基于变形补偿技术提高共轨高压泵泵油能力的试验研究

在有限元对共轨高压泵柱塞偶件径向变形进行仿真计算基础上,采用变形补偿技术设计出7种方案变形补偿柱塞偶件,在自制试验台上分别进行了密封性能试验、偶件变形测试及柱塞偶件载荷特性试验.试验结果表明,变形补偿是解决柱塞偶件超高压密封的有效途径;其中方案E偶件满足超高压下对密封性的要求,共轨压力为150 MPa时,高压泵容积效率可达88.21%.     

直径9.5米空气预热器热变形特点及改进

热变形是回转式预热器的关键技术问题。受热后回转式预热器的各部件都要产生热变形,因此,一个完整的密封系统应针对各部件的热变形特点进行设计。本文从大直径(φ9.5米)转子转预热器密封结构改进前后的运行实践出发,阐述了掌握热变形规律的重要性,该预热器原设计时未考虑上横梁的热变形,在试运行中暴露了一些问题,经过调查和测量,掌握了上横梁的热变形规律,对该预热器密封系统作了局部改进,并重新确定冷态预留密封间隙,和充分利用上横梁的热变形来吻合转子的热态蘑菇形曲面。该预热器经局部改进后,漏风系数为:△α甲=0.072,△α乙=0.084,折算成(美国ASME标准)漏风率为:A甲=0.051,A乙=0.06,密封性能达到国际先进水平。该预热器上横梁结构与英国豪登公司一致,其热变形规律对预热器的密封设计有一定的参考价值。     

单点疲劳载荷作用下的风电叶片振动特性研究

设计一套风电叶片单点疲劳加载系统,基于拉格朗日方程推导出单点疲劳载荷作用下的风电叶片振动数学模型,得到影响叶片振动特性的一系列因素。以一阶固有频率为0.92 Hz的风电叶片为被控对象,利用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,得到不同加载频率下风电叶片的振动特性。当加载频率为0.80、0.85 Hz时,加载点振幅均小于300 mm;当加载频率增大到0.95 Hz时,振幅达到较大值,约为400 mm,近似发生共振,能满足疲劳试验要求;当加载频率继续增大到1.00 Hz和1.20 Hz时,振幅反而衰减到220 mm和100 mm。最后进行单点疲劳加载试验,得出试验结果和仿真结果规律基本吻合,验证了数学模型和仿真模型的准确性。     

Z形直埋供热弯管的应力分析

利用ANSYS软件对直径1400mm的Z形供热直埋弯管进行了应力计算,建立了有限元模型,分析了影响Z形弯管应力变化的主要因素,并分别对补偿臂长度为1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4倍的变形段长度工况进行了数值模拟及分析,结果表明:直径1400mm的Z形供热直埋弯管在压力荷载和温度荷载共同作用下满足应力叠加原理;补偿臂长度小于0.7倍变形段长度时,弯管应力值迅速增大,工程中对于直径1400mm的直埋Z形弯管应尽量采用补偿臂长度大于0.8倍及以上的变形段长度,否则会增加管道运行的不安全性。     

高压共轨喷油泵漏泄量的有限元计算及试验研究

采用有限元分析及试验研究方法,对柱塞偶件在工作过程中的变形及偶件间隙的漏泄进行分析计算,完成了具有超高压下良好动态密封性能的柱塞偶件设计及试样加工。试验结果表明：补偿型柱塞偶件能使共轨燃油系统高压泵具有较高的容积效率。     

风电叶片玻璃纤维布铺层装备的运动学分析

针对风电叶片玻璃纤维布铺层过程的多自由度特性,开发一套自动化铺层装备。对布辊回转单元构建基于双坐标系的位姿变换矩阵,得到布辊的运动学模型,并获得影响铺层路径及速度的因素,可视化得到玻璃纤维布的铺层曲面轨迹。采用该装备进行现场铺布试验表明,叶片模具的实际曲面,仿真与试验的铺层路径轨迹误差不超过20 mm,速度误差小于1.5 mm/s,机构的试验误差符合玻璃纤维布铺层的技术要求,可为后续铺层控制算法开发奠定了理论依据。     

闸门有限元分析及其有无水工况下振动特性研究

应用数值模拟方法对秦淮新河节制闸门在现有布置型式下进行了整体及主横梁应力分布、位移变形程度的仿真分析。发现闸门整体最大应力为33.754MPa,最大位移为1.2962mm,二者都出现在底部,主横梁的最小应力均在中心处,左右边柱与主横梁1相连接的地方,数值同样达到最大值但最值区域很小。研究模态分析原理,使用模态分析方法,对闸门无水、有水状态下频率进行了计算,以探究水体对该闸门振动特性的影响。计算结果表明无水、有水状态基频分别为2.7454MPa、3.1746MPa,闸前有水时,闸门的振动频率出现了明显下降,增加了闸门振动的可能性,会对闸门的安全性和稳定性造成影响。通过有限元和模态分析对安全性进行了研究,提出了增强安全性的建议。     

人字齿轮承载接触分析的模型和方法

针对人字齿轮啮合特点,建立人字齿承载接触分析的模型.首先采用有限元方法计算得到工作齿面网格结点的柔度系数,通过插值获得啮合周期内全部瞬时接触椭圆长轴离散点的柔度系数.根据啮合周期内各接触位置轮齿啮合情况组成齿面接触点法向柔度矩阵,并通过叠加获得齿轮副的齿面法向柔度矩阵.考虑轴变形对齿面柔度矩阵的影响,将轴变形产生的附加矩阵叠加到齿面法向柔度矩阵中,从而获得齿轮系统的柔度矩阵.然后根据轮齿变形位移协调方程.引入力平衡条件和非嵌入条件,建立人字齿轮接触问题的数学规划模型,以一对试验人字齿轮为例,通过时承栽传动误差的比较.测量幅值与理论幅值分剐为0.451 669"和0.43",二者相差很小,验证了所建模型的正确性.     

拉索式垂直轴风力机结构分析

轻量化是垂直轴风力机设计的主要内容。垂直轴风力机叶片与叶片回转面垂直,叶片转动产生的离心力与叶片长度方向垂直,离心力对叶片受力和变形影响很大,叶片容易产生弯曲变形。要尽量减轻回转件的重量,减少离心力对叶片变形的影响。针对该情况提出了一种拉索式垂直轴风力机设计,通过外伸横梁实现在叶片内外两侧同时用拉索拉紧叶片,使叶片固定在横梁上,减少了钢制刚性横梁的使用,极大减少了垂直轴风力机回转结构的重量,达到了垂直轴风力机轻量化目的。分析了拉索式垂直轴风力机的结构特点,对拉索施加合适的预紧力的计算提出仿真要点。     

网格变形技术及其在能源装备数值仿真中的应用

网格变形技术是近年来大型能源装备(如燃气轮机)几何处理及数值优化设计等领域的研究热点，具 有灵活性高、不需要重新划分网格等优点，因此受到国内外学者的重视。网格变形技术在基于数值仿真的能 源装备研发中有着广泛应用。根据现有的研究进展，本文总结了当前网格变形技术的分类和各类变形技术 的变形原理，并分析了不同变形方法的优缺点，展示了网格变形技术在燃气轮机等能源装备部件优化、叶片 冷热态转换、模型修改等问题中的应用。最后，本文展望了网格变形技术在能源装备领域的未来研究方向和 亟需攻关的关键难题。