多孔介质空气轴承静态特性仿真分析

多孔介质空气轴承作为气浮导轨的关键零部件,其静态特性对导轨性能至关重要。采用有限体积法进行了多孔介质空气轴承静态特性仿真,设计了多孔介质平板试验。采用可压缩Forchheimer方程获得多孔介质的渗透率系数;采用X-ray断层扫描方法分离了多孔介质内部孔隙结构,并将孔隙结构细分获得孔隙度。分析了多孔介质CT三维扫描图像的最小重复单元。基于CFD方法对多孔介质空气轴承静态特性进行了数值模拟,对网格数量无关性进行了验证。结果表明:通过合理设计多孔介质的形状和大小以及气膜的厚度,空气轴承能够获得较好承载力和静刚度。     

基于等温活塞的空气压缩方法：多孔介质换热结构的优化

活塞式空压机具有压力-流量特性稳定、价格低廉等优点,广泛应用于工业领域。由于压缩时产生的热量不能迅速向环境传导,被压缩空气温度上升,压缩功增加。压缩功转换为热向环境传导以及耗散,导致其工作效率低。提出了一种基于多孔介质的等温活塞结构,吸收并传导压缩空气中的热量,以降低压缩空气温度,减少压缩机的功耗。研究了多孔介质结构参数对压缩机总功耗的影响,对多孔介质长度进行了优化,分析了转速和压缩比对多孔介质长度参数设计影响,得到了多孔介质结构参数的优化方法。     

煤油介质轴向柱塞泵设计的关键技术

轴向柱塞泵结构组成复杂,是技术含量较高的液压元件,其工作涉及到固体场、流场和热场等多场耦合问题,以煤油为工作介质的轴向柱塞泵更是增加了设计难度。根据煤油介质黏度低、易泄漏的特点,从柱塞泵的结构形式、运动分析、轴尾密封和摩擦副材料四个方面入手,研究了煤油介质轴向柱塞泵设计的关键技术,为煤油泵的研发奠定了基础,同时可为其他低黏度介质柱塞泵的设计提供参考。     

多孔储液介质自润滑机理研究进展

多孔储液介质是启发自关节软骨的仿生摩擦材料,因具有良好的自润滑性能,在工业生产中发挥着重要作用。早期多孔储液介质多是针对不同基体材料及骨架结构进行优化设计,或是根据单因素理想边界建立润滑数值模型,对多孔储液介质的润滑机理缺乏系统的理论描述,限制了其大规模的工业应用。根据不同的结构形式和润滑机理,将多孔储液介质分为有限直孔储液介质和随机多孔储液介质,总结了有限直孔储液介质中空化现象、流体运动、惯性效应、气-液耦合对润滑性能的影响,论述了基于渗流力学、流-固耦合作用的随机多孔储液介质自润滑理论的发展,以及多孔储液介质的应用现状。分析和讨论了多孔储液介质自润滑机理研究的难点问题,对推动多孔储液介质润滑机理的研究和工程实践应用具有重要的参考意义。     

斯特林机活塞杆帽式密封结构改进研究

为解决斯特林机活塞杆处介质泄漏的问题,对其帽式密封结构进行改进,并利用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称模型;基于实际运行工况,分析比较改进密封结构的性能指标,并通过改变边界条件,探究介质压力、摩擦因数及活塞杆运行速度对改进密封结构性能影响规律。结果表明：改进的密封结构消除了原有结构O形圈的应力集中问题,提高了最大接触应力,且在增加有效密封面积40%的同时又将O形圈的最大等效应力降低了近50%;3个关键参数中介质压力对密封性能的影响力最大,对于改进密封结构,在介质压力为6～8.5 MPa时其密封性能最佳。     

洗煤厂重介质旋流器的优化改进

分析了传统重介质旋流器在洗煤厂应用中的技术问题以及影响其分离效率的主要结构参数,基于上述分析进行了重介质旋流器的优化改进。在传统煤泥重介质旋流器结构基础上增设一段圆筒形旋流器,即改造成二段圆锥形旋流器结构。通过在煤矿的实际应用对比,改进后的旋流器在分选技术指标方面有了较大提升,有效降低了洗煤厂的分选成本,具有一定的推广价值。     

钉头管自支承式换热器的耦合传热及流场数值模拟研究

对钉头管自支承式换热器的结构进行合理简化,建立数值模型,用FLUENT软件对其温度场和流场进行数值模拟,分析比较了钉头管自支承式换热器对空气、水、润滑油3种介质的强化传热效果。结果表明钉头管自支承式换热器对粘度较小的空气介质效果更明显,其强化传热系数可达光管结构的1.7倍左右,压降为光管结构的1.04-1.08倍。     

基于热-结构耦合的热水循环泵结构强度研究

热水循环泵广泛应用于各种增压设备,其结构是否安全可靠关系到整个机组能否正常运行。采用热-结构耦合分析方法检验热水循环泵结构的可靠性。以该泵外特性试验为基础,分别计算不同介质温度情况下流体域压力和温度,结构的温度、等效应力和总变形,并比较不同介质温度对各个量之间的影响。根据第四强度理论对泵壳结构强度校核分析。结果表明,介质温度变化对温度载荷引起的应力及变形影响大于压力载荷所引起的,在介质温度高于常温的结构分析过程中不可以忽略温度影响;随着介质温度的升高,泵结构的温度值随之增加,支架的温度高于泵体的,且温度梯度不大;泵体应力集中位于隔舌处,因此在泵体结构设计中隔舌的设计尤为关键。结构强度校核分析得到介质温度为25℃和40℃时,泵壳结构强度满足要求。     

60度锥超高压水介质管接头密封结构分析

针对60度锥超高压水介质管接头密封结构,使用COMSOL Multiphysics软件对其进行力学仿真,得到了在受到5000 N预紧力时和受到110 MPa载荷时60度锥管结构密封结构的应力集中点和应力、应变值,通过对比接触应力与介质载荷得出此密封方式能够在110 MPa时实现密封.分析发现:受到预紧力后,连接管道和管...     

波形弹簧水封件可有效减少泄漏

水封的结构及作用水封是汽车水泵密封的关键零件,其依靠弹簧弹力和介质压力使摩擦副保持贴合,并相对滑动,从而防止介质泄漏(见图1)。     

调压阀流体空化特性仿真及影响因素分析

针对船用二级调压阀空化问题,建立流域瞬态仿真模型,结合Singhal空化模型和标准k-ε湍流模型对调压阀流体空化现象进行数值模拟,通过流场气体体积分数分析,得出了流体空化强度及分布形态的演变规律,通过流体速度场和压力场分析,阐明了空化演变过程调压阀流场特性,进而研究了开度、流量和背压对调压阀流体空化现象的影响规律.结果...     

滑阀V形阀口漩涡空化数值仿真分析

使用大涡模拟法(LES)模型、Mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型对滑阀V形阀口空化流场进行了数值仿真模拟。分析了V形滑阀在不同出口压力下的速度云图、压力云图和空穴形状,讨论了其中空化产生机制。结果表明:V形滑阀中空化主要分布在阀口上半部分和阀口后的阀腔中,阀口中的空化由流体漩涡运动的低压引起,阀腔中的空化由流体漩涡运动造成的压力脉动引起;无空化时阀腔中各处压力脉动主频一致,主频随入口压力降低而增大,空化出现后会破坏压力脉动的周期性。     

Cavitation indices for high pressure orifice plate energy dissipators

A problem of providing a simple device for pressure dissipation in mine underground high pressure water reticulation systems was investigated; a required feature of this device was operation without cavitation. An orifice plate was selected, and various orifice diameter ratios (0.206–0.444) for a range of upstream pressures (2000–7000 kPa) were examined for their incipient cavitation points and flow/pressure drop behaviour. Experimental work was conducted in two parts, low pressure and high pressure; the low pressure part of the work was carried out at the University of the Witwatersrand and the high pressure part at the East Driefontein Gold Mine.Both sets of experiments yielded data that were inconsistent with previously predicted values of incipient cavitation under conditions of relatively low head (up to 137 m of water); analysis of the results yielded a new simple cavitation prediction method based on cavitation inception and orifice pressure drop data which is easily presented in graphical form. The results showed that upstream pressure affected the pressure drop required for incipient cavitation, for the same orifice size; and that the orifice ratio affected the pressure drop required for incipient cavitation, for the same upstream pressure.     

绕水翼空化流场的数值模拟与试验研究

采用试验研究与数值模拟相结合的方法研究绕水翼ys930的非定常空化流场结构,试验采用高速数码拍摄技术观察在10°攻角下的片状和云状空化随时间的结构变化;数值模拟针对应用较多的RNG k-二方程湍流模型做适当修正,分析片状空化及云状空化时的非定常空化流场结构、流动特性及空泡演化过程。结果表明,数值模拟得到的水翼空化流动现象和试验观察到的结果基本一致,验证计算模型和数值方法的可靠性;在片状空化阶段,空泡长度变化不明显,空穴尾部边界存在小幅度波动,空穴总体相对比较稳定;云状空化阶段,空穴分为两部分:一部分为空泡主体,稳定地附着在水翼吸力面上,随时间推移逐渐长大,达到最大空泡长度后出现回缩;另一部分为空泡附体,为周期性非定常汽液两相运动区域。云状空泡的形成和发展过程均伴有压力的波动,在一个空泡生长周期内,压力面压力系数几乎不受空泡变化的影响,吸力面压力系数在空化数的负值附近小幅度波动。     

Experiments on cavitation instability of a two-bladed turbopump inducer

The turbopump is a pressurizing system that supplies liquid propellants to the combustion chamber of a rocket engine at high pressure. As an integral component of a high-speed pumping system, the inducer used in a turbopump is forward-attached to an impeller to improve suction performance. This paper describes an experimental investigation on the flow instabilities of a two-bladed axial inducer due to cavitation. Cavitation development and its instabilities were analyzed. Asymmetric cavitation and cavitation surge were observed, and characterized by measuring the inlet pressure fluctuation for various cavitation numbers and flow coefficients. As flow coefficient decreases, the increased intensity of asymmetric cavitation was observed with an increased inception number of asymmetric cavitation. The frequency of the detected cavitation surge in the 4–10Hz range varied depending on the cavitation number. The instantaneous transition to cavitation surge appeared at the end of asymmetric cavitation as the cavitation number decreased. However, a further decrease in cavitation number resulted in the stable operation of the inducer with low values of pressure fluctuation. Finally, an intensive cavitation surge appeared after a significant amount of head loss.     

On the Magnitude of Cavitation Pressure of Steady-State Lubrication

The value of cavitation pressure plays an important role in the implementation of the mass-conservative algorithm. This is particularly crucial in applications that deal with analysis of surface textures. In this paper, published research on cavitation of journal bearing and surface textures are reviewed, and experiments and simulations of textured surface are conducted in order to gain insight into the choice of cavitation pressure for steady-state lubrication. Contrary to the common assertion that cavitation pressure is close to the ambient pressure, both experiments with journal bearings and simulations of surface textures indicate that low cavitation pressure around 30 kPa is possible. Research reveals that the cavitation pressure in steady-state lubrication is affected by the supply of gas dissolved in the oil film. The results of a series of experiments involving the load-carrying capacity of a textured parallel thrust bearing are presented. The comparison between theoretical and experimental results confirms that the value of cavitation pressure could vary depending on the operating conditions.     

夹心式压电超声换能器声场分析

对谐振频率为28.4 kHz的夹心式压电超声换能器声场进行仿真分析,研究空化气泡对声场分布及噪声的影响。以COMSOL软件压力声学接口为基础,对换能器进行瞬态分析,观察有无空化气泡时空间内的声压分布情况,对比两种情况下截点位置的声压变化曲线及频域分布曲线。通过试验对仿真结果进行验证,确认空化气泡的存在增强了空间中的声场,使水中最大声压值由8×104 Pa增大至2.5×105 Pa,空气中最大声压值由80 Pa增大至140 Pa。水中的高声压区集中在空化区域内,空化区域后方的声压减弱。与此同时,空化气泡使空气中的低频噪声增加,截点位置的声压幅值由原来的2 Pa增大至4 Pa。     

工况参数对螺旋槽机械密封液膜空化特性的影响

为了合理选择各因素以实现对液膜空化的有效控制,以螺旋槽机械密封为研究对象,采用流线迎风有限元法求解满足质量守恒JFO边界条件的控制方程,分析工况参数对液膜空化特性的影响。结果表明:介质黏度、平衡半径和弹簧力减小时,迎流侧压力降低,背流侧压力提升,液膜空化率降低,空化临界转速与临界压力变化趋势相反;介质黏度和弹簧力越小,空化率随转速的变化曲线越平缓,随内径压力的变化速率越小;平衡半径越小,空化率随转速的变化曲线越平缓,随内径压力的变化速率越大。     

发动机喷嘴内部空化初生的数值模拟研究

采用全空化模型研究了具有不同物性（黏性、饱和蒸汽压和表面张力）的流体在不同几何形状（入口圆角半径和长径比）喷嘴中的空化现象,用临界空化压力和临界空化数对不同条件下空化的初生进行了分析与表征。结果表明：流体的黏性越大,饱和蒸汽压越小,空化初生的临界压力就越大,而表面张力对临界空化压力没有影响;在入口圆角半径较大和喷嘴长径比较大的喷嘴中,临界空化压力较大,在流体黏性和喷嘴几何形状相同的情况下,虽然临界空化压力会随着流体饱和蒸汽压的变化而变化,但临界空化数基本保持不变;由于喷嘴几何形状的改变造成了流体方向的变化和流体与孔壁之间摩擦损耗的变化,而流体物性的变化影响了流体内部的连续性,因此,喷嘴几何形状和流体物性是影响临界空化压力和临界空化数变化的关键因素。     

配流盘三角形节流槽抗空化结构改进研究

轴向柱塞泵配流盘三角形节流槽主要是减小柱塞腔及泵出口压力的波动.由于节流槽过流面积小,且槽两端压差大,流体高速流过节流槽的同时压力急剧减小,从而产生空化.为减小配流盘三角形节流槽的空化,提出对配流盘三角形节流槽抗空化的结构改进方案:预卸压阶段,在不改变节流槽通流面积的条件下,减小三角形节流槽倾角可提高其空化抑制性;预升...