带电水冲洗打击力特性及清洗效率仿真研究

为了更好地完成带电水清洗作业,提高带电水清洗的效率,通过流体仿真软件FLUENT对水射流打击力进行仿真研究。分析了大、中、小水冲3种典型喷嘴在不同进口压力和靶距下的打击力特性;分析冲洗角度对清洗效率的影响以及打击力与流量和功率之间的关系。结果表明:水射流打击力随进口压力增加而增加,随靶距增加而降低;冲洗角度会改变射流特性,影响清洗效果;通过增加进口压力来提升打击力比通过增大喷嘴直径更经济。     

扇形喷嘴的射流特性研究

利用Fluent软件对扇形喷嘴流场进行了可视化仿真,分析计算了冲洗压力对射流性能的影响,并且分析了打击距离和打击角度对清洗效果的影响,从而有助于确定更为合理的射流参数。结果表明:随着入口压力的增大,流量和打击力都显著增加;对某一特定规格的喷嘴而言,打击角度为15°时较为合适。     

基于CFD的清洗用扇形喷嘴清洗参数研究

扇形喷嘴因其均匀的扁平射流能提供其较大的清洗面积而被广泛应用在工业清洗中。打击力和动压是衡量清洗效果的重要参数,合理的匹配喷嘴直径、压力、流量,能更有效、更节能地进行清洗作业。在建立了扇形喷嘴及其外流场的三维模型的基础上,运用FLUENT的VOF两相流模型对不同出口直径的扇形喷嘴在不同压力下的打击力、动压进行了比较分析。结果表明:喷嘴直径和压力的增大都会使打击力增大,但不是二者越大打击力的增大的幅度就越大;同一个扇形喷嘴,射流压力在1~21 MPa之间,打击力会随着压力的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如3 mm喷嘴射流压力从1 MPa提升到2 MPa射流打击力增加率为101%,但从20 MPa提升到21 MPa射流打击力增加率只有5%;相同的射流压力下,扇形喷嘴出口直径在1~3 mm之间,打击力会随着出口直径的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如射流压力为2.5 MPa喷嘴出口直径从1 mm提升到1.5 mm射流打击力增加率为118%,但从2.5mm提升到3 mm射流打击力增加率只有42%。     

基于CFD的液氮消防喷嘴两相流数值分析

为了研究液氮消防喷嘴的射流特性,对氮气和水混合喷射的两相流喷嘴建立数学模型和几何模型,利用计算流体力学的方法对气液两相流射流流场的速度、压力、密度等物性参数进行数值模拟仿真分析。并改变喷嘴的入口、出口以及总长度等参数进行仿真,对比不同参数时的射流速度,从而得到喷嘴的最佳尺寸参数。压力仿真云图的结果表明,喷嘴弯折处易出现负压,因此在设计时应将喷嘴设计成曲线型。     

低压自激振动空化喷嘴射流特性研究

自激振动喷嘴兼有空化射流和脉冲射流的双重优点,利用FLUENT对喷嘴进行射流特性计算,优化得到适合于低压水冲洗系统的自激振动喷嘴结构参数。结果表明:所设计的低压自激振动喷嘴可以产生空化射流效果,当出口直径d=3 mm、谐振腔长度L=6.3 mm、锥角θ=30°时,喷嘴空化发展速度快,适宜于近距离空化清洗;锥角θ=60°时,空化效应发展较慢,射程相对较远,适宜于远距离的空化清洗。研究结果为低压自激振动空化喷嘴的结构设计提供了参考。     

磨料射流喷嘴压力场与速度场的研究

为提高磨料射流抛光加工过程中的可靠性和效率,对在磨料射流加工中起到重要作用的喷嘴进行研究具有重要的意义。该文在分析喷嘴射流机理的基础上,针对典型的喷嘴进行仿真研究,得到了喷嘴内部压力场和速度场的分布情况,同时采用有限元对喷嘴结构参数进行数值模拟分析与比较,得出不同结构参数对于流体性能的影响。最后对该仿真方法的可靠性进行了实验验证,并给出了误差率,证明了在该文中所使用的仿真方法具有可靠性,为进一步研究磨料射流喷嘴提供了实用的价值和有效的方法。     

面向大平面光学玻璃的射流抛光喷嘴设计

射流抛光是应用于先进光学制造业的一种新的加工方法,喷嘴是射流抛光设备的重要元件。传统的针形喷嘴加工效率较低,不能满足大平面光学玻璃的加工需求。为此,设计了新型喷嘴以提高射流抛光效率,对不同结构参数的喷嘴进行了数值模拟。模拟结果表明:新型喷嘴可满足大平面光学玻璃的加工需求;选择较小的喷嘴出口宽度、较大的喷嘴收缩角度和收缩段长度可有效地提高射流抛光的加工效率。     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

钢轨高压水除鳞过程射流冲击流场及冲击压力分布研究

根据钢轨异型坯断面形状、万能轧制过程高压水除鳞装置设备参数以及除鳞喷嘴的位置和特点,结合钢轨万能轧制规程确定了冲击靶距、除鳞时间和喷嘴出口速度等参数,并基于Fluent软件建立了60 kg·m-1重轨高压水除鳞过程二维模型并完成了射流冲击过程流体流动场和冲击压力仿真。得到了单喷嘴和双喷嘴射流冲击下射流体积分数、高压水速度矢量分布以及轨腰、轨底和轨头表面的冲击压力分布,并且分析了冲击靶距、喷嘴数量和喷嘴出口速度等参数对钢轨异型坯表面冲击压力分布的影响。研究结果表明这种压力在喷嘴中心处最大,向边缘处逐步减小;同时受断面形状和喷嘴布置状况影响较大。     

高压水射流在铝板带清洗设备上的应用

介绍了铝板带清洗原理及高压水射流喷射距离的选择,通过对打击力进行理论分析,建立了打击力的计算公式,从而找到提高清洗效果的途径;对清洗机组设备结构与工艺过程进行了介绍,总结了铝板带的高压清洗系统节水、节能、提高洗净率的方法;文中给出了入射角、压力、喷嘴结构、喷射距离、喷流角度等实用参数选择的原则和方法,具有实用价值。     

液化石油气罐车节水清洗的射流参数研究

通过对液化石油气(LPG)罐车内壁污垢的形成机制及物性参数研究,确定了上下层污垢的主要组成成分,并提出了一种可有效降低除垢射流门限压力的新型节水节能清洗方式。采用建立除垢力学模型加实验验证的方法确定了最佳射流水力参数。借助FLUENT流体仿真分析软件,对不同射流靶距和入射角度下的射流打击力进行了对比试验研究,优选出可发挥高压水射流最大清洗效率的靶距为85 mm,入射角为10°,为后续节水清洗新技术的深入研究提供了一定的理论基础,并对相应清洗系统与设备的研发具有一定的参考价值。     

高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人的研究

为了保障电力安全输送,污秽绝缘子的清扫以及零值绝缘子的检测是高压输电线路维护的日常工作。针对目前以人工登塔为主的作业方式,提出了一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人,它携带清扫机构和检测装置,能够在沿绝缘子串自动攀爬时实现对绝缘子的带电清扫与检测工作。介绍了机器人的主要机械结构,阐述了其工作原理。通过理论计算和Adams仿真,确定了主要机构的驱动力,并选择了适当的电机。该机器人结构简单,操作方便,为今后的实体样机奠定了基础。     

绝缘子智能水冲洗装置伺服驱动系统动态性能研究

为了提升绝缘子水冲洗的准确率和作业效率、降低操作人员的劳动强度，根据冲洗系统组成原理，设计一套智能水冲洗装置。建立传动系统动力学模型以及伺服控制系统模型，对系统动态响应进行分析，找出影响其动态特性的主要因素。根据时变速度环增益的方法，优化伺服系统的比例积分微分（PID）控制方案。通过仿真得到系统优化后的振动特性曲线，对比发现，系统初始响应时间缩短了19.76%。最后通过搭建现场实验装置进行验证，系统初始响应速度提高了16.1%，最大振幅降低了8.6%，波动时间缩短了10.2%。结果表明:在绝缘子冲洗过程中，时变速度环增益的优化控制方案能够有效降低智能水冲洗装置的振动振幅，缩短系统的响应时间，提高系统的稳定性。     

基于AMESim的泵车水泵液压系统流量匹配装置设计与研究

清洗水泵是泵车上必不可少的装备,水泵实际须配的功率很低(约3 k W),而泵车发动机功率很大(287 k W),现所有泵车水泵的液压系统,均采用定量泵-定量马达系统,在发动机高速运转、定量齿轮泵系统流量很大时,水泵将泵出高压水,而发动机怠速、系统流量低时,系统基本没法正常泵水工作。针对此问题,提出了一种定量泵-定量马达系统流量匹配的设计方法,该方法能保证水泵系统在泵车发动机从怠速到全速各工况下,均能正常工作、泵出高压水,并且利用AMESim软件,建立流量匹配装置的仿真模型,对流量匹配装置工作的动态特性进行仿真分析。仿真结果表明,该系统的动态工作性能完全满足设计的要求。     

基于PLC控制器的复合绝缘子憎水性全自动检测系统设计

针对复合绝缘子离线检测多采用高压打压实验,很少考虑绝缘子憎水性等级,且检测工作多由人工完成等问题,以PLC和工业机器人为核心,设计一款多工位全自动复合绝缘子憎水性检测系统。系统由上位机、工业机器人和检测机三部分组成。为实现多工位检测目标,设计了可同时夹持4个复合绝缘子的工业机器人末端执行器。与此同时,通过检测机底部盘形分度运动装置以及顶部安装摄像机用二轴运动平台的相互配合,实现复合绝缘子憎水性图像的提取。所设计系统实现了全自动化、标准化作业,代替了高压环境下的人工作业,提高了检测的安全性及有效性,提升了检测效率,具有较高的推广应用价值。     

合成绝缘子的超声检测方法

提出以临界角入射的纵波检测合成绝缘子横截面上裂纹。在模拟绝缘子芯棒的断裂过程中，用超声探测裂纹的大小和扩展速度来评价绝缘子的质量和各类材料绝缘子的承载能力，从而研究合成绝缘子可能发生的内绝缘故障以及发展机理。阐述了超声检测的理论依据，试验结果说明该方法可用于检测合成绝缘子芯棒裂纹。     

铁路绝缘子干冰清洗喷枪优化研究

喷枪结构是干冰清洗系统重要部件之一,喷枪性能高低将直接决定系统的性能。通过对比直通型与文丘里型喷枪的特征,选择文丘里喷枪作为原型,通过理论结合Fluent离散相模拟,对文丘里喷枪进行分析,得到各几何参数变化时对气流和颗粒相的影响,同时通过改变喷枪气道收缩段长度、收缩角、喉管直径、喉管长度、扩展段角度及长度等参数及其耦合影响来对喷枪进行优化,最终设计出适合于高寒、高污染、带电作业安全要求高等工况的接触网棒式绝缘子干冰清洗的喷枪几何结构,能够满足高压电场中远距离清洗的要求,为今后接触网绝缘子干冰清洁提供参考。     

基于随机振动响应谐振频率偏移的绝缘子无损检测方法

针对电力系统绝缘子安全检测需要,提出一种基于随机振动响应谐振频率偏移的绝缘子无损检测方法。利用Abaqus有限元仿真软件,进行了绝缘子振动模态和随机振动响应分析。根据支柱陶瓷绝缘子断裂位置多发生在其上下法兰附近的实际情况,对无缺陷绝缘子和上、下法兰区有裂纹绝缘子的随机振动响应进行了数值仿真和检测试验研究。结果表明,可以通过绝缘子随机振动响应的谐振频率偏移进行绝缘子无损检测,即上部法兰区的裂纹会导致谐振频率向高频偏移,而底部法兰区的裂纹会导致谐振频率向低频段偏移。在此基础上,通过数值仿真研究了裂纹深度对谐振频率偏移的影响。