转套式配流系统内部流场空化现象研究与分析

针对转套式配流系统工作时流场内部局部压力降低,产生低压区以及出现低于绝对零压的现象,本文利用空化模型模拟流体的压力分布,并分析了空化对系统的影响。同时,对空化产生的机理与模型进行分析,根据转套式配流系统的结构特征建立流体模型,根据仿真要求对配流系统流体域进行参数设置,并在仿真过程加入空化模型,设置流体饱和蒸汽压。仿真结果表明,配流系统工作过程中在高压区向低压区的过渡位置出现了空化现象,气泡被带入低压区,对配流系统元件的气蚀现象不明显,但会降低容积效率,说明空化对配流系统造成一定影响。该研究对进一步研究容积效率指明了方向。     

往复柱塞泵转套式配流系统的水润滑分析

针对往复柱塞泵转套式配流系统中转套与泵体间的润滑问题,本文将摩擦副当作特殊的滑动轴承,耦合Fluent软件和Fortran编程方法进行数值模拟,对往复柱塞泵转套式配流系统水润滑进行分析。预设偏心率和转套与泵体圆心连线水平方向夹角的初始值,利用Fluent自定义函数,采用动网格和滑移网格技术,求得该配流系统的整体流场;随后将求得的泵腔内流体对转套的压力以及弹簧力的合力作为转套与泵体间润滑膜的外载荷,利用Fortran编程求得该外载荷对应的偏心率与偏位角;根据求得的偏心率与偏位角和预设值之间的误差,松弛迭代偏心率和设定的夹角直至达到收敛精度,最后对3个时刻下的偏心率和偏位角进行分析比较。分析结果表明,该研究可有效判断出不同时刻下转套与泵体间的润滑状态。本文为往复柱塞泵转套式配流系统的润滑设计提供了有效可行的方法。     

入口压力与转套式配流系统空化特性关系研究

针对转套式配流系统的容积效率下降所产生的振动和噪声,本文主要对凸轮槽型线及入口压力与转套式配流系统空化特性之间的关系进行研究。提出了4种凸轮槽型线,建立了配流系统的Singhal空化模型,并在YST380W型液压综合实验台上进行空化特性仿真实验。仿真结果表明,线性型线空化现象最弱,增大入口压力,线性型线的空化强度最低,样条型线下降趋势最明显;空化占比随入口压力的增大而减小,线性型线的空化占比最低,配流口处样条型线空化占比降低趋势明显,泵腔中样条型线和反正弦型线凸轮槽下降幅度较大;容积效率均随入口压力升高单调递增,线性型线的容积效率最高,且始终保持在92%以上。实验容积效率变化趋势与仿真模拟时基本一致,由于加工误差及转套与油壁之间强剪切作用等因素,实验数据略低于仿真模拟,最大误差为3.2%,在允许范围内。该研究为转套式配流系统的进一步优化设计提供了理论基础。     

往复柱塞泵转套式配流系统润滑性能研究

针对阀式配流系统存在噪音大、成本高、结构松散等缺点,本文耦合了Fluent软件和Fortran编程的方法,对往复柱塞泵中转套式配流系统润滑性能进行研究。将该配流副视为特殊的滑动轴承,讨论在不同时刻下,半径间隙对润滑膜最小膜厚的影响和宽径比对润滑膜承载能力的影响。研究结果表明,在3个时刻下,最小膜厚随半径间隙的增大而减小;承载能力随宽径比的增大而增大,当宽径比从0.75增加到1.4时,润滑膜的承载能力显著增加,但当从1.4增加到1.5时,承载能力增加不显著,因此,求得给定工况下半径间隙和宽径比的最佳取值区间为1.25～1.4。该研究为往复柱塞泵转套式配流系统的配流副润滑设计提供了方法。     

转套式配流系统闭死角对工作脉动的影响研究

为了降低转套式配流系统在转换过程中出现的冲击现象和噪声,本文根据配流系统配流特征,分析了泵腔在两个阶段中闭死升压和降压的数学模型。同时,为改善配流系统工作中液压冲击现象,选取最佳闭死角,并利用仿真软件Fluent,对配流系统工作循环中流量和压力变化进行数值模拟。仿真结果表明,当闭死压缩角为3°时,对流量特性及泵腔压力脉动的影响最小,且最接近理论分析;在任意膨胀阶段,泵腔内部都出现了不同程度的空化现象,且膨胀角越小,流量脉动越大,综合考虑膨胀角选取2°最合适。该研究为转套式配流系统确定闭死角的大小提供了理论依据。     

先导式电液配流系统的动态特性

为了实现往复式压缩机排气量的无级调节,满足气量调节对配流过程响应快速性和平稳性的要求,提出基于双阀结构的先导式电液配流系统.建立压缩机吸气和回流过程中的配流气阀动力学模型,通过联合仿真研究主要设计参数对电液配流系统动态特性的影响.研究结果表明:电液执行机构的压力飞升和卸压速率是影响气阀动作快慢的关键因素;所设计的配流系统中气阀开启和关闭滞后时间均小于10ms,气阀响应速度显著提高;在供油压力为10MPa、阀片行程为2mm的条件下阀片与阀座和行程限制器的撞击速度分别为0.214和1.35m/s,充分满足可靠性许用要求;气阀动作试验曲线与仿真结果拟合程度高,所述联合仿真模型可以作为电液配流系统性能分析的研究平台.     

先导式电液配流系统的动态特性

为了实现往复式压缩机排气量的无级调节,满足气量调节对配流过程响应快速性和平稳性的要求,提出一种基于双阀结构的先导式电液配流系统.建立压缩机吸气和回流过程中的配流气阀动力学模型,通过联合仿真研究主要设计参数对电液配流系统动态特性的影响.研究结果表明：电液执行机构的压力飞升和卸压速率是影响气阀动作快慢的关键因素;所设计的配流系统中气阀开启和关闭滞后时间均小于10 ms,气阀响应速度显著提高;供油压力10 MPa、阀片行程2 mm条件下阀片与阀座和行程限制器的撞击速度分别为0.214和1.35 m/s,充分满足可靠性许用要求;气阀动作试验曲线与仿真结果拟合程度高,所述联合仿真模型可以作为电液配流系统性能分析的研究平台.     

CPICP阀式配流系统工作特性的实验研究

提出了约束活塞型内燃式水泵的概念和它的工作原理,对其阀式配流系统进行了动力分析。为了证实仿真模型可以作为约束活塞型内燃式水泵性能分析和其它系统性能比较的依据,对其阀式配流系统的工作特性进行了实验研究,并对此阀式配流系统工作特性的实验结果和仿真结果进行了对比分析,分析结果发现误差在6%以内。实验表明,在油门开度相同的情况下,随着转速的增加,出水阀的压力变化平稳,而出水阀的流量明显增加;在转速相同的情况下,随着油门开度的加大,出水阀的压力明显增加,而出水阀的流量变化不大。实验结果与仿真结果非常接近,可以说明有关的理论分析计算是正确的,仿真模型可以作为约束活塞型内燃式水泵性能分析和其它系统性能比较的依据。     

电站锅炉调节阀管配系统流场特性的数值分析

分析某火电机组储水罐调节阀在运行中出现的阀后配管端盖损坏问题,建立该调节阀和配管的计算流体动力学模型,利用CFD软件CFX对其进行两相流流场特性分析.结果表明,调节阀在节流口处发生了强烈的汽化现象,导致配管底板处冲蚀力较大,汽蚀冲击现象严重,分析结果与实际破坏情况相符.结合分析改进了调节阀配管系统结构,并对改进后的结构进行流场数值模拟,结果表明,在配管底板处流场速度降低近70%,汽相体积减少90%以上,汽蚀冲击现象减弱,分析结果可供该类阀门和配管设计参考.     

基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。通过控制相同风速、变化不同输沙率进行落沙,以此形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场,并与净风工况相比较。试验结果表明：沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙质量浓度沿高度方向的分布特征直接影响了各高度处风速和湍流强度的大小,沙浓度越大的高度处对风速的削弱程度越显著,且对湍流强度的增强程度越大。     

湍球塔内三维流场的数值计算

采用ｋ－ε双方程紊流模型对湍球塔（ＴＣＡ）内三维流场进行了数值模拟,并对塔内复杂结构如整流板、湍球层、底部液面及其它不可流通区域进行了合理的处理。计算结果与试验结果基本相符合。本文的计算程序可为ＴＣＡ的设计及保证其长期安全经济运行提供理论依据。     

配流轴的摩擦扭矩特性研究

以径向力不平衡结构配流轴和径向力全平衡结构配流轴为研究对象,深入分析了液压马达配流轴的摩擦力矩特性,建立了配流轴摩擦力矩数学模型,并进行了仿真研究,发现配流轴的摩擦力矩随液压马达配流轴的结构参数和转速变化.     

配流轴的摩擦扭矩特性研究

以径向力不平衡结构配流轴和径向力全平衡结构配流轴为研究对象，深入分析了液压马达配流轴的摩擦力矩特性，建立了配流轴摩擦力矩数学模型，并进行了仿真研究，发现配流轴的摩擦力矩随液压马达配流轴的结构参数和转速变化．     

定转子式均质机特性分析与流场可视化研究

分析了定转子式均质机的剪切与能量分散特性,通过实验得到了颗粒分散粒度、能量分散率及转子转速之间的关系,进行了流场的可视化实验研究.     

双级对转压气机流场分析研究

以设计的某对转压气机级为研究对象,应用F INE/TURBO和CFX软件研究了设计转速、典型工作状态下该压气机的性能和流场细微结构,为进一步优化对转压气机叶片设计提供了依据。计算结果表明:在压气机中反向旋转转子叶片布局设计较好的前提下,对转技术可以在较小的空间里实现较高的压比,从而大幅度提高发动机的推重比;文中给出的对转压气机设计局部流场结构还未达到最优,三维叶片还需要进一步改进,主要表现在一级转子根部和尖部附面层较厚,并伴随有分离现象;二级转子尖部分离流动强烈,使得下游叶片来流发生较大畸变;出口导叶设计尚不理想,集中表现为在根部和尖部有较弱的分离流。     

自由下落非均一粒径颗粒流的流场特性

利用DPM-CFD模型对非均一粒径颗粒流自由下落过程中气流速度的分布规律、颗粒的扩散和运动特性进行了研究,模拟结果与实验及理论吻合良好.研究发现,空气在轴心处形成射流,其周围有漩涡产生;气流速度沿径向先减小后增加,之后再次呈现下降趋势,在轴心处速度最大,且沿轴向增加;颗粒物浓度沿径向减小,扩散半径随粒径减小而增加;随着颗粒流的下落,颗粒速度的增幅由快到慢,逐渐趋于平缓;在小颗粒中混入大颗粒可使小颗粒沉降速度减小.     

基于流固耦合的风力发电机周围流场特性分析

为了提高风能利用效率,合理设计风电场,基于ANSYS Workbench有限元仿真平台以水平轴风力发电机为研究对象,在额定工况条件下对风力发电机周围流场特性进行了流固耦合分析,得到了风力发电机尾迹及叶片附近旋转域流场的风速、风压分布.结果表明:在风力发电机后不同距离的截面处,其湍动能沿竖直方向均呈现“M”型变化趋势;在水平方向上,部分流经叶片的空气产生了旋转,并具有向四周扩散的现象;在叶片旋转域中,沿叶片径向其风压与风速不断增大.     

轴向柱塞泵静压支承式配流摩擦副的分析与实验

本文对具有三角阻尼槽的平面配流摩擦副的静压支承油膜进行了理论分析和实验研究。并分析了油膜的静态和动态特性。还实测了摩擦副间形成的静态和动态油膜厚度,并与解析解和数值计算解进行比较,获得了很好的吻合。通过在不同压力和油温条件下的实验,分析了供油压力和供油温度不同时对油膜产生的影响。