垂直管外溴化锂溶液降膜吸收的传热传质模型研究

通过对溴化锂吸收式制冷机中垂直管外降膜吸收过程特点的分析，建立了吸收过程中传热传质相互耦合的数学物理模型，并在此基础上，进一步提出了溶液多次布液降膜吸收的模型；并对吸收过程中液膜流动、传热传质进行了分析，得出的结论可以为吸收器的设计和实际运行的优化提供一定的理论指导。     

溶液喷淋密度对溴化锂降膜吸收器吸收效果的影响

本文分析了溴化锂吸收式制冷机降膜吸收器的吸收过程,建立了溶液吸收冷剂蒸汽过程的数学物理模型,并且获得了数值解。同时分析了喷淋密度对液膜流速、液膜厚度、传热Nusselt数以及溶液出口温度、出口浓度和吸收量等的影响。结果表明,喷淋密度Γ并非越大越好,当Γ=200kg/m·h时,吸收器的吸收效果最佳。最后,通过实验验证了模型的正确性。     

垂直管内TFE/NMP降膜吸收热质传递数值模拟

通过对垂直管内溶液降膜吸收过程特点的分析，建立了垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热，质传递物理和数学模型，充分考虑了吸收液膜膜厚的变化，以及横向对流项对液膜内流，质传递和气液界面处热量流率及质量流率的影响。采用适当有限差分法对数学模型进行数值求解，得出温度，浓度分布及界面质量，热量流率等参数，通过对算例计算结果的分析，得到一些相关结论。     

轴承腔中润滑油气液两相分层流动研究

基于轴承腔中润滑油气液两相分层流动模型和湍流模型，采用VOF方法追踪气液界面等技术求解三维N—S公式，对腔内润滑油气液两相分层流动的特性进行了研究。分析了润滑油混合物空气体积比等结构工况参数对流体介质在轴承腔出口处压力和径向速度的影响，研究结果揭示了结构工况参数对出口压力和径向速度的不同影响趋势。将所计算得到的理论数据与国外类似结构的轴承腔工况条件和结构数据进行比较，证明了该计算方法和结果的正确性。     

溴化锂水溶液在倾斜平板上绝热吸收过程的数值模拟

提出了溴化锂水溶液在倾斜平板上的绝热吸收模型,对该模型进行了数值计算,得出了下落液膜内的温度、浓度分布的解析值.讨论了斜板尺寸和进口温度、浓度及吸收压力等参数对传热传质性能的影响.计算结果表明,吸收斜板的倾角、板长等对传热传质的影响较大,而传热传质分离的绝热吸收形式与传统的管外降膜吸收相比,传质系数也有很大的提高.     

刮板结构对薄膜蒸发器内气液两相液膜流场影响分析

由于沸腾传热及刮板刮擦成膜的复杂性,薄膜蒸发器内蒸发过程非常复杂.采用CFD软件对薄膜蒸发器内气液两相液膜流场进行数值模拟,分析讨论了刮板倾角、刮板块数等刮板结构参数对薄膜蒸发器内圈形波形状和速度场的影响.分析结果表明,增大刮板倾角可以增大液膜的径向速度,从而促进液膜的径向混合,过大的倾角会使圈形波的尺寸减小,降低薄膜蒸发器内的存液量.刮板数目增加,圈形波内的平均速度增大,湍动增强,但同时液膜发生飞溅的现象明显,圈形波内发生回流的区域减少,反而不利于物料之间的传热与传质,特定操作参数下,存在适宜的刮板倾角和刮板数目.研究结果为刮板结构的进一步优化提供了依据.     

溴化锂吸收式制冷机发生器水平圆管外滴状布液降膜流动的研究

建立了溴化锂吸收式制冷机降膜式发生器水平圆管外滴状布液降膜流动的数学物理模型，通过计算得到了滴状布液降膜流动的液膜厚度和流动速度沿圆周方向的分布情况，为传热传质研究提供了基础。模型中考虑了液膜流动的初速以及液滴与管顶部碰撞的影响，计算所得的液膜厚度分布比Ｎｕｓｓｅｌｔ膜型更加合乎实际情况。     

基于多层氧化膜演化的45#钢激光辐照热响应

为解决金属材料在激光辐照过程中因时变能量沉积所致的热响应问题,构建了由多层氧化膜生长模型、吸收基底表面多层吸收膜模型和热传导方程组成的能量沉积-热响应时变耦合模型。多层氧化膜包括Fe2O3、Fe3O4和FeO等三层,Fe2O3和Fe3O4氧化膜初期以线性规律生长,后期以抛物线规律生长,其中Fe3O4氧化膜在250℃以上开始生长;FeO氧化膜在570℃后以抛物线规律生长。利用吸收基底表面多层吸收膜模型计算了不同厚度多层氧化膜的反射率;利用热传导方程计算样品温度,联立求解了激光辐照过程中样品温度和反射率的变化历程。最后,建立了积分球反射率测量装置,在线测量了不同功率1.06μm连续激光辐照过程中45#钢的反射率和温度,实验结果与数值模拟结果吻合较好。     

动压型机械密封端面液膜相变理论研究进展

随着动压型非接触式机械密封应用领域的扩展和运行工况的复杂化,液膜相变成为影响其工作稳定性和可靠性的关键因素之一。针对端面液膜汽化和液膜空化2种相变类型,分析汽化和空化现象的产生机制,介绍常见的几类相变模型,如Thermal Lattice Boltzmann模型和Zwart-Gerber-Belanri模型等,综述端面型槽结构参数和工况参数对液膜相变程度影响规律的研究进展。指出在相变影响的研究方面,目前的研究主要集中在单因素对槽结构参数或工况参数的影响上,而对多因素综合影响的研究还不够深入。提出液膜相变问题未来可能的发展方向：汽化与空化综合作用理论计算模型的创新、极端工况下液膜相变与密封稳定性的关联、相变监测技术的突破。     

微观表面形貌对螺旋槽液膜密封空化发生的影响

为探索微观表面形貌对液膜密封空化的影响,基于满足质量守恒的JFO空化模型及坐标变换,建立考虑微观表面形貌的双坝区螺旋槽液膜密封数学模型;采用有限体积法离散求解控制方程,综合分析表面粗糙度、周向波度和径向锥度对螺旋槽液膜密封空化发生的影响规律。结果表明:相比而言,密封面计入微观表面形貌后,摩擦副液膜中空穴区发生位置分散且形状不规则;以空化面积比为判据,较大表面粗糙度对液膜空化促生虽起到积极作用,但数据较小,可忽略不计;锥度对液膜中空穴促生和抑制影响有限,波幅的增加显著促进液膜中空穴的发生;高频波数时,正锥度有利于降低液膜空化面积比,抑制空穴。     

涡动对液膜密封空化及动压性能影响

为进一步探索涡动现象对液膜密封性能影响,基于满足质量守恒的Schnerr-Sauer空化模型,建立螺旋槽液膜密封涡动模型,探讨密封环涡动半径、涡动速度对液膜密封空化分布及密封动压性能的影响。结果表明:涡动半径对液膜承载能力和泄漏量影响较小,但显著影响液膜空化率和倾覆力矩,尤其是正向涡动时;涡动速度对液膜空化率和密封动压性能影响显著,正向涡动时具有促进作用,反向涡动反之;在相同工况时,正向涡动对密封动压性能的影响好于反向涡动的影响。     

水力旋流器内单相液体速度场的研究

采用激光多普勒测速原理直接测量了透明旋流器内的流体径向速度分量。通过因次分析方法导出了径向速度雷诺数的经验公式。试验结果表明,Kelsall1952年提出的径向速度分布规律是不正确的。将Stokes定律和BBO方运用于固体颗粒的沉降过程,解释了旋流器内流体的径向速度分量对沉降过程的影响。     

基于CFD的端面空化对液膜密封稳态特性影响研究

基于满足质量守恒的空化模型,利用CFD FLUNET软件建立螺旋槽液膜密封端面三维模型,探讨螺旋槽结构参数对密封端面空化产生的影响规律,分析端面空化对密封端面间流体膜的开启力、液膜刚度、泵送率等的影响。结果表明:以液膜中气相体积分数变化为判据,空化效应随槽深和槽数的增加而增强,随槽径宽径比的增加呈现先增强后减弱的趋势,但随螺旋角的增加而减弱;考虑空化效应后,液膜开启力和泵送量的数值与未考虑时有所降低,但变化趋势基本一致,而液膜刚度在一定的螺旋槽结构参数范围内波动较大,影响液膜的稳定性。因此,端面空化易导致密封失效。     

高速深冷介质动压密封液膜汽化相变性能分析

动压密封端面间液膜发生汽化相变,直接改变了端面间的流体润滑方式,对密封的稳定性产生重要影响。建立了液膜汽化相变数值计算模型,研究了不同工况和结构参数对液膜汽化相变程度和区域的影响,分析了液膜汽化相变后密封性能的变化规律。结果表明:工况和结构参数对液膜的汽化相变有着不同程度的影响,随着转速、压力和槽深的增加,液膜的汽化相变被抑制。当转速高于3×10~4 r/min、压力高于0.6 MPa、螺旋角大于20°、槽深大于7 μm时,液膜会发生逆汽化现象。液膜的汽化相变对密封性能产生直接的影响。合理选择密封结构参数,可有效利用和控制相变,提高密封性能。     

在线电解修整磨削液研究现状及其展望

在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)镜面磨削过程中,磨削液的成份及配比对砂轮表面氧化膜的生成速度、致密性、黏附性以及绝缘性等都有着很大的影响,磨削液的配比及优化成为ELID磨削过程中的关键技术之一。主要介绍了ELID磨削液的成分配比、磨削液对氧化膜的影响以及ELID磨削液改进这几个方面的研究进展,并对ELID磨削液下一步的研究重点进行了展望。     

波度端面机械密封温度场的有限元分析

考虑波度密封端面的粘性生热和润滑液膜与密封环之间的热作用,建立了包括密封环和液膜在内的流固热耦合模型,采用流线迎风有限单元法求解了雷诺方程、热传导方程和能量方程,研究了液膜膜厚、波数、波幅、坝宽比、转速及密封压力等参数对密封环温度场和液膜温度场的分布规律的影响。结果表明:波度对密封端面起到了冷却作用;密封环和液膜温度随着膜厚、波幅增大而降低,随转速、坝宽比增大而升高,波数和密封压力对温度的影响不大。     

机械密封端面T形槽液膜压力脉动特性分析

针对机械密封端面液膜流场的压力脉动,以机械密封端面T形槽液膜为研究对象,进行了机械密封摩擦副端面液膜微尺度区域的压力脉动特性分析。基于流体润滑理论,建立了机械密封端面T形槽三维液膜模型。求解端面液膜流体雷诺方程,计算分析了不同工况下端面液膜的压力脉动特性和频谱特性,探讨了端面流场压力周期性变化的影响因素。结果表明:在不同转速下机械密封端面液膜流场压力均呈现周期性脉动,压力脉动的振幅沿T形槽槽区径向方向增大;端面液膜的开启力受到槽区和非槽区动静干涉的影响;端面液膜流场压力脉动受到主轴转速和槽数的影响。     

型槽参数对斜直线槽液膜密封性能的影响

为进一步探索斜直线型槽对密封性能的影响机制,基于质量守恒边界并定义液膜密度比,建立斜直线槽液膜密封动压润滑模型;采用有限差分离散方程,对比分析液膜空化理论与实验值,验证计算模型与程序准确性;研究斜直线型槽参数包括槽数、槽深、径向和周向槽宽比对密封性能的影响。结果表明：不同倾斜角时,在临界范围内,增加槽数或增大槽深均有助于提升液膜承载力、增大泄漏量并有效降低液膜空化,尤其在较大倾斜角下;在一定范围内,虽均增大径向和周向槽宽比可提升液膜承载力、促进液膜空化发生及增大泄漏量,但影响规律不尽相同。以提升液膜承载力为目标,得出的最优型槽参数为槽数42、槽深25μm、径向和周向槽宽比分别为0.7和0.6。     

弹簧刚度对端面接触式机械密封振动的影响

对机械端面密封的密封环动力学过程进行分析,建立密封环的运动模型和数学模型,并利用Matlab编程对运动微分方程进行求解,分析弹簧刚度改变对端面接触式机械密封振动的影响。结果表明,随着弹簧刚度的增大,密封环轴向振动加剧,偏摆振动减弱,端面液膜压力和液膜力减小,接触力增大,泄漏量减小。     

含气介质用机械密封端面两相流动特性*

气液混输条件下,密封腔内的含气率较高将会使得密封液膜中有气体进入,从而导致密封环出现“失稳”现象。为探讨含气介质对机械密封性能的影响,通过建立端面螺旋槽型液膜模型,基于Mixture多相流模型,对端面液膜中气液两相分布及机械密封密封性能进行研究。结果表明：液膜内气相体积分数随气泡直径的减小而增大;不同入口含气率下密封端面两相分布规律相近,含气率较高的位置出现在槽根半径处;随着含气率、转速、压差的升高,〖JP2〗槽根处的压力随之升高,从而影响密封性能;在相同含气率、转速及压差下,随膜厚的增加,泄漏量增大,开启力减小,且较小的膜厚对工况参数的改变更为敏感,槽深与膜厚的相关性较强,优化机械密封结构时需综合考虑两者的影响。