不同雾滴要求下气力式雾化喷嘴的最佳气耗率

为探讨和分析最佳气耗率与液体流量变化之间的规律,采用液体旋流式气力雾化喷嘴分别对水和水煤浆进行雾化特性试验,以雾滴索太尔平均直径和粒径分布作为主要判断指标,根据不同的应用场合对雾滴的不同要求,确定了最佳气耗率的选取标准。结果表明,不同内径的气力式雾化喷嘴在其液体流量(负荷)改变时,均对应有不同的最佳气耗点。最后,回归拟合了雾化工质为水的该喷嘴最佳气耗率经验公式,经对比与实验数据基本吻合。     

基于ANSYS的大型艉轴机械密封环温度场理论研究

船舶艉轴机械密封的摩擦副工作时,会产生大量的热量,引起密封端面温度升高,导致密封面不能正常运行。利用有限元分析软件ANSYS11.0计算不同工况下某大型艉轴机械密封环的温度场,得到密封端面温度的变化规律,并讨论影响温度场的几个重要参数,发现艉轴转速及密封介质压力对端面温度影响明显,密封端面温度靠近内径处温度最高,沿径向及轴向逐渐降低。     

端面粗糙度对螺旋浅槽机械密封液膜空化的影响

以螺旋浅槽上游泵送机械密封为研究对象,对端面粗糙度进行近似模拟,同时建立涉及表面粗糙度和液膜空化的间隙润滑膜流动计算模型,模拟分析端面不同部位粗糙度对密封液膜压力分布和空化的影响。研究表明：密封端面粗糙度会使液膜高压区压力提升、范围扩大,且粗糙度越大越明显,其中,动环非槽区粗糙度影响最大,静环端面粗糙度影响次之,动环槽区粗糙度影响最小;低转速(如1 000 r/min)时,无论端面粗糙与否,螺旋槽和粗糙微元均未导致液膜空化;较高转速时,位于较低膜压区的粗糙微元会导致液膜微观空化,动环槽区粗糙度对液膜宏观空化有一定的抑制作用且粗糙度越大抑制作用越明显,动环非槽区粗糙度导致膜压升高、空化区域收缩,静环端面粗糙度对液膜空化的影响相对较小;动、静环全端面粗糙时对空化的抑制作用比任何局部粗糙时强,且转速越高越明显。     

工况参数对机械密封液膜汽化特性及性能的影响

为了研究动压型机械密封液膜汽化特性和密封性能,建立了涉及水的饱和温度与压力的关系、黏温效应以及牛顿流体内摩擦效应的密封间隙液膜汽化计算模型,以螺旋槽机械密封为例分析了工况变化对液膜汽化特性及密封性能的影响规律。研究结果表明：介质温度升高时,存在平均气相体积分数突增的临界温度值,且随转速的增大临界温度值增大;介质压力和转速的增大对汽化有抑制作用,转速增大易使较高的汽化程度迅速降低且在某转速值处出现突变点,介质温度升高使得突变转速值增大;密封性能受工况变化的影响明显,特别是在汽化临界温度值、突变转速值处性能的变化速率迅速增大;液膜汽化首先发生在螺旋槽背风侧堰区,且随介质温度升高快速覆盖槽堰区并向坝区推进;随着转速的增大,润滑膜气相的周向分布更加均匀且高汽化区域会向外径侧移动。     

6000Nm~3/h氧气透平压缩机内流场及性能研究

在对6000Nm3/h氧气透平压缩机进行初步设计的基础上,通过CFD模拟不同转速下高压缸的首级叶轮和扩压器内流场,分析了内部流动特性,并在不同压缩机进口导叶开度和增加压缩机转速情况下进行性能测试、分析和验证。试验和模拟研究表明,改变压缩机进口导叶开度和增大压缩机转速能够提升压缩机性能参数,特别是合理提高转速会使压缩机性能有较大提高,虽然效率略有下降,喘振流量值增加,但压比和流量得到明显增加。研究结果为压缩机的设计提供了指导,所设计的6000Nm3/h氧气透平压缩机达到了设计要求。     

基于ANSYS接触式机械密封热力耦合的研究

密封环的热力特性是影响接触式机械密封性能的关键问题。利用ANSYS软件,分别采用隔离法和整体法对接触式机械密封环温度场进行模拟,并与有关文献的实验结果进行比较、选择更准确的整体耦合法为模拟结果。在整体耦合求温度场的基础上,进行密封环热力耦合的计算和分析。研究表明:密封环变形随其材料的热膨胀系数的增大和导热系数的减小而增大,密封环最高温度和最大变形出现在静环内径处。     

表面粗糙度对多孔端面机械密封膜压的影响

为了研究表面粗糙度对多孔端面机械密封膜压的影响,建立含粗糙元的矩形截面轮廓激光加工多孔端面机械密封微间隙液膜多尺度的三维几何模型和计算模型,采用有限体积法求解三维N-S方程,分析相对表面粗糙度、粗糙元密度、不同分布位置对膜压分布的影响规律。研究表明:表面粗糙元和微凹腔都能产生动压效应;分布在动环端面的粗糙元对静环膜压的影响较大,分布在静环端面的粗糙元对动压效应的影响相对较小;随着粗糙元密度的减小,动环上粗糙元的动压效应增强,影响区域将由动环表面沿膜厚方向扩大到静环表面;较小或较大的相对表面粗糙度对静环膜压的影响相对较小,而中等的相对表面粗糙度,兼具较强的动压效应效果和较大的影响范围,对静环膜压的影响相对较大,它使得微凹腔在静环上形成的低压区减弱甚至消失。     

高温密封润滑膜汽液固流动特性数值计算分析

利用Eulerian多相流模型和蒸发冷凝模型，建立了涉及高温汽化、固体颗粒、黏温效应及牛顿流体内摩擦效应的动压型机械密封润滑膜汽液固三相流动模型，计算分析了润滑膜汽液固流动特性随工况的变化规律，以及润滑膜汽化、固体颗粒分布及密封性能的影响关系。研究表明：润滑膜汽化和固体颗粒分布均主要位于槽堰区，汽相和固体颗粒相之间存在相互制约关系；高介质温度导致的液相汽化和黏度下降使流体动压减弱，因而导致外槽根高压区不明显甚至消失。润滑膜汽化程度随转速增大呈先减小后缓慢增大变化规律，存在汽化抑制转速区且随介质温度的升高而向高速方向移动；固体颗粒体积分数在接近汽化抑制转速区时出现快速增大；介质压力增大至一定数值时出现固体颗粒体积分数迅速降至零附近的现象，且介质温度越高出现速降的介质压力越小；介质温度高于423K后，润滑膜开启力、泄漏量和摩擦扭矩均会在接近汽化抑制转速时出现由平缓变化到加速变化的过程。