润滑脂在钢管中流动的壁滑移研究

通过理论分析与实验研究，首次证实了管内流动的润滑脂在所实验的剪切速率范围内均有壁滑移现象；根据润滑脂的分子结构分析了壁滑移产生的机理；由实测数据，根据Mooney方法按边界层理论得出了壁滑移速度的大小；分析了剪应力、管径等对壁滑移的影响；在对Robinowitsch-Mooney方程进行改进的基础上，建立了扣除壁滑移后的流动模型和流变模型；讨论了壁滑移对管道流动的减阻效果和弹流润滑的作用．     

润滑脂在钢管中流动的壁滑移实验和研究

根据Mooney方法按边界层理论建立了研究管道流动的两个基本公式:壁滑移速度是由管壁的粗糙度和材料决定,不随管径变化;扣除壁滑移后的真实流变模型与管径无关.研究了润滑脂粘弹性、触变性、壁滑移等因素对流变特性的影响,研制了适宜壁滑移研究的高精度管流流变仪,制定了合理的实验步骤和测试方法,尽量消除其他因素的影响,分离壁滑移流动;在3种直径的钢管中进行流变试验,验证了两个基本公式,建立了适应任一管径流动阻力方程,计算各种管路的压降;证实了管径越小减阻效果越好,但管径小流动阻力大,应合理选择管径;减阻效果还与壁滑移速度成正比,提出了研究管壁与壁滑移速度关系的新课题.为在润滑脂集中润滑系统中研究管道输送特性提供了理论和实验基础.     

润滑脂在钢管中含壁滑移流动的阻力特性

以符合Herschel-Bulkley流变模型的润滑脂为试样,以在钢管中的壁滑移实验为基础,系统研究了阻力特性．通过含壁滑移的流动方程研究了壁滑移减阻,得出管径越小、壁滑移速度越大减阻效果越好的结论,为在集中润滑管道输送系统设计中合理地选择管径、管壁材料等提供了理论和实验依据;用量纲分析图解和近似解两种方法,求解了Herschel-Bulkley流动方程的阻力,并通过三维优化计算使得近似解与精确解偏差较小,使得近似解更加实用;推导了层流向紊流转变的判据和转变点速度的临界值．     

伯式中动能修正系数α_k理论值与实验验证分析

通过功能原理导出了伯努利方程,说明了该方程中的动能项必须加以修正,又经实验数据计算,验证了伯努利方程式在湍流状态下动能修正系数αk趋向于1,与理论吻合。并指出了工程中的流体可依实验数据确定其动能修正系数αk。     

具有正弦波模型间隙流动的研究

把粗糙表面简化为近似正弦波形状的平面模型,研究了平面粗糙度对缝隙流动的影响。通过对高频正弦粗糙表面模型建立N-S(Navier-Stokes)方程和液流连续性方程,采用逐步迭代法求出一级和二级压力、流速分布规律,以及适用于光滑表面、粗糙表面的流量公式,并求出表面粗糙度对流量影响的流量修正系数。实验结果与理论计算结果基本吻合。     

宾汉流体湍流流动的理论研究

依据宾汉流体本构方程,建立了适用于求解宾汉流体湍流流动的控制方程。采用压力加权校正算法,实现了宾汉流体速度场与压力场的关联。在理论研究基础上,对圆管内宾汉流体湍流流动进行了数值研究,取得了与已有的实验结果吻合较好的结果;同时,对直圆管内宾汉流体屈服应力和塑性粘度对湍流流动的影响进行了探讨。     

速度滑移对液静压轴承油膜微流动影响敏感度

为了使液体静压轴承油膜性能的研究更加准确,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和有限差分方法,研究了液体静压轴承间隙油膜微流动的速度滑移现象及其对轴承性能的影响,并定义敏感度物理量对影响程度进行评估.在传统油膜流动假设条件基础上,引入Navier速度滑移边界条件对传统的Reynolds方程进行修正,通过有限元差分方法求解修正后的Reynolds方程,采用梯形积分公式求解轴承承载力等性能参数,对速度滑移影响的轴承性能的敏感度做出定量和定性分析.研究结果表明:油膜压力分布、轴承的承载力、动刚度及油腔流量等轴承性能对速度滑移都有一定的敏感性.最大油腔压力随滑移系数的增加而减小;速度滑移在一定程度上提高了轴承承载能力和油腔流量,但同时降低了轴承动刚度,流量对速度滑移的敏感度最大达到100%.     

双加速平板引发的一类新的黏弹性流体流动问题的解析解

双板滑移对不可压缩黏弹性磁流体流动的影响,由分数阶本构方程和不可压缩流体动量方程,建立了控制方程,利用黎曼-刘维尔分数阶导数的拉普拉斯变换方法,得出流体速度和剪切力的解析解,讨论了分数阶导数参数、哈德曼数、滑移系数等对流体速度的影响.     

车用发动机润滑油流动特性研究

为提高车用发动机的润滑效果,建立一套用于研究流体在管路中流动特性的实验系统.基于Bernoulli方程等,研究了三种润滑油的流动摩擦系数、管件出口流量系数、能量损失系数.研究表明,在雷诺数为10〈Re〈140范围内的流动特性参数实验系统是有效的和适用的,可以为预测和深入研究对应管路中流体的流动特性提供基础．     

考虑边界层堵塞的离心泵滑移系数修正

通过分析滑移系数两种定义形式的不同,可以得到流动滑移量是滑移系数计算的关键.考虑由粘性效应引起的边界层堵塞的影响,由边界层理论对离心泵叶片表面的边界层进行求解,计算出边界层位移厚度,从而对叶轮流动滑移量进行了修正,使滑移系数的计算更为精确.通过对一组离心泵的滑移系数和扬程的实际计算,结果表明：由于叶轮表面边界层堵塞的影响,使滑移系数计算值减小,使计算出的理论扬程和实际扬程也相应减小,与实验值更为接近.     

试论输液管道的振动和稳定性

本文从理论上探讨置于弹性基础上、受轴向力的输液管中流体诱导管柱的振动,导出了确定输液管振动的频率方程,讨论了管内流体和轴向力对输液管的振动和稳定性的影响,给出了确定临界压力和流速的理论公式。     

SV型静态混合器传热性能研究

根据SV型静态混合器内流体流动特点,将能量方程应用于波纹通道在混合管壁上形成的各未充分发展的传热边界层,求得无量纲温度解析式,再由该式推出传热准数的无穷级数表达式。最后将这个无穷级数用图表的形式绘出并用曲线拟合的方法得到实用的传热准数计算式。     

细长孔液阻特性实验公式的修正

液体流动阻力特性可以用液阻特性指数表示。通过分析和计算,对液阻特性指数的实验公式进行了修正。经过实验论证,修正后的实验公式与理论分析是一致的,从而解决了流体动力控制中长期以来被忽视的一个问题。     

钢骨混凝土结构构件滑移性能研究

在钢骨混凝土结构中，交接面相对滑移是影响构件受力性能的一个重要因素，通过4根钢骨混凝土梁的试验研究，分析了钢骨与混凝土交接面的滑移性能，得到梁端滑移与荷载关系曲线，从理论上建立了钢骨混凝土受弯构件的交接面相对滑移微分方程，得到了不同工况下的适合于设置和不设置剪力连接件的钢骨混凝土受弯构件的通用滑移计算公式，并通过试验对其进行验证，理论计算结果与试验结果吻合良好。     

新型外包钢-砼T形截面组合梁滑移性能研究

在新型外包钢-砼T形组合梁中,交界面相对滑移是影响构件受力性能的一个重要因素。为研究其交界面相对滑移性能,通过3根足尺新型外包钢-砼组合梁的试验研究,得到组合梁不同截面的荷载-位移、荷载-滑移关系曲线。根据试验结果分析了新型外包钢-砼组合梁交界面相对滑移的发展过程和分布规律,从理论上建立了新型外包钢-砼组合梁交界面相对滑移微分方程,得到了组合梁交界面相对滑移量的计算公式,并通过试验数据对其进行验证,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

用动能经济方法确定排灌泵站的经济管径

根据动能经济方法的经济管径公式,选定各项参数,对常用的管材进行了经济管径的计算,给出了不同管材的经济管径与设计流量、年运行小时数的关系。     

Experimental Investigation on the Dynamics of Pipes Conveying Fluid Based on Strain Gauge Test

基于应变测试的输流管动力学特性实验研究

赵云龙,车驰东,周勇

（上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院）

创新点说明：

在假设流体阻尼和结构阻尼的基础上,推导了简支输流管道弯曲振动方程,同时计入了流动及科氏加速度的影响,并利用伽辽金法对方程进行求解。随后,基于应变测试的方法对空管和输流管分别进行了模态识别,并测量了流体的等效粘性阻尼系数。

研究目的：

船舶管路系统为船舶动力系统提供工作所必须的水、油等,其动力学特性对于船舶动力系统的可靠性及船员的适居性有很大的影响。本文对输流管的动力学特性进行分析,为输流管道的可靠性研究提供理论依据

研究方法：

本文的理论分析采用了伽辽金法,实验是采用应变测试的方法

结论：

输流管的固有频率和阻尼比均小于空管,但两者振型区别不大;管道的初始形变大小对于结构的阻尼比和流体等效粘性阻尼系数的影响很大;在大变形下,流体的存在会减小系统的等效阻尼。

关键词：输流管;模态识别;应变测试;阻尼比