挖掘机多路阀回转联阀口流场仿真分析

针对挖掘机多路阀回转联阀口部位采用CFD仿真的方法对阀口流道进行数值模拟。在Fluent软件中采用基于压力基求解模型、绝对速度公式方法和Realizable κ-ε湍流模型对多路阀回转联阀口流场进行稳态数值模拟,分析不同阀口开度、入口速度和出口负载下的速度和压力仿真云图,得到具体影响效果,并进行了相关的试验。结果表明:阀口开度的改变会显著影响阀口处流体的速度场和压力场的分布,阀口对流体具有节流作用,阀口开度越小节流作用越大;入口速度的变化对流体的速度场和压力场的分布影响不大,但是会明显影响流体的速度, 而对于压力大小的影响较弱;在 Fluent 仿真软件中,当设定边界条件为速度入口和压力出口时,对于出口压力,只改变压力的大小,对压力场分布基本不产生影响,最后通过试验验证了仿真的正确性。     

水平弯管盐泥流动磨损仿真分析

盐泥为工业制盐流程中卤水净化工艺后产物，盐泥随意排放不仅污染环境，也会对资源造成极大浪费，需对盐泥进行无害化资源化处理。盐泥为固液两相流流体，对盐泥的无害化资源化处理需要管路的输送，为了探究盐泥在弯管中流动时对管道的冲蚀磨损速率，利用Fluent仿真软件对其进行分析。选用RNG k-?湍流模型和DPM模型，盐泥对弯管的冲蚀模型和颗粒碰撞恢复模型采用E/CRC冲蚀磨损模型和Grant and Tabaoff壁面碰撞恢复函数，考虑液固两相之间的耦合，对盐泥在水平弯管中的流动进行研究。研究结果表明：盐泥对水平弯管弯头压力分布场呈现为外侧压力大、内侧压力小，而速度分布场则与压力场恰好相反。盐泥颗粒与弯管内壁发生首次碰撞的部位在弯头外侧的出口段，一些颗粒还会发生多次碰撞。弯管内壁存在冲蚀磨损弯，弯头外侧磨损速率显著大于弯头内侧，而且磨损最严重的部位发生在弯头出口20°附近。     

薄膜节流器动静混合径向气体轴承性能

对薄膜节流器动静混合径向气体轴承进行理论研究与数值仿真,建立薄膜节流器内气体流动模型并进行简化,采用流体阻抗法将薄膜节流器的流量表达式并与气体轴承小孔节流流量表达式联立,使用牛顿迭代法对非线性气体雷诺方程进行处理,采用有限差分法对上述方程进行离散化进而求解含有薄膜节流器小孔节流气体轴承的雷诺方程,得到薄膜节流器的气体流量分配规律,进而获得有转速和零转速下轴承承载力。数值仿真结果表明,节流器气腔高度和节流器出口直径是薄膜节流器设计的关键参数,气腔高度越小,节流器出口直径越小,承载能力越大;使用薄膜节流器后,各节流孔的入气压力均有所降低,但是各孔之间的入气压力差增大,进而显著提高气体轴承承载能力。     

井下旋流除砂器结构设计研究

利用FLUENT流体计算软件,基于混合模型和雷诺应力湍流模型,采用单入口和单出口的几何模型,针对结构参数变化对除砂器分离效率和压力降的影响进行了数值模拟,得出了影响规律,并优选出最佳结构参数,可为井下旋流除砂器结构设计提供理论指导。     

充填输送管道冲蚀磨损分析

为研究高体积分数固-液两相流对输送管道的冲蚀磨损程度,采用计算流体力学（CFD）和固液两相流理论,建立冲蚀磨损及流场模型,采用欧拉模型中的稠密离散相模型（DDPM）,利用Ansys中的流体动力学模块,对输送管道中的颗粒流场特性和颗粒对管道的冲蚀磨损进行分析。结果表明,入口速度较低时冲蚀主要集中在水平管靠近出口附近,随着入口速度的增加,冲蚀区域逐渐移到弯管附近,且管道的最大冲蚀量有降低的趋势;冲蚀率的大小既与冲蚀速度有关,也与颗粒体积分数有关,当两者符合一定关系时,冲蚀率达到最大。     

内流式阀件中的空化抑制新方法探究

基于压力分布直接影响空化的基本观点,提出内流式阀件出口引流抑制空化的方法并设计了相应的结构。为了验证该方法的有效性和研究该结构抑制空化性能,建立了空泡群模型并利用CFD软件获得压力场和速度场信息,利用数值计算的方法对比分析了带改进阀腔结构和不带改进阀腔结构阀件的空化情况。结果表明：将出口压力引至节流口处可以达到抑制空化的效果;随入口压力增加,改进阀腔的抑制空化能力逐渐减弱,但最后趋于稳定;随出口压力的增加,改进阀腔的抑制空化能力逐渐增强,直至完全抑制空化。     

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。     

140MPa井口压裂四通管道冲蚀分析

压裂井口装置是页岩油开采过程中重要装置,而井口装置中的油管四通在开采中极易出现冲蚀磨损问题。针对四通管汇的冲蚀问题,基于creo模型和CFD方法,利用Fluent软件分析140 MPa四通管汇冲蚀影响。结果表明,四通管汇内壁冲蚀率随压力增大而增大,且内壁冲蚀现象严重区域为管汇交汇两侧与对应交汇连接处。     

于小孔节流空气静压止推轴承流场特性研究

小孔节流空气静压轴承一般都采用数值方法进行分析,数值方法求解过程中一般采用简化的N S方程求解,不能真实反映节流孔出口流场的真实特性。研究小孔节流形式的空气静压止推轴承的流场特性,建立小孔节流空气静压轴承模型,应用流体分析软件求解完整N S方程,并加入湍流模型求解,使计算结果更加准确。计算结果表明,气体流出节流孔后压力骤降且可能出现负压,压力骤降的值和气膜间隙成正比;在节流孔出口附近,气膜上下边界的空气流速小于气膜中间的流速,而且气体易与气膜上边界产生速度分离。     

基于Fluent探究污染颗粒对节流阀的冲蚀破坏

该文主要研究液压油中的污染物颗粒对液压节流阀的冲蚀破坏.该文基于Fluent DPM多相流模型探讨了油液流动方向、进口流速、颗粒物(等效)直径、颗粒物形状因子对液压节流锥阀的冲蚀破坏影响.研究结果表明:正向流动冲蚀破坏主要发生在阀芯密封面,造成"麻点"破坏;反向流动主要发生在阀芯根部,造成"环状"破坏;在颗粒物等效直径...     

Influence of boundary conditions and turntable speeds on the stability of hydrostatic oil cavity

The flow, bearing, and carrying capacity of the cycloidal hydrostatic oil cavity in hydrostatic turntable systems are numerically simulated, considering the rotation speeds of a turntable from 0 to 5 m/s and different boundary conditions. The vortex effect is weakened, and the stability of the oil cavity is enhanced with the increase in lubricant viscosity. However, the increase in inlet speed, depth, and inlet radius of the oil cavity causes the vortex effect to increase and the stability of oil cavity to reduce. With the increase in the oil film thickness, the carrying capacity of the oil cavity diminishes. The oil cavity pressure increases along the direction of the motion of the turntable; it is distributed unevenly because of the rotation of the turntable. With the increase in turntable speed, the location and size of the vortex scope in the oil cavity flow field and the strength of the vortex near the entrance gradually weaken and move away from the entry. The distribution of pressure is determined by the locations of the vortex. When the vortex is close to the wall, the wall pressure increases at its location. Otherwise, the wall pressure decreases first and then increases after the center of the vortex.     

多级降压调节阀流激振动特性分析

分析某管路系统多级降压调节阀的流激振动问题,仿真得到调节阀小开度、中等开度、全开3种工况下压力、速度、漩涡速度云图、压力脉动时域与频域特性曲线及流激振动频率范围.利用热流固耦合模态分析得到调节阀固有频率.将流激振动主频与固有频率相对比,验证调节阀工作可靠性.分析得出:随着开度增大,各级降压效果明显,大涡逐渐形成小涡,且...     

钻井液固液分离旋流器壁面磨损特性

针对石油钻井过程中,由于钻井液中泥沙等固体颗粒产生的冲蚀磨损导致的旋流器失效问题,采用CFD-DPM模型开展以非牛顿流体为钻井液时旋流器冲蚀磨损研究,探讨不同流速、稠度系数、流动性指数、含砂体积比和入口倾角对旋流器内壁冲蚀磨损的影响。结果表明：旋流器内壁磨损呈螺旋状,锥段处磨损率随着半径的减小而增大,底流口处是受损最为严重的部位;在流速5～15 m/s、含砂体积比1%～9%时旋流器的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,而高流速下最大冲蚀率与含砂体积比呈正相关;入口倾角的增大同时增大了向下的轴向速度,使得颗粒能更快地到达底流口减小了与壁面的接触,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随稠度系数的增大整体呈现平缓下降的趋势,随着流动性指数的增大而急速下降,流动性指数对冲蚀破坏的影响相比稠度系数更剧烈一些。     

Dynamic characteristics of an unsteady flow through a vortex tube

Dynamic flow characteristics of a counter-flow vortex tube is investigated using hot-wire and piezoelectric transducer (PZT) measurements. The experimental study is conducted over a range of cold air outlet ratios (Y=0.3, 0.5, 0.7, and 1.0) and inlet pressure 0.15 MPa. Temperatures are measured at the cold air outlet and along the vortex tube wall. Hot-wire is located at cold outlet and PZT is installed at inner vortex tube by mounting at throttle valve. The cold outlet temperature results show that the swirl flow of vortex tube is not axisymmetric. The hot-wire and PZT results show that there exist two distinct kinds of frequency, low frequency periodic fluctuations and high frequency periodic fluctuations. It is found that the low frequency fluctuation is consistent with the Helmholtz frequency and the high frequency fluctuation is strongly related with precession oscillation.     

考虑载荷模拟作用的高压弯头冲蚀数值仿真

在水力压裂过程中,地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下,弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损,极易导致管件发生断裂破坏,对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料冲蚀磨损试验,根据试验结果,基于E/CRC冲蚀模型构建一种考虑应力状态影响的新型冲蚀数学模型,所构建的新模型与冲蚀试验数据之间的准确度可达95%以上。采用计算流体力学离散相模型（CFD-DPM）,开展高压管汇件冲蚀性能的三维数值模拟,考察高压弯头在不同压裂工况下的冲蚀磨损程度及空间分布情况。结果表明：在固液两相流冲击下,主要冲蚀区位于靠近弯头出口处的弯头外侧,且管件的最大冲蚀率也位于该处;在弯头内侧二次流涡流的影响下,部分颗粒在流经弯头后会在下游直管内侧积聚,从而在这个区域造成次要冲蚀区;随着流动颗粒斯托克斯系数增加,主要冲蚀区面积增大,次要冲蚀区面积减小;此外,在嵌入新型冲蚀数学模型后,可观察到随着操作压力增大,高压管汇弯头部位的冲蚀磨损率明显增加。     

结构参数对压裂双弯头冲蚀及流致变形的影响*

双弯头管汇是水力压裂地面高压管汇系统中的关键部件,由于高压大排量携砂压裂液在其中多次强制转向,双弯头管汇长期遭受着严重的冲蚀磨损和流致变形。为改善管件冲蚀磨损状态,从管汇结构参数的角度研究其对冲蚀率的影响。采用计算流体力学(CFD)数值模拟,结合离散相模型(DPM)和流固耦合(FSI)方法,对双弯头结构管汇在工况条件下的流致冲蚀和变形情况进行综合分析,研究双弯头结构参数,如连接直管长度、管道内径及弯头间连接角度对冲蚀和变形的影响。结果表明:随着连接直管长度增加,冲蚀率先减小后变化不大,而结构变形程度逐渐增大,综合考虑冲蚀磨损和结构变形,双弯头之间的连接直管长度宜设计为管道外径的4倍;大口径管道的冲蚀磨损程度更低,但会带来更大的变形,因此双弯头管汇的管内径不宜过大或过小;当2个弯头间的连接角度为0°时,冲蚀和变形程度达到最小。     

高比转速双向泵马鞍区流动特性分析

为研究双向泵在正、反向运行时非稳定区的内流特性,以名以比转速为1600的双向轴流泵为研究对象,采用标准k-ε湍流模型对双向泵进行了正反向、多工况下的非定常数值模拟,比较了正、反向马鞍区内泵的内流特征及压力脉动变化情况,结果表明:反向时鞍型曲线出现的流量减小,马鞍区范围变窄;在所研究工况,正、反向运行时在叶片进口前靠近壁面处、出口后靠近轮毂处以及导叶内均出现了较大尺度漩涡,反向时,叶轮前的大尺度漩涡向上游移动,在轮毂后也形成了较大的回流区,同时,由于流场的非稳定特性,正向在1²、42、4⁵倍转频,反向在05倍转频,反向在0²倍转频出现了明显的压力脉动。     

台阶式斜篦齿封严压降与风阻温升数值分析

为研究转速、进口压力及齿隙和齿宽的比对斜篦封严压降与风阻温升特性的影响,建立二维阶梯式斜篦齿封严模型,对台梯式斜篦齿封严进行数值仿真计算,获得不同转速、进口压力及齿隙和齿宽的比下的进出口压差和风阻温升,以及最后一级齿隙处射流的温度和压力。结果表明：斜篦齿的背风面存在高温带,主要是由于旋转的摩擦效应、阶梯几何结构和2个大尺寸涡相遇处的掺混效应所导致;贴壁大尺寸涡与主流的动量交换随着转速的增加而增强,主流与齿腔大尺寸涡的动量交换随着转速的增加而减弱;风阻温升随着齿隙和齿宽的比的增大而降低,随着转速的增加而升高,但与进口压力的关系不明显;进出口压差随着转速的增加而增大,随着齿隙和齿宽的比的增大而减小;出口射流的压力随着进口压力的增加而增加。分别得到压差比和风阻温升系数的拟合式,拟合效果符合预期。     

基于CFD的节流阀防刺短节的流场分析

采用CFD三维流场分析软件对楔形节流阀防刺短节的流场进行模拟,研究防刺短节中流体的流速及压力变化。结果表明：在给定的边界条件下,流体经过防刺短节进出口端时,平均速度差基本不变,压强差在0.29～0.3MPa之间变化,最大速度（16.36m/s）发生在防刺短节出口壁面处（即合金头的下端部位）,合金头用硬质合金材料,此最大速度对其影响不大,故其不会受到较大的冲蚀。因此,在实际工况下,这种防刺装置可以正常使用。