有限元单元类型对汽轮机长叶片应力计算的影响

在应用FEA软件对汽轮机长叶片进行结构分析时,在网格质量有所保证的情况下,单元类型的选择也会对计算结果的精确性产生明显的影响.以ABAQUS为计算工具,分别采用一阶线性的完全积分单元、非协调单元与减缩积分单元对简化的汽轮机长叶片模型进行了分析,结果表明,三种网格单元类型下的计算结果有较大差异,目前使用的减缩积分单元能够较好地分析长叶片的受力状态.但是,在网格质量有差异以及受力更加复杂的情况下,如何选取单元类型还有待进一步分析.     

基于热流耦合算法的含有冷却水管的大体积混凝土温度场仿真技术

针对采用等效算法求解含有冷却水管的大体积混凝土温度场时无法考虑水管中水温沿程变化、不能精细计算靠近水管处的混凝土温度场问题,特提出改进的热流耦合算法,并基于ANSYS软件中的solid70单元、fluid116单元、mass flow等子程序,构建了含有冷却水管的大体积混凝土热流耦合算法的单元选择、网格划分、自由度耦合、载荷施加等关键技术,并将其应用于锦屏一级拱坝#14坝段1~4仓含有冷却水管的大体积混凝土温度场仿真计算中。仿真结果表明,采用改进的热流耦合算法的计算值与实测值十分接近,从而验证了改进算法的可行性。     

发动机主轴承座结构强度分析研究

建立了包括缸体、框架、轴瓦、曲轴及连接螺栓的发动机主轴承座网格模型,通过指定不同的接触区域、接触条件、载荷、约束边界条件及多点约束,分别建立了螺栓预紧、轴瓦过盈、曲轴动压力及热负荷四种工况主轴承座强度分析有限元模型。采用二阶修正单元并通过接触主从面上单元的对应性来保证计算精度和收敛性,采用小滑移接触算法计算出各工况下主轴承座的应力和变形情况,根据计算结果,对主轴承座的强度、变形、滑移表面的滑动以及轴瓦背面的压力分布进行了评价,对主轴承座结构提出了改进意见,改进方案满足结构设计要求。     

叶片最大厚度前部修型的垂直轴风力机气动性能

风力机叶片是使风能转化为机械能的原动机构,是风力机的重要部件,风力机风能利用系数的高低主要取决于其叶片的气动外形。保持直叶片垂直轴风力机使用的NACA0022翼型的对称性不变,改变其叶片最大厚度前部的形状,以期得到高风能利用系数的垂直轴风力机翼型。利用Fluent软件,采用k-ωSST湍流模型和SIMPLE算法,运用滑移网格技术,对由不同叶片构成的风力机进行数值计算。计算结果表明,当叶片最大厚度前部是长短轴比为3∶2的椭圆形状时,风力机的风能利用系数更高,而且处于高风能利用系数的尖速比范围更宽;在尖速比为1.72时,风能利用系数最高,为24.8%,此时的风能利用系数较基本翼型提高了28%。叶片修型提高风力机性能的物理机制是最大厚度点前移后的叶片在大攻角下的扰流流动分离强度减弱了。     

风力发电机组主机架结构仿真优化方法

主机架是风力发电机组中重要的组成部件之一，其轻量化设计对整机产品的竞争力意义重大。基于变密度法开发了一种针对主机架的结构仿真优化方法，综合考虑了风机整体部件与主机架铸造工艺的影响，采用GAP单元进行轴承滚动体的等效简化，可真实地模拟轴承载荷传递机制。利用该方法成功对某大兆瓦风力发电机组的主机架结构进行拓扑优化设计，得到概念三维结构，并在三维重构后辅以极限强度分析和形状优化分析，进一步精细化修改与设计，从而得到了相对减重9%且可投入工业使用的轻量化主机架。该结构仿真优化方法对风电机组中主机架的轻量化设计有一定的可行性。     

一种对整体曲轴有限元分析模型的改进

本文以六缸机的整体曲轴为算例，建立了以接触单元为支承的整体有限元分析模型．通过选取适当的受力条件，改进约束条件加入接触单元，得到了一种整体曲轴有限元分析的改进模型并在微机上通过ANSYS平台完成了计算．计算结果表明该模型具有更好的实用价值，更能反映曲轴的支承情况，为进一步分析曲轴提供了新思路。     

一种颗粒追踪算法在内燃机中的应用

在固定网格颗粒追踪算法基础上,提出了一种非结构化动网格中颗粒追踪的算法。将追踪过程分为2步:第1步计算网格移动后颗粒所处单元,第2步按固定网格颗粒追踪算法进行追踪。针对复杂网格中非平面问题应用了虚拟三角化的处理方法,并与文献中算法进行对比,结果显示出明显的高效性,并通过贯穿度的对比验证了其准确性。将此算法用于内燃机缸内过程,并将计算的压力缸内压力的计算值与试验值进行对比,最高压缩压力处误差为1.7%,验证了程序的可行性。     

改进浮动铰接部件锥孔加工

介绍了直列式高压燃油喷射泵调速器浮动铰接部件的原工艺和改进后工艺的加工过程,并对二者进行了比较分析,结果表明:应用改进后的加工工艺, 浮动铰接部件锥孔的锥面贴合率达到了100%,比原工艺提高了30%以上,并且缩短了工艺流程 ,减少了夹具和检具的使用数量,如果按每年10万台产品计算,工时消耗降低 17 143 h.     

某柴油机配气机构异常磨损分析及改进

针对某型柴油机挺柱异常磨损、推杆弯曲和头部磨损等质量问题,从设计、材料和工艺几方面进行了计算、分析,改进了挺柱底面材料和工艺,对推杆外形进行优化设计,计算了改进前后推杆头部的疲劳寿命,提高了配气机构的可靠性,满足了设计要求。     

转子动力响应计算的显式直接积分方法

介绍了一个新的用于线性、非线性动力响应数值计算的显式算法。算法的显式特性不需要阻尼矩阵对角化的假设,这优于传统的中心有限差分方法。对基础松动与碰摩耦合的转子系统的非线性动力学响应,使用本文算法和Runge-Kutta算法的比较计算结果表明该算法是有效的,可以推广到更广泛的转子动力学问题。     

柴油机附件托架模态计算的收敛分析探讨

运用I-DEAS 11软件对柴油机附件托架进行了实体建模,并用化圆为方的方法对其模型进行了简化,对简化和未简化的模型进行了有限元模态分析比较和收敛分析,结果表明,单元尺寸定义为15 mm时具有最佳的有限元求解精度,但由于单元尺寸较小而造成求解规模增大,致使整机的有限元计算成本增加,故采用单元尺寸为20mm进行整机有限元分析,具有较高精度且能保证工程计算要求.     

三峡升船机上闸首工作门止水结构数值模拟与优化改造

三峡升船机上闸首工作门止水结构主要采用P型水封。针对升船机对闸首工作门的水密性要求较高,工作门止水的封水效果不良将影响升船机安全、平稳运行的问题,基于非线性有限元理论,采用有限元分析软件ABAQUS建立上闸首工作门止水结构有限元模型。通过计算,得到不同宽度止水压板在不同预压缩量作用下的接触应力、接触宽度等。考虑接触摩擦,对橡胶止水与止水座板接触面赋于不同摩擦系数模拟计算了P型水封有聚四氟乙烯敷面与没有敷面对封水效果的影响。该结果为上闸首工作门水封结构优化改造提供了可靠理论依据。     

柴油机连杆疲劳试验的数值模拟研究

结合某型柴油机连杆疲劳强度测试试验与结果分析,主要运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,采用Abaqus有限元计算软件和FE-Fatigue疲劳寿命预估软件,对连杆疲劳耐久性试验进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果,表明基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法,在一定程度上能够对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测。最后,对影响连杆疲劳试验测试结果的一些主要因素做了进一步模拟与分析。     

配气机构激励力对柴油机振动特性影响研究

基于多体动力学和有限元方法,对柴油机运动件,包括曲柄连杆机构、配气机构以及齿轮传动系统进行了仿真分析,得到配气机构的凸轮轴承力、气门落座力和摇臂激励力等激励力。建立某柴油机结构有限元模型,研究了配气机构激励力对柴油机整机及主要部件振动特性的影响。结果表明:配气机构激励力对柴油机整机总频段振动有一定影响,其中对1 000 Hz以下频段影响较大,而1 000 Hz以上频段影响不大;对气门室罩、气缸盖和机体上侧振动影响比较大,对机体下侧和油底壳影响相对较小。     

柴油机零件热处理生产中的几例质量问题分析

以柴油机日常生产中几个典型的质量问题为例,详细介绍凸轮轴渗碳层中碳化物呈连续网状分布、曲轴校直裂纹、连杆淬火裂纹、推杆球碗的退火等质量问题的表面现象、产生的原因以及采取的具体措施。通过具体分析对柴油机零件在热处理工艺流程中出现其他相关问题提供一定的借鉴作用。     

Effect of different grinding conditions on the dissociation and flotation of difficult-to-float coal

The recovery of clean coal can be improved through grinding. In this study, grinding and flotation experiments were conducted on difficult-to-float coal. Results show that the particle size obtained from ball milling is finer than that obtained from rod milling. However, the particle size distribution obtained from rod milling is more evenly distributed than that obtained from ball milling. The contact styles of steel rod and steel ball are “line contact” and “point contact,” respectively. Results from the flotation experiments are consistent with those from the orthogonal experiments.     

Temperature distributions in a system of two cylindrical bodies

Consideration is made of transient heat transfer in a cylindrical fuel element of the nuclear reactor. The fuel rod, whose power dissipation is assumed to take place in the fuel element by a sinusoidal pulse, and cladding are separated by a thin layer. The conjugate boundary-value problem involving the equation for heat conduction in the fuel rod and cladding, and boundary conditions with regard for non-ideal thermal contact is solved by the Laplace transformation. The results on a temperature distribution for uranium dioxide fuel rod and zirconium cladding when cooled by liquid sodium are presented graphically.     

Dynamic response and crack propagation of pre-flawed square tube under internal hydrogen-oxygen detonation

With a validated fluid-structure-fracture coupling approach, this paper studied the dynamic response and crack propagation of pre-flawed square tube under internal hydrogen-oxygen detonation. Fracture of tube was judged by a bivariate failure criterion derived from the underlying failure mechanism at high strain rate conditions. A programed burn approach based on the CJ theory was applied to simulate gaseous detonation. The coupling between detonation wave and tube was realized by penalty contact algorithm with an improved contact stiffness calculation formula. It was demonstrated that the peak pressure at tube edge is 29% higher than that at the middle of tube face. The dominant crack driving force comes from the specific vibration and deformation modes of square tube, where the deformed round section of tube corresponds to the maximum stress wave that travels behind the flexural waves on the tube. Above mechanism makes the backward cracks branch or turn before the forward cracks and the speeds of front and back branch cracks comparable to each other, which is opposite or different from the cases of round tubes. The crack behaviors with different initial flaw locations and detonation pressures were summarized and identified in detail. The forward crack speed can be up to 900 m/s, while the backward crack speeds are generally 65%–85% of above and the branch cracks run at about 100 m/s. In addition, the crack speed has a certain increase immediately after crack branching or turning. Among the three initial flaw location cases, the tube with initial flaw at the middle of face is most resistant to crack propagation under internal detonations.     

压水堆核电机组热力系统炯损分布的矩阵算法

基于火（用）分析法和矩阵算法,建立了压水堆核电机组热力系统的通用火（用）损分布矩阵方程,并以某900MW压水堆核电机组为例进行了计算分析,得到了额定工况下热力系统及设备的焖损分布规律．结果表明：反应堆的焖损失最大,占核能总火（用）的50．85％,其次为汽轮发电机、蒸汽发生器和凝汽器,分别占核能总火（用）的6．17％、3．2％和2．55％;矩阵方程较常规火（用）分析法具有构造简单、矩阵元素填写法则简便、物理意义明确和规律性强等优点;利用该方程便于开发出相应的计算程序,进而为核电机组节能潜力挖掘和故障诊断提供依据．     

机车柴油机RWT-I型双向密封防渗漏顶杆护套的研制

简要介绍了一种新型的机车柴油机顶杆护套——RWT-I型顶杆护套。该产品密封带由原来的3处增加到9处,其中5处为动态密封,有效地解决了柴油机顶杆护套漏泄问题。