卡箍快开卧式深海模拟舱的径向密封结构及其密封可靠性评价

针对卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱在深海高背压环境下存在密封可靠性不足问题,提出了一种深海模拟舱O形圈径向密封结构,建立了该结构的非线性有限元模型. 通过O形圈的密封面接触应力与内部Von Mises应力评价该结构的密封可靠性,讨论了舱内介质压力、O形圈预压缩率、槽口倒圆、配合间隙对深海模拟舱密封性能的影响. 仿真结果表明:加压过程中接触应力峰区位置显著改变,舱内水压由0 MPa加至25 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力分布急剧变化,由25 MPa加至45 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力峰区位置基本不变,该结构能够实现45 MPa压力下的有效密封. 预压缩率的增加会显著增加主接触面密封带宽度,增大槽口倒圆有助于降低Von Mises应力,Von Mises应力峰值随配合间隙的增加先增大后减小,增大配合间隙有助于提高密封带宽度. 试验结果证明:当O形圈的预压缩率为10℅、槽口倒圆为0. 4 mm、配合间隙为0. 7 mm时,利用该密封结构所研制的深海高压舱在40、45、50 MPa水压时均能保证有效密封.     

螺旋槽干气密封性能及结构优化研究

建立螺旋角槽的数学模型,利用Fluent分别研究了不同的槽数、转速、入口压力、槽深、气膜厚度对密封性能的影响规律.通过分析对比密封性能参数如静压、开启力、泄漏量等,得出了单螺旋角槽性能最佳的几何结构参数.针对单螺旋角槽存在的问题,提出了一种双螺旋角槽干气密封结构,且计算结果表明:双螺旋角槽可使气动分离效果更明显,当吸力...     

螺旋槽干气密封润滑气膜摩擦系数的规律探寻

高参数工况下的气膜摩擦力对干气密封性能的影响不可忽视。基于密封系统和动静环的结构特点,建立了润滑气膜计算域模型,使用ICEM划分网格,采用Fluent软件数值模拟获得气膜压力分布和速度分布,最后通过牛顿内摩擦定律计算得到润滑气膜摩擦系数。结果表明,槽型参数不变,润滑气膜摩擦系数随转速的增大而增大,随介质压力及平均气膜厚度的增大而减小;工况参数不变,气膜摩擦系数随根径的增大而增大,随槽数及槽深的增大而减小,且在75°~76°螺旋角范围内较为稳定。     

不同介质中螺旋机器人轴向力实验研究

为将螺旋驱动器应用到人体血管中，对单圆柱螺旋内窥镜机器人轴向力进行了实验研究，.基于旋转黏度计工作原理，建立内窥镜机器人动力学性能实验台.实验比较了牛顿流体和Casson非牛顿流体介质中机器人的轴向驱动力随机体几何特征参数的变化规律.结果表明，在两种介质中，随着机体螺纹线数，螺旋升角，螺旋槽深，螺旋槽宽的增大，机器人轴向驱动力均是先增大后减小，这四个参数都有其对应的最优解.在两种介质中，机器人轴向驱动力变化规律类似.在高剪切率的情况下，将生物体液简化为牛顿流体，可以大大简化螺旋机器人仿真分析模型.     

双向旋转梯形槽干气密封流场的数值模拟

介绍一种用作抑制密封的新型泵用双向旋转梯形槽干气密封,并定义了该密封的主要几何结构参数.基于气体润滑理论,建立了梯形槽干气密封端面流场的数值计算模型.利用Fluent软件对流场进行数值模拟,获得了端面气膜压力分布、气流速度场、开启力及泄漏率等数据,并分析了端面槽深、槽宽比、吸入角和槽长坝长比对端面开启力、泄漏率这2个主要密封性能参数的影响规律,发现该密封的开启力与泄漏率均随槽深、槽宽比和槽长坝长比的增大而增大,随吸入角的增大而减小.研究结果为双向旋转梯形槽干气密封的设计和进一步研究提供了参考.     

干气密封的流动数值模拟

在探讨干气密封工作原理的基础上提出了利用流动数值模拟进行干气密封端面设计的一种新方法，即选用三维的纳维一斯托克斯方程作为控制方程，用改进的压力偶联方程组半隐式方法(SIMPLER算法)对方程组进行离散，对干气密封摩擦副之间的气体流动进行了数值模拟。利用该方法不仅求得了计算域内的压力分布，而且还求得了速度分布。计算结果表明，干气密封的开槽区域的密封堰对气体产生泵送作用，增大了密封槽内气体的压力，大大增强了干气密封的开启效应，而密封坝对气体流动起到节制作用。对计算结果进行分析，求得了干气密封的工作点和泄漏量，计算泄漏量与实测值很吻合，相对误差不超过10％，与常用的二维计算方法相比，可得到更为精确的结果，为进行干气密封端面二维、三维沟槽结构的优化设计提供了正确、可靠的理论依据。     

考虑实际气体效应双列螺旋槽干气密封反转性能分析

离心式压缩机在实际生产运行中,因故障停机时会发生反转,要求配置的干气密封具有一定的抗反转能力。针对双列螺旋槽干气密封,选用CO₂作为密封介质。用R-K方程表达实际气体效应,修正气体润滑Reynolds方程,分析在反转情况下,不同转速、膜厚、压差以及反向螺旋槽径向尺寸与正向螺旋槽径向尺寸之比（ε）对密封性能的影响。分别获得了正转、反转和静止3种状态下的端面开启力、泄漏率、气膜刚度和开漏比等密封性能参数。以气膜零刚度反转速度为抗反转能力性能指标,结果表明：CO₂实际气体端面开启力和泄漏率大于理想CO₂气体,而开漏比小于理想气体,分析CO₂气体润滑的双列螺旋槽干气密封性能需要考虑实际气体效应。双列螺旋槽干气密封具有一定的抗反转能力,当反转速度小于气膜零刚度反转速度时,干气密封可以正常操作。以气膜零刚度时的反转速度为最大值,本计算案例最大反转速度为2 524 r/min。     

空气源热泵热水机组压缩机密封结构设计

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了空气源热泵热水机组压缩机密封结构的二维轴对称模型,据此对影响密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、密封槽槽口倒角半径、密封槽深、密封槽宽等典型参数的影响。结果表明,上下法兰张开间隙对最大接触压应力和剪应力的影响较大,而密封槽槽口处倒角半径对剪切应力影响不大,密封槽深、密封沟槽宽度对密封面最大接触压力的影响较显著。     

减小滚齿加工齿向误差的挂轮计算方法

本文讨论了滚切大质数齿圆柱齿轮以及斜齿圆柱齿轮时减小齿向误差的挂轮计算方法。用微型计算机实际计算所得结果表明,应用文中得出的挂轮计算和验算公式以及优选滚齿机有关传动链各挂轮的计算方法计算挂轮,能有效而方便地减小由挂轮计算误差引起的齿向误差。     

高速动压密封的气液两相性能对比分析和试验

为明确气相介质和液相介质分别对高速流体动压密封性能的影响,进行两种相态的密封性能对比分析与试验研究.分别建立动压密封端面流体域的气相和液相数值分析模型,分析转速、压差、槽深、槽数、槽坝比等操作参数和端面结构参数对动压密封气相和液相的泄漏量、开启力等性能的影响.自主研制动压密封试验装置,进行变转速、变压差和密封端面磨损试验,得出了转速、压差等操作参数对密封气相泄漏率、液相泄漏率和端面磨损率的影响.数值模拟和试验研究结果表明:相同的转速和压力时,液相密封开启力和泄漏量都比气相密封更大;不同结构参数下,气相和液相密封开启力均有极大值,气相密封和液相密封开启力达到极大值的最优结构参数有所不同,液相密封的最优槽坝比、最优槽数较气相密封小,液相密封开启转速较气相密封低,说明液相动压密封比气相动压密封更容易开启;低速时密封端面磨损较严重,高速时密封端面几乎无磨损,动压密封更适合在高速工况下运行.     

纳米压印模具及膜厚对抗蚀剂填充特性的影响

为了揭示模具深宽比、膜厚对抗蚀剂填充特性的影响规律,采用计算流体动力学方法对紫外纳米压印过程进行计算.计算模型考虑了表面张力、接触角等因素,计算分析不同模具凹槽深宽比、抗蚀剂初始膜厚时对应的抗蚀剂填充形貌.通过分析发现,在抗蚀剂初始膜厚一定的条件下,随着模具凹槽深宽比的减小,抗蚀剂倾向以双峰模式填充凹槽,填充廓线峰值点沿水平方向呈阶梯形迁移,深宽比越小,阶梯效应越明显.当抗蚀剂初始膜厚减小时,抗蚀剂填充方式将由单峰模式向双峰模式转换,在双峰模式下抗蚀剂填充率随填充时间的变化率呈明显的非线性特征.通过分析厚宽比TWR发现,单、双峰转换的临界范围为5∶8＜TWR＜2∶3.     

干气密封密封环温度场的数值分析

干气密封的密封环温度分布是分析其热变形的基础。本文建立了A型干气密封动、静环和密封间隙流场的三维计算模型,在ANSYS 的Workbench平台采用热–流耦合方法求解动、静环三维稳态热传导方程,得到其温度场。数值模拟结果表明：气膜粘性剪切热是干气密封系统的主要热源;在给定工况、给定密封结构中,83.3%的气膜粘性剪切热通过密封端面传递给动环,只有9.7%传递给静环,剩余7.0%的热量由泄漏介质带走;动环平均温度略高于静环;动、静环端面温度最高,背面温度较低;在端面上温度也不是均匀的,在螺旋槽根部至密封泄漏出口段温度达到最高。研究结果为干气密封动、静环变形研究、选材和结构设计理论的完善提供了一定的参考依据。     

基于最小吉布斯自由能的疏水表面接触角模型

在光滑表面Young氏方程和粗糙表面Cassie-Baxter模型的基础上,建立了二维情况下基于最小吉布斯自由能的接触角预测模型,并且对预测模型进行了修正,考虑斜壁对气-液接触线的影响。利用接触角预测模型及其修正研究微结构材料和尺寸参数对接触角大小的影响,从而指导疏水性微结构设计。研究结果表明,疏水性基底相对于亲水性基底加工出的微结构有更大的接触角提升趋势。增大微结构间隙宽度,减小凸台宽度,减小微结构斜壁角度,有利于接触角的提升。     

单相机油介质在螺旋槽纹管中的流场数值模拟

根据螺旋槽纹管的特点,以机油为介质,建立了三维螺旋槽纹管的物理模型和数学模型;采用SIMPLE算法,数值模拟了单相机油介质在三维螺旋槽纹管中流动过程;紊流模型采用Realiable k-ε模型,揭示了油流在受到螺旋槽纹影响时的流动规律。通过数值模拟结果可知：螺旋槽纹管内机油换热主要通过加强壁面油流层附近流体的扰动,使管内换热得以强化;螺旋槽纹管与光滑管阻力损失系数比约为4,与实验数据很好地相吻合,可为优化以油为介质的换热器参数的设计、提高换热效率提供一定的理论依据。     

径向直线槽液体机械密封性能的计算分析

本文计算分析了影响径向直线槽液体机械密封性能的因素,着重探讨了结构设计参数对密封的泄漏率、开启力和槽坝交界处液体压力的影响,发现非槽区膜厚和槽深对它们的影响最为显著;还分析了槽深对液体膜刚度的影响,发现刚度随槽深的增加而迅速降低,说明槽较深时,其动压效果已不明显,此时槽主要产生流体静压的作用。     

不同地基条件下矩形沟埋涵洞垂直土压力分析

在四种地基条件下,对刚性矩形涵洞进行施工过程有限元模拟,分析涵洞土压力变化规律,讨论沟槽宽度和地基刚度对涵洞顶垂直土压力的影响．结果表明,地基与回填土体弹模比相同条件下,洞顶垂直土压力系数呈先曾后减的趋势;填土高与槽宽比相同条件下,洞顶垂直土压力系数随地基与回填土体弹模比的增大而增大;地基弹性模量增大时,涵洞顶部的土压力增大．     

管板孔不同开槽宽度对胀接接头拉脱力的影响

随着计算机技术的快速发展,CAE技术也越来越多的应用到工程技术领域。采用计算机有限元技术,在对换热器管板在开槽宽度不同情况下,对液压胀接接头拉脱力的有限元进行模拟分析。使用ANSYS软件进行三维建模,并施加载荷及边界约束条件进行模拟计算。根据理论设计参数进行实验,将实验结果与有限元模拟结果进行比较,结果发现:拉脱过程中支反力最大值发生在拉脱起始阶段,开槽宽度越大,拉脱力越大;当开槽宽度小于6mm时,理论与实验结果非常接近;当开槽宽度大于6mm时,理论与实验结果随宽度增大而相差越大,主要是由于管子和槽边缘之间的严重的“刮蹭”引起的。     

二元熔盐在螺旋槽管内流动和传热特性数值模拟

为探索数值模拟方法预测二元熔盐在螺旋槽管内的流动和传热特性研究中的可行性,使用Ansys软件对熔盐在不同几何参数的螺旋槽管内的流动和传热特性进行数值模拟。采用半周加热,研究在不同工况下熔盐入口温度和热流密度变化时熔盐的流动和传热特性。通过数值模拟得到了熔盐在螺旋槽管内的流动速度分布云图和矢量图,得到了熔盐在管道出口温度分布云图,并计算得到熔盐在管内的Nu-Re变化曲线。结果表明,熔盐管内流速呈现周期性变化,同时产生二次环流流动。熔盐在螺旋槽管内的传热Nu数和Re数的变化趋势一致,出口温度分布不均匀性较小。随着螺旋槽管槽深的增大,对熔盐的传热效果也相应提高。熔盐入口温度越高,螺旋槽管内熔盐的传热效果越好。     

Calculation methods of lubricant film pressure distribution of radial grooved thrust bearings

In order to calculate the pressure distribution of radial grooved thrust bearing,analytical and numerical methods were applied respectively.Grooved region and land region were linked by using the mass conservations principle at the groove/land boundary in each method.The block-weight approach was implemented to deal with the non-coincidence of mesh and radial groove pattern in numerical method.It was observed that the numerical solutions had higher precision as mesh number exceed 70×70,and the relaxation iteration of differential scheme presented the fastest convergence speed when relaxation factor was close to 1.94.     

等螺旋角锥形立铣刀容屑槽槽形的理论分析

本文研究了等螺旋角锥形立铣刀容屑槽的槽形特点及其形成方法,推导了槽形的理论计算公式并编制了相应的计算机程序,利用该程序可以在进行实际的切削加工前,在计算机上绘制其加工槽形,并计算前角、刃带宽度,有利于正确地选择二次刀具及调整参数。