基于Eulerian模型有机硅流化床变径筒体的数值模拟

压降是有机硅流化床反应器重要指标,压降越小,硅粉颗粒的流态化越充分,流化床反应器的压降与筒体的设计有关。运用Eulerian模型对变径式流化床反应器筒体内部流场进行模拟,模拟结果表明,当筒体的的下段变径角度控制在16°～20°,上变径段角度在10°～14°时,筒体内的压力变化较为平缓,筒体内的压降较小,颗粒在筒体内能充分地流化。本文的研究为变径式有机硅流化床反应器筒体的设计提供了基础。     

基于Fluent变径碳化塔变径段布局方式的研究

对于气液相流量差异较大的塔设备,通常采用变径塔来改善塔内的流场分布。采用CIEM CDF划分网格,运用fluent软件对4中变径碳化塔内的流场分布进行数值模拟。结果表明:变径段a大端朝下,变径段b大端朝上,变径段a在变径段b的上方,变径段a、b位于碳化塔的中部,这种布局方式使得碳化塔中部压力较大,有利于气液传质,促进了碳化反应的进行;变径段a、b大端朝下,变径段a位于碳化塔的中部,变径段b位于碳化塔的底部,这种布局方式使得碳化塔中下部压力分布较为均匀,压力波动较小,有利于调整中下段进气量,提高碳化反应的效率。     

精馏塔变径段布局方式研究

对于塔径较大的塔,通常需要采用变径的方式来改善塔内速度和压力的分布,采用fluent软件对四种变径段布局方式下精馏塔内的流场分布进行了数值模拟,计算结果表明:总体而言,对于气液两相接触的精馏塔,变径段采用大端朝下的布局方式比大端朝上的布局方式,在减少壁流效应以及压力变化均匀性方面要好。     

基于MatLab与C/C++混合编程的弹流润滑数值算法改进

基于等温椭圆接触弹流润滑现有的数值计算方法,选取牛顿有限差分法进行压力迭代,分析不同膜厚常数变化量ΔH对压力迭代相对精度的影响。分析表明,在ΔH初值取最小膜厚的10%时,在一定范围内,ΔH变化周期越小、减小幅度越大,相对精度整体越小;合理设置ΔH变化形式,在判断出压力收敛精度趋于稳定时,辅以相对精度极小点处进行ΔH变大处理,可中和部分迭代方法的影响,能在最低点处满足收敛条件而完成数值计算,避免陷入死循环而提高计算效率。     

高速泵径向滑动轴承倾斜特性研究

为研究高速泵在运行时其转子系统受载不平衡导致轴颈发生倾斜的情况,针对高速泵的结构特点,基于有限差分法求解了四自由度膜厚方程与雷诺方程,通过计算轴颈倾斜情况下的油膜厚度、压力分布和承载力等性能参数,揭示了不同倾斜程度下的油膜分布规律。研究结果表明,高速泵在运行时转子系统受到不平衡载荷会产生倾斜力矩,使轴颈发生倾斜,影响转子系统的平衡,主要表现为间隙中油膜的厚度分布发生显著变化,从而导致油膜压力发生变化。当轴颈以x轴为旋转轴发生倾斜时,在轴向方向上随着倾斜角度的增加,油膜厚度和压力变化越明显,在周向方向上油膜厚度最大值与最小值所处的角度不变;当轴颈以y轴为旋转轴发生倾斜时,会导致油膜厚度沿轴向和周向方向同时发生变化,压力峰值在周向方向发生偏移;随着倾斜角度的增加,压力峰值在轴向方向上会向两侧延伸。研究了高速泵滑动轴承在不同倾斜角度对其润滑性能的影响,研究结果可为高速泵用滑动轴承的润滑性能优化和结构设计提供理论指导。     

轴向移动温差作用下焦炭塔筒体循环塑性分析

对焦炭塔材料15Cr Mo R在20℃、200℃、300℃及400℃下进行单轴拉伸试验与单轴棘轮效应试验,利用OW-II随动强化模型对材料的棘轮应变进行预测,模型能较好地预测材料稳定段的棘轮应变率。运用动态坐标系法对焦炭塔进油及进水两种工况进行瞬态温度场分析,确定轴向移动温差及其特征量,为焦炭塔循环塑性分析确定简化的温差特征载荷。对焦炭塔筒体进油生焦及进水冷焦两种工况进行循环塑性分析,发现进油及进水轴向温差渐变范围下对齐时结构具有更大的棘轮应变率,内压循环的同时作用会增大结构的棘轮应变。通过参数化计算,确定焦炭塔结构的棘轮边界,当进水轴向温差高度较小时棘轮边界受内压循环的影响较大。     

导流锥角度对室内发动机试车台影响的研究

运用计算流体力学的方法,对涡轮发动机室内试车台流场进行模拟,着重研究试车台排气塔引射筒导流锥角度对发动机推力和试车台内流动特性的影响,为试车台的设计和发动机推力的估计提供依据。研究了导流锥角度为30°、60°、90°和120°时试车台流场分布和发动机推力,研究结果表明:引射筒导流锥角度对发动机推力的影响不大;当导流锥为30°和120°时,导流锥附近的流场结构稳定,在径向和轴向的均匀性都较好,燃气和引射空气的掺混效果较好,排气塔总压损失较小。因此建议采用30°和120°的导流锥角度。     

排气管内置壁面厚度对旋风分离器性能的影响

针对旋风分离器的排气管内置壁面厚度对其流场和分离性能的影响。采用数值试验模拟分析了旋风分离器的对应于7组不同排气管内置壁面厚度下的速度云图、压降值、切割粒径以及速度矢量的变化情况。结果表明,随排气管内置壁面厚度的逐渐增大,其筒体段和锥体段的整体切向速度依次减小,在筒体段下半部分和锥体段,当内置壁面厚度大于等于0.1D时,中心位置存在二次涡流现象且对其分离效率会产生负影响;随排气管内置壁面厚度的增加,整体轴向速度基本依次增大;随排气管内置壁面厚度的增加,压降值依次减少,切割粒径先略微减少然后一直增大,壁面厚度为0.025D时,其分离效率为最优;随排气管壁面厚度的增加,在排气管内置壁面的正下方,逐渐形成涡旋,并且涡旋强度逐渐增大。忽略旋风分离器排气管内置壁面厚度变化,会造成性能预测和数值模拟上的偏差。     

铜制压力容器力学性能数值模拟研究

采用数值计算方法结合材料的真实应力应变参数模拟了H62铜合金制容器承压至爆破过程的力学行为,并分别根据数值计算结果和理论计算公式预测了容器的全屈服压力和爆破压力,并得出以下结论:根据数值计算结果,按我国许用应力计算方法设计的H62铜合金制容器在承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.98,爆破安全裕度为5.06;若采用Rp1.0作为屈服强度来设计,其承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域也都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.72、爆破安全裕度为4.40,仍较高,满足要求     

氦屏冷却系统容积补偿器设计

详细介绍了容积补偿器的工作原理、设计原则、结构形式。根据理想气体状态方程、质量守恒定律以及水与水蒸汽的热物理性质,并假定介质变化过程为绝热过程,计算了容积补偿器的容积和不同压力变化条件下液面的高度变化,结合氦屏冷却系统的冷却水参数,对容积补偿器进行结构设计,同时按照RCC-M设计标准,对筒体、封头厚度进行计算。     

基于CFD的旋风分离器的结构优化设计

应用计算流体力学软件FLUENT对旋风分离器进行三维气固两相流场的数值模拟。根据不同结构参数(排气管直径、排气管插入深度以及锥体和筒体的相对尺寸)的旋风分离器内部流场模拟结果,分析了不同参数对分离效率和压降的影响,得到旋风分离器的最优结构参数,并对最优结构参数的旋风分离器动、静压力和三维速度进行数值模拟和分析。     

MW级风力发电机组塔筒法兰强度分析

针对MW级风力发电机组运行过程中的塔筒法兰安全问题,以某大型风力发电机组塔筒法兰为例,利用有限元分析软件ANSYS建立了包含上段塔筒、上段法兰、连接螺栓、垫圈、下段法兰以及下段塔筒的法兰连接系统的有限元模型,对MW级风力发电机组塔筒法兰在极限工况下的应力分布进行了分析,对塔筒法兰的疲劳强度计算方法进行了研究,提出了一种将临界平面算法与剪应力算法相结合的塔筒法兰疲劳强度计算方法。计算结果表明:塔筒法兰的极限强度安全系数为1.1,疲劳安全系数为5.163,两项计算结果均大于1,且危险位置与工程实际吻合,根据德国劳埃德船级社规范,塔筒法兰强度能够满足设计要求,说明提出的方法能够实现MW级风力发电机组塔筒法兰的强度校核。     

弹流滚子偏载工况下次表面应力研究

随着滚动轴承向着高速化和重载化的方向发展,在轴承设计需要考虑"偏载效应"和轴承润滑的影响。以圆弧修型滚子为研究对象,建立偏载工况下的有限长线接触等温弹流润滑模型,研究滚子倾斜角度和卷吸速度对滚子次表面应力的影响。计算结果表明,当滚子发生倾斜后,滚子轴向的压力分布不均,受载端的油膜压力和von Mises应力明显增大,并随着倾斜角变大而增大;当滚子载荷不变,卷吸速度增大时,油膜出口区的二次压力峰逐渐增加,导致次表面最大von Mises应力增大,最大von Mises应力的位置向滚子表层移动。研究结果表明,滚子倾斜及卷吸速度对滚子的次表面应力有较大的影响。     

基于COMSOL液压节流阀内部流场数值模拟研究

针对不同开度下U型节流阀内部流场的变化,基于软件COMSOL Multiphysics建立CFD数值计算模型,得到了节流阀内部流场的速度、压力分布等随着阀口开度变化的特性云图。研究结果表明：节流口处压力下降梯度较大,并出现局部低压区。阀内流体速度在经过阀口处急剧变化,阀口附近流速达到最大,并沿流体流动方向形成一个空心锥形高速射流区域。即流体出口端射流出射方向倾斜指向出口,另一过流面中流体出射方向指向阀座,并沿阀体壁面流动。此外,随着阀口开度减小,阀口处速度大小和阀口附近压力几乎不变,但是节流口流体出射方向角度变大。     

环境腐蚀导致脱乙烷塔报废

某化工厂的脱乙烷塔由不等直径的两段筒体组成，中间由长度为500mm的锥体过渡段连接。塔体上段有8个筒节，9条环缝；内径为900mm，壁厚为14mm；塔体下段有11个筒节，12条环缝，内径为1400mm，壁厚为20mm。全塔总高约为32m，容积约为38m3。该塔设计压力为3．9MPa，操作压力为3．5MPa；工艺介质为H2、C1～C5；温度自下而上为－20～120℃；钢材为16Mn；整个塔体用玻璃棉和白铁皮进行外保温。该塔自1971年制造安装投用以来，连续运行了16年从未进行全面的质量检查，塔体保温层也从未打开检查过。投运16年后，于1988年进行检查，先从内壁测厚…     

锥形薄壁筒内轮式加工机器人自适应运动控制

当轮式机器人在锥形薄壁深腔筒内运动时，减小机器人与筒体零件之间的同轴度误差对提升加工精度十分重要。然而，使用分布式气缸作为变径机构的轮式机器人系统具有非线性、时滞性和复杂的摩擦力特性，这导致同轴运动偏差精确调控极其困难。为此，本文提出了一种基于变论域模糊控制理论的自适应运动控制方法，以提高机器人运动变径位移精度和偏航、俯仰角度控制精度。首先，本文建立了轮式机器人行走机构的树状运动学模型，并提出了位姿解算方法；接着，提出了自适应运动控制方法，并构建了基于Simulink与Adams的联合仿真系统，验证了方法的有效性；最后，利用机器人样机进行了筒内运动控制试验。结果表明：本文提出的自适应运动控制方法能够减小机器人筒内运动偏差，保证机器人变径位移偏差≤±1 mm,偏航和俯仰角度偏差≤±1°。     

小孔节流气体静压推力轴承微振动机理研究

为了揭示气体静压轴承微振动的产生要素,从微观流场角度出发通过计算流体动力学(CFD)对气膜流场进行三维数值大涡模拟(LES)与分析。首先,设计不同单一变量从而相对气容不同的五组仿真实验组,通过仿真研究内部气容对微观流场的影响。接着,通过观察不同结构的仿真结果,从各种参数中找出可能引发微振动的激励振源。最后,采用不同压力的供气进行仿真说明内部压强对内部流场的影响。计算结果表明,当相对气容约在1%时,一定的内部气容就会明显导致气体静压轴承微振动;均压腔附近的压力波动是诱发微振动的激励振源;内部压强的高低则与振动幅度有着一定的联系。总之,气体静压轴承的微振动与微观流场的变化有着直接的联系,而流场转捩产生的涡旋是其主要原因。     

直压式筒体密封性能自动化检测装置的设计

为了实现筒体密封性能的安全检测,设计了一款基于直压法原理的自动化筒体密封性能检测装置。该装置主要由气路系统、机械辅助装置及控制交互系统组成,通过实时对比密封筒体内压力变化值,完成承压能力较小的密封筒体自动化检测。同时,基于方便、快捷的设计理念,该装置采用一键式检测思想进行设计,通过机械辅助装置实现待检测筒体的自动化装夹与密封准备,并利用电气比例阀与气体流量控制器的自动控制功能控制充气压力与充气速度,实现充放气过程稳定可控。     

椭圆封头与筒体过渡段应力分布

在中低压容器常规设计中，对椭圆封头与筒体过渡段的边缘应力一般不予计算，只在结构上进行局部处理。为了探究边缘应力对椭圆封头及筒体过渡段的影响，文中针对5种不同直径的椭圆封头，采用ABAQUS有限元分析软件和有矩理论，对比研究了封头过渡段内外壁面应力的变化规律，同时采用有矩理论研究了封头过渡段内外壁面边缘应力的影响范围及最大值出现的位置。结果表明：5种不同直径封头直边段内外壁面存在大小相等、方向相反的边缘应力，内外壁面最大径向边缘应力与筒体薄膜应力相当，最大值至连接处的距离远大于椭圆形封头标准规定的直边高度，直径越大，距离越远。封头标准GB/T 25198—2010中规定直边高度处径向应力超出筒体薄膜应力的44%～61%。直边段与筒体薄膜应力相当的横截面距连接处0～15 mm,与直径关系不大。研究结果可对中低压容器的设计制造和安全运行起到一定的指导作用，为封头标准的修订提供参考依据。     

筒体结构特征值屈曲影响因素敏感性分析

利用ansys对影响筒体结构屈曲的影响因素进行研究。通过对筒体结构在不同厚度、高度及直径的特征值分析计算,得到各影响因素对屈曲分析敏感性影响结果,为筒体设计过程中的屈曲分析影响因素提供技术支持。