以水为介质阻尼孔气穴流动理论和试验研究

针对水的汽化压力高、容易发生气穴的特点,应用气穴模型理论对阻尼小孔中以水作为工作介质时的流动特性进行理论分析.在此基础上,用可视化方法对阻尼小孔中的气穴流动特性进行试验,研究阻尼孔中的气穴发生过程,分析阻尼孔内径和长径比对气穴的影响.研究结果表明阻尼孔的气穴首先在进口部位产生,并随着两端压差的增大向出口推移.大长径比的阻尼孔相对小长径比的阻尼孔而言不容易发生气穴.在相同长径比的情况下,孔径大的阻尼孔相对孔径小的阻尼孔更容易发生气穴.研究结果对阻尼小孔的选择设计具有一定的参考意义.     

EXPERIMENTAL STUDY OF EFFECTS OF OPERATING CONDITIONS ON THE FLOW CHARACTERISTICS OF WATER HYDRAULIC THROTTLE

Experimental investigations are made on the effects of operating conditions on the flow characteristics of throttle when tap water is used as the working media. The researched throttles include cone poppet valve, ball valve, disc valve and dumping orifice. Operating condition includes poppet lift, working media, back pressure, medium temperature, etc. Because the vapourous pressure of water is much higher than that of oil, cavitation is easier to occur in water hydraulic elements and systems, so the effects of operating conditions on the cavitation characteristics of throttle are also researched.     

节流槽型阀口噪声特性试验研究

运用压力分布测量、噪声测试、流场仿真及理论分析对典型节流槽的噪声特性进行了研究。压力分布测量结果与流场仿真吻合良好,在大量试验的基础上揭示了节流槽的噪声特性规律。研究发现节流槽型阀口噪声与流场压力分布特征密切关联,噪声主要取决于节流槽形状、流动方向及背压大小,渐扩形节流槽容易出现啸叫,而具有等截面流道的节流槽噪声较低。此项研究对于具有节流槽液压元件的噪声控制具有重要的理论价值和工程实用价值。     

基于流场的气动换向阀流量特性研究

根据可压缩流N-S方程,利用Spalart-Allmaras(简称S-A)湍流模式和有限体积法,并采用四面体非结构网格,对不同阀口开度和接口管径的换向阀进行数值模拟,计算结果与试验吻合较好。通过对流场结构的分析表明,改变阀口开度,可以提高阀的音速流导和临界压力比的值;给出不同接口管径对流量特性的影响;分析得出换向阀流道结构参数的设计方法。研究结果对设计低能耗的气动换向阀具有指导意义。     

孔隙高速流动中的气穴观测与噪声特性

为研究阀口高速流动中的旋涡空化机理及其与噪声特性的关系,运用高速摄像、噪声频谱分析等手段对典型阀口孔隙节流处的流场及流动现象进行分析.利用高速摄像机在微距模式下对阀口流场进行观测,最高拍摄速度达120 000幅/s.研究发现空化的产生与流动分离受背压的影响最为明显,进口压力对气穴形态及噪声影响次之;孔口较深时,不同流动参数下气穴初生的位置始终位于节流边与孔壁相交的锐缘区附近,随着阀口开度的变化,初生位置稍有变化.频谱分析同时表明,气穴的形态和尺度是影响噪声的最重要因素之一.     

球阀阀口流量特性的试验研究

介绍了球阀阀口流量特性试验装置,对水压球阀在不同结构参数下的流量特性进行了试验研究。试验表明,当阀座半锥角为45°、倒角长度不大于Rcosα/4时,在所有试验的开度和雷诺数变化范围内,球阀有较稳定的流量系数(Cq≈0.9～1.0),且不易出现流量饱和现象;阀座倒角对阀口的流量-压差特性的影响较大,而倒角长度对其影响较小。     

锥阀阀口气穴流场的数值模拟与试验研究

采用NNGk-ε湍流模型数值模拟了锥阀阀口的气穴流动。运用工业纤维镜与高速摄像机等组成流场可视化试验系统,多方位地观察了阀口附近的气穴现象,对其进行数字图像处理后,获得了气穴流场的分布信息,与仿真结果比较,吻合良好,表明RNGk-ε湍流模型能有效地描述锥阀等液压元件的阀口气穴流动。同时采用涡流式位移传感器、激光位移器和数字应变测量仪等构成的检测系统,研究了气穴流场诱发的阀体与阀芯振动。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF PASSIVE CONTROL ON UNSTABLE CHARACTERISTICS IN AXIAL FLOW FAN

ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＯＮＯＦＰＡＳＳＩＶＥＣＯＮＴＲＯＬＯＮＵＮＳＴＡＢＬＥＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＩＮＡＸＩＡＬＦＬＯＷＦＡＮ①ＬｉａｎｇＸｉｚｈｉＷｕＨａｉＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＡｂｓｔｒ...     

油气两相流工况下汽车发动机轴承气蚀磨损的模拟试验研究

采用超声振动原理建立了一台汽车发动机滑动轴承模拟气蚀试验装置。试验研究了空气混入滑动轴承后对其气蚀磨损的影响。通过大量试验研究结果的分析比较 ,发现空气的混入会使滑动轴承的气蚀磨损降低 ,且含气率越高这种影响作用越明显。并依据这一新发现对传统的空气蚀理论进行了重新分析与解释     

基于一次填充法的调压阀流量特性测量

提出一种新的调压阀流量特性测量方法：一次填充法。该方法的原理是通过调压阀向一个封闭容器充气,通过分析充气过程中的准平衡过程来得到减压阀的流量特性。对一次填充法建模与仿真,并利用该方法对普通调压阀AR20和精密调压阀IR2000流量特性进行测量试验,试验结果表明该方法和传统法相比具有测量效率高、耗气量少、精度较高等特点。     

叶片正弯曲对涡轮静叶栅流场影响的试验研究

对一典型涡轮静叶型开展了叶片正弯曲对涡轮叶栅流场性能影响的试验研究。测量了直叶栅和 +10°、+2 0°、+30°弯曲叶片叶栅出口流场。结果表明 ,对该叶型叶栅 ,随着叶片正弯曲角的增加 ,通道涡一直位于叶栅端壁附近 ,其强度变化很小 ,但叶栅出口尾缘涡明显增强 ,并向叶栅中部扩展 ;同时 ,随着叶片正弯曲角的增加 ,叶栅端部总损失变化不大 ,但叶栅中部总损失迅速增加 ,导致叶栅总损失随叶片正弯曲角的增加而增大 ,直叶片叶栅总损失最小     

叶片反弯曲对涡轮静叶栅流场影响的试验研究

对一典型涡轮静叶型开展了叶片反弯曲对涡轮静叶栅流场性能影响的试验研究。测量了直叶片叶栅和-10°、-20°弯曲叶片叶栅出口流场。结果表明,对该叶型叶栅,随着叶片反弯曲角的增加,叶栅出口通道涡的强度和尺度稍有增大,但位置变化不太明显,尾缘涡有所减弱,叶栅中部和端部横向二次流均增强;随着叶片反弯曲角的增加,叶栅中部损失变化不大,而端部附近损失明显增大,使叶栅总损失增大,直叶栅总损失最小。     

广义脉码调制控制阀流量压力特性的理论与试验研究

广义脉码调制(GPCM)控制阀是一种组合形式的阀,各基元通过液压集成块连接到一起。流体在液压集成块流道内的运动分布规律是研究液压阀流量控制的关键之一,它决定了GPCM控制阀流量控制的精确度。对GPCM控制阀内部的压力与流量之间的关系进行理论研究,并对它进行了流场的仿真研究,得到了阀节流口压力变化与基元流量之间的关系。研究结果有助于GPCM控制阀时使结构优化设计,使GPCM控制阀具有较好的流量控制精度。     

高压细水雾灭火喷嘴的雾化特性研究

高压细水雾灭火系统是采用纯水液压技术的新型灭火装置,具有无环境污染、灭火迅速、用水量少和水渍损失极小等优点,是目前国际上推祟的哈龙替代系统。运用轴对称射流边界层动量积分法,对系统关键执行元件—直射式雾化喷嘴的内部流动进行分析,对边界层厚度δ和加速因子K这两个内部流动参数进行考查;同时对一些与灭火效果有关的外部雾化特性参数如出口速度和雾滴平均粒径SMD等进行分析,得出压力是影响外部雾化特性参数的最关键因素。认为8~9 Mpa是所设计喷嘴的最低稳定雾化工作压力区域。同时,喷嘴结构参数收缩角α、收缩段长度l/d对内部流动参数、外部雾化特性参数均有影响,但不明显。试验验证了上述分析结果,优选出了适合的喷嘴内部结构。     

立式轴流泵出水流道流场试验研究

大型低扬程水泵采用渐扩出水流道,出水流道水力损失占泵扬程的15%～20%左右。为立式轴流泵设计制作了不同扩散角、无中隔板和有中隔板多种透明出水流道,采用五孔探针测定和丝线观测出水流道内流场,研究流场形成机理,分析流动规律,并与等圆出水管内流动比较。结果表明,由于后导叶出流环量、泵轴旋转诱导、出水弯管二次流和扩散的影响,出水流道内为复杂的螺旋流,断面轴向流速和周向流速分布不均匀、不对称,不均匀程度大于等圆出水管内流动,断面环量有向周边集中的趋势。成果对大型轴流泵装置出水部分的优化水力设计,提高泵装置效率有重大意义。     

先导式水压溢流阀动态特性的仿真

对一种新型的先导式水压溢流阀进行了动态特性的建模和仿真研究,分析了多种因素对溢流阀动态特性的影响。仿真结果表明,先导阀尾端设置阻尼腔有利于提高先导阀的工作稳定性;在主阀口前设置合适的节流孔可降低主阀口的工作压差,减小阀口的气蚀,提高溢流阀的工作性能和使用寿命;主阀心上腔容积V12、先导阀入口容积V2、溢流阀入口容积V0对溢流阀的动态特性均有较大影响。     

表面活性元素硫对焊接熔池流动方式和深宽比的影响

建立了三维移动热源作用下焊接熔池的数学模型,模拟了表面活性元素S在不同质量分数作用下的熔池中的速度场和温度场。结果表明,S元素显著地影响了熔池中的流动方式,熔池深宽比随S质量分数的增加而迅速增大,当S质量分数超过80×10－6时,深宽比趋于一定值。S质量分数小于120×10－6时,熔池表面温度高于正表面张力温度系数发生的温度范围,正、负表面张力温度系数同时存在,温度梯度在最大表面张力处最大;当S质量分数超过120×10－6时,正表面张力温度系数控制着熔池中的流体流动,液体金属从熔池边缘流向熔池中心;随着S质量分数的增加,在熔池中出现数目、大小、方向和位置不同的涡流,当涡流的方向为由熔池边缘流向熔池中心时,涡流有效地把电弧能带到熔池底部,产生较大的熔深。     

高压大流量水路分配器动态特性的研究

以大型水压机高压大流量水路分配器为研究对象,采用联合建模仿真方法,建立了其集流体动力、机械、控制于一体的复合模型,对该模型进行数值仿真,系统研究了水路分配器的动态特性问题,分析了水路分配器流量参数、结构参数、压力参数等各种因素对水阀开启动作时间的影响规律。建模和仿真结果显示,分配器水阀开启具有先快后慢的特性,分配器流量参数、结构参数对水阀开启动作时间的影响较为明显。使用TableCurve3D对仿真结果进行数值分析,得到了多参数影响下的水阀开启速度计算模型,对比数值仿真结果和现场测试数据,两者吻合较好,证明了建模仿真方法的有效性。研究结果对于水路分配器设计及水压机控制优化具有理论指导意义。     

旋转管微滤膜中不同流型下膜分离特性研究

对于内筒旋转的同心圆筒微滤膜分离器,环隙间流体的流动在周向流、轴向流和渗透流的综合影响下会发生流型的转化和过渡;提出用三相异步电动机的输入电磁转速与电动机的实际转速之差的变化情况来表征流型的转化和过渡;用渗透通量的倒数在恒压操作过程中,将过程阻力分解成洁净膜阻力、不可逆膜污染阻力和可逆膜污染浓差极化阻力三部分,洁净膜阻力和不可逆膜污染阻力在很短的试验操作条件下可以视为常数,从而阻力随转速的变化在加上不同的常数后,可以表征出不同流型下的膜分离特性。在试验基础上,将流型划分为库特层流、随机层流涡流、紊流波涡流和完全紊流等四种类型,并分别讨论了这四种流型所产生的膜分离特性。试验表明,完全紊流区的可逆膜污染浓差极化阻力最小。     

大型立式轴流泵叶片进口流场及其对水泵影响研究

分析各因素对大型立式轴流泵叶片进口流态的影响,研究该断面流场的形成机理。提出叶栅对进口流态反作用和相互自动调整的观点,即如果叶栅来流非均匀轴向,叶栅过流特性会反过来影响来流流态并调整达到平衡。结果表明,立式轴流泵叶片进口流场既非轴向,又非均匀,不符合常规假设。用五孔探针实测叶轮直径D=1.64m轴流泵叶片进口流场,证明了理论分析的正确性。分析叶片进口流态对水泵性能、导轴承偏磨和间隙气蚀的影响,提出改善流态的方法。成果对改进轴流泵及其进水流道设计理论和方法,提高运行性能具有重大意义。