考虑闭合效应的刷式密封泄漏特性研究

采用基于非线性Darcian多孔介质模型的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的数值方法研究实验测量的零间隙和具有间隙的刷式密封在不同压比和转速下的泄漏特性,提出针对刷式密封闭合效应的间隙修正公式。考虑闭合效应后具有间隙的刷式密封泄漏量的预测结果与实验数据吻合,验证所建立刷式密封闭合效应修正模型的有效性。研究结果表明:刷丝束顶部与转轴间的间隙导致刷丝束内部压力降低且具有较为明显的径向压差,径向压差的存在导致刷丝束产生闭合效应,进而减小了刷式密封的有效密封间隙;闭合效应使得刷式密封有效间隙随着压比升高而减小,数值计算刷式密封泄漏特性时考虑闭合效应可以显著提高预测精度;在相同压比和转速下,具有间隙的刷式密封的泄漏量明显大于零间隙刷式密封的泄漏量;刷式密封的泄漏量随着压比的增大而增大;在所研究的转速范围内转速对刷式密封的泄漏特性的影响有限。     

两级刷式密封流动传热特性数值与实验研究

刷式密封传热特性直接影响刷式密封的封严特性与使用寿命,现有刷式密封存在刷丝与转子间摩擦产生大量热导致密封提前失效的问题。建立了两级刷式密封三维实体流动传热求解模型,将数值模型计算结果同实验数据进行对比验证,在验证模型准确性的基础上,数值分析了刷丝束内部轴向和径向的压力分布特性,研究了刷式密封几何参数对泄漏特性的影响和压比、转速、干涉量对刷丝最高温度的影响。结果表明:上下游区域压力基本保持不变,压降主要出现在刷丝束区域;末级刷式密封承受的轴向压力与径向压力较大,表明末级刷式密封对密封性能影响较大;在本文的研究工况下,泄漏量从10排刷丝数到25排刷丝数降低了15.29%,而后挡板保护高度从2.5mm增加至4mm时,泄漏量增加了14.40%,刷丝束与转子表面间的径向距离由0mm增加至0.5mm时,泄漏量增加了31.61%,其中径向距离的增加对泄漏量的影响较为明显;刷式密封的下游区域温度高于上游区域,且高温区出现在刷丝自由端,刷丝的最高温度随着压比、转速以及干涉量的增加而增加,分别增加了6.5%,8.1%,5.4%。     

挡板结构对刷式密封泄漏流动特性的影响

为研究前后挡板结构对刷式密封压力和流场的影响规律,采用非线性Darcian多孔介质模型,分别建立6种不同前后挡板结构的刷式密封求解模型,通过与相关实验数据对比,验证模型的合理性,采用ANSYS软件对刷式密封进行数值分析,研究不同前后挡板结构下的刷丝束压力和流场分布特性。研究结果表明：压比和挡板结构对刷式密封封严性能起到关键作用;刷式密封的泄漏量随着压比增大而增大,长前挡板结构能够减小泄漏量,基本型和环形腔型后挡板结构的泄漏量基本没有区别,通腔后挡板结构会使泄漏量显著增长;长前挡板结构能够减小刷丝束内压力,后挡板结构对刷式密封的压力分布起到决定作用;通腔后挡板能够消除部分径向压力梯度,提高刷式密封寿命,但会造成泄漏量增长。     

基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明：刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO₂,此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。     

指尖密封静动态特性试验研究

模拟航空发动机真实工况,对指尖密封静动态性能进行了试验研究并与标准型刷式密封进行比较,研究压比、转速、温度对指尖密封泄漏特性的影响规律。试验结果表明:指尖密封具有优异的密封性能;随着压比的增大,指尖密封泄漏参数先增大后趋于定值;在试验转速范围内,随着转速的增加,泄漏参数降低;随着温度的升高,泄漏参数减小;指尖密封相比于标准型刷式密封,静态泄漏参数降低8%~41%,动态泄漏参数降低约18%。     

刷式密封传热特性的数值研究

刷式密封在密封过程中会产生的大量摩擦热,影响到其密封性能,针对这一问题,采用数值分析的方法,研究了进出口静压比与背板结构对刷式密封传热特性的影响规律。首先,采用ANSYS软件建立了刷式密封的三维切片热分析模型,通过与实验数据对比验证了该模型的合理性;然后,研究了进出口静压比对刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度的影响,分析了刷式密封的压力场与流场分布情况;最后,在热分析基础上,对刷式密封温度场的分布情况进行了模拟分析,通过改变背板平衡腔的腔体形状、背板平衡腔体深度和下游保护高度,研究了背板结构对刷式密封温度场的影响规律。研究结果表明:随着进出口静压比的增加,刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度变化趋势逐渐变缓;平衡腔的腔体形状改变对刷式密封最高温度的影响有限;刷式密封最高温度随平衡腔体深度的增大而下降,下降趋势变缓;当下游保护高度低于1.2 mm时,随着下游保护高度的减小,最高温度出现的位置由末排刷丝尖端向前排转移,其数值大小呈指数规律上升。     

工况参数对核主泵流体动压轴封组件密封泄漏量影响分析

为研究轴封注入水压力、轴封注入水温度和泵轴转速对密封泄漏量的影响,采用求解雷诺方程、热传导方程和能量方程的流固热耦合的数值计算方法进行分析。分析结果表明:泄漏量随注入水压力增大而增大,由于密封环变形的影响,注入水压力在5～8 MPa时,泄漏量略有下降;密封端面泄漏量受流体动压效应和介质粘度的影响,随泵轴转速的增大而增大;密封端面泄漏量受密封环变形和介质粘度的影响,随介质温度呈线性增大趋势。     

低滞后刷式密封泄漏流动数值模拟及结构优化

基于多孔介质模型,采用计算流体力学软件Fluent对常规、低滞后矩形及翼型3种刷式密封泄漏流动特性进行数值模拟,结果表明:相比于常规刷式密封,矩形刷式密封迟滞性并没有得到改善,翼型刷式密封在降低迟滞性的同时泄漏量却大大增加。为改进低滞后刷式密封的性能,提出背板轴向间隙的概念,并研究背板轴向间隙对低滞后刷式密封泄漏流动特性的影响,结果表明:在前后压比一定的条件下,泄漏量与轴向间隙成正比,而泄漏增加量与轴向间隙成反比,且均在轴向间隙较小时变化较明显;相较于矩形刷式密封,轴向间隙密封随着轴向间隙的增大,背板处压力值除在保护高度区域内略有提高外,在其他区域均明显下降,且轴向间隙由0增大到0.1 mm时的压力下降效果最明显。     

低滞后刷式密封泄漏特性与滞后效应研究

针对带遮流板的低滞后刷式密封结构,采用经试验数据修正的多孔介质模型,对3种减压腔轴向尺寸的结构在不同上下游压差下的三维泄漏流场进行了数值模拟,对这3种结构在压差上升和下降过程中呈现的泄漏系数滞后效应进行数值分析。研究结果表明:经试验修正的多孔介质模型能较好地预测低滞后刷式密封结构的泄漏量;不同减压腔轴向尺寸的低滞后刷式密封的压力分布趋势基本相同,减压腔使刷束和后挡板间几乎不存在压力梯度;随着压差的上升,泄漏系数先迅速增大后趋于定值;减压腔轴向尺寸为0.5 mm时泄漏系数最小,但其表现出的滞后效应更显著。研究结果可为低滞后刷式密封泄漏特性滞后效应研究及结构设计提供依据。     

基于多孔介质模型的机械密封静压泄漏特性分析

针对接触式机械密封普遍存在的渗漏现象,考虑到流体在多孔介质中的流动和在密封端面间的流动具有相似特征,基于多孔介质模型建立密封端面间渗流模型,通过对动量方程和连续性方程的推导,得到适用于密封端面间流体流动的控制方程,提出一种密封端面间泄漏率的解析计算新方法,并与COMSOL数值模拟得到的泄漏率进行对比分析;研究孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚、密封介质压力和弹簧比压对静压泄漏特性的影响规律。结果表明,泄漏率随孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚和密封介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减小,解析计算结果和数值模拟结果的变化趋势基本一致,证明该解析法计算泄漏率具有实用性和可行性。     

质量特性非正态分布规律的研究

经典的统计过程控制理论基于质量特性服从正态分布,应用于当前高精度质量控制,会因非正态分布质量特性而产生误差。针对生产现场质量特性测量数据,分析并从理论上通过检验证实了分布的非正态性,提出以Beta分布拟合非正态分布质量特性,给出了拟合方法,检验了其合理性,为准确地对非正态分布质量特性实施过程控制提供分布模型。     

一种基于时频分析的故障状态监测方法

提出了一种基于信号PMH时频分布幅值特征进行故障分离定位的方法 ,并以某柴油机在正常状态、排气阀门存在小裂缝和排气阀门存在大裂缝状态三种情况下缸盖振动信号为分析对象 ,对文中提出的方法进行了验证分析 ,实验结果表明该方法有较好的工程应用效果     

船用配电箱隔振器性能数值分析

对船用配电箱隔振系统的有限元建模、边界条件处理作了分析与探讨,在此基础上就配电箱隔振器进行了静态性能分析,得到了隔振器的刚度和应力分布情况;利用该模型还得到了隔振器的固有频率。运用该分析方法,可以较为精确地预测隔振器的隔振性能,对于配电箱隔振器的选型,有现实的工程意义。     

基于PDA的实时在线配电抢修及巡线管理系统在新乡配网中的应用分析

随着GPS卫星定位技术和GPtLS通讯技术的快速发展,PDA手持设备已经集成了GPS和GPtLS功能于一身,还有支持二次开发的WINDOWSCE等系列的操作系统。随之而来的是,基于PDA的导航软件（灵图软件等）应运而生,并已经和PDA实现捆绑销售,从而可以大大提高电力抢修车寻找抢修目标的速度和准确度。基于目前PDA手持设备的功能,在PDA上实现实时在线配电抢修和巡线管理工作,已经成为了一种现实。     

局域波法在柴油机气缸磨损故障诊断中的研究

介绍了局域波法的基本理论，分析了它的特性；提出了局域波时频分析基础上的瞬时频率波动及能量分析的方法，通过对柴油机缸套活塞磨损故障的诊断，验证了该方法的有效性。     

基于主动分流的功放芯片阵列的热管理设计

在功放T/R组件阵列化应用需求下,如何分配冷却液,使T/R组件获得良好的均温性是一个迫切需要解决的问题.文中通过仿真和试验设计了一种基于主动分流的功放组件阵列热管理系统.每个阵列单元嵌入一个微型阀,通过温度反馈和比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)算法来主动控制冷...     

Knife-edge technique for laser cooling

The transfer characteristics of an atomic beam and the effect of laser were investigated in this paper. In the application of knife-edge technique, the temperature of atoms through laser cooling was measured. Results indicate that, after atoms are emitted from an atomic oven, the longer the atoms move, the worse the distribution of the atomic beam shows, regardless the laser cooling is taken or not. Laser cooling can reduce the transverse velocity of the atomic beam to several orders of magnitude and also increase the uniformity of an atomic beam. Knife-edge technique can measure the temperature of an atomic beam through laser cooling. The measurement accuracy depends on the pixel size of the charge coupled device (CCD), which is used for the fluorescent imaging of the atomic beam. The results are very important for the future experiments of laser cooling. __________ Translated from Optics and Precision Engineering, 2006, 14(1): 63–69 [译自: 光学精密工程]     

空测采样次数问题的研究

在定寿编谱等研究中,确定载荷谱轻重的分散遵循何种分布及科学合理地确定飞机空测采样飞行起落次数具有重要意义.文中以当量使用寿命作为判断载荷谱分散的标准,并根据t分布理论,针对载荷谱分散遵循对数正态分布和双参数Weibull分布,分别给出空测采样次数的判断标准,为飞机结构的定寿编谱研究提供依据.     

电子商务模式下的网络营销渠道

电子商务具有营销成本低、经营规模不受限制、支付手段高度电子化、便于收集和管理客户信息等特点。在电子商务条件下,网络整合营销、“软营销”和网络直复营销等理论为网络营销渠道的建立和创新奠定了基础。     

汽车部件机械可靠性试验研究

汽车产品的可靠性在整车及零部件企业中受到的关注日益提高,对试件可靠性方法应投入更多研究。我国习惯采用单一部件满足最低要求的方法作为汽车零部件质量要求,较少采用统计的方式对汽车部件可靠性进行评价。对典型的汽车部件试验结果进行分析,给出了对数正态分布及威布尔分布的分析结果,并针对汽车部件的失效判定、道路谱用于疲劳试验提出了相关建议。