射流与靶面法线的夹角）应为30°。     

基于AMESim的减压阀建模与仿真分析

在分析先导式减压阀结构及工作原理基础上,运用AMESim中的HCD液压元件库和机械库对减压阀进行建模,按照阀的相关数据设置子模型和参数,进行仿真分析。并讨论了影响减压阀的几个因素,通过对减压阀的阀芯位移、输出流量、弹簧预紧力和阻尼孔直径四个参数的分析,获得了各个参数对减压阀的影响规律。通过调节减压阀仿真模型的各个参数,来验证模型的正确性,为减压阀在实际运用中提供理论依据。     

纯水密封径向间隙优化设计及仿真计算

纯水密封摩擦力大、泄漏量大、寿命短,无法为矿井液压系统稳定工作提供可靠有效的保障,从而导致开采过程中出现安全隐患。针对上述问题,利用有限元分析软件ANSYS建立复合密封件二维轴对称模型,在其他条件相同的情况下,分析不同径向间隙、不同压力载荷对密封静态和动态性能的影响,得到密封接触应力变化时对密封性能的影响规律,通过对不同径向间隙进行参数化设计,找到满足工作条件的最优径向间隙。仿真分析表明:径向间隙为0.25 mm时,复合密封件在1.5倍公称压力下的接触应力为49.854 MPa,密封效果最好;径向密封间隙为0.375 mm时,接触应力过小会导致泄漏现象产生;径向间隙为0.125 mm时,虽然密封性能进一步提升,但是接触应力的增大导致密封件磨损加速。实验表明:0.25 mm径向间隙液压缸密封寿命可达到20000次,较0.125 mm径向间隙液压缸密封寿命长约1/3。     

ADAMS的陀螺仪建模及特性仿真分析

基于动力学仿真软件ADAMS,对双自由度陀螺仪进行了参数化建模,施加约束和驱动建立了样机模型,对其定轴性、进动性进行了仿真分析,仿真结果可以通过动画或者曲线来演示。该方法为理解陀螺仪的工作原理提供了一种简洁、直观的手段,也为含陀螺效应的机械系统建模及仿真提供了借鉴。     

负压排屑装置楔形结构优化设计与仿真

为解决超大长径比深孔加工排屑困难问题,在分析DF系统负压排屑作用机理的基础上,建立负压射流模型,通过采用填充部分前/后分离区所占区域的方法,设计了一种位于射流喷嘴处的楔形结构,以减少前/后分离区的能量损耗。理论计算及Fluent仿真优化实验结果表明,该楔形尺寸在长度L1=75 mm、宽度L2=1 mm时效果最好,切削液流速增大约10.07%,湍流动能增大约11.39%,负压区压力值减小约79.26%,该楔形结构提高了负压排屑能力,最大程度地减少了前/后分离区的能量损耗。