试验研究

  • 水力喷射径向水平井回灌增注特性可视化试验研究

    李敬彬;程康;胡静茹;黄中伟;王海柱;

    针对砂岩热储开采回灌过程中经常发生严重的地层堵塞,降低了回灌率的问题,设计了模拟砂岩回灌可视化试验装置,开展了径向水平井可视化回灌试验,研究了近井地带颗粒运移规律以及径向水平井增灌特性。结果显示,在仅中心井情况下,示踪粒子堵塞区域主要呈现圆形,随着注入流量的增加(900~2 100 mL/min),示踪粒子的运移半径和堵塞面积都呈增大趋势;当流量进一步增大时(2 100~3 000 mL/min),堵塞形状转变成为圆环形;在径向井存在的条件下,示踪粒子的堵塞形状为沿着径向井分支分布的锥形堵塞,且从径向井根端到趾端堵塞程度呈降低趋势;随着径向井分支数的增加,单分支井堵塞面积呈减小趋势,形态为细长锥形,堵塞总面积呈增大趋势,但相对堵塞程度降低,证明径向井技术有利于减少储层堵塞。研究结果可为径向水平井技术应用于砂岩热储回灌过程提供理论支撑。

    2023年11期 v.51;No.617 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1755K]
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  • 球阀中法兰凹槽深度对垫片密封性能的影响

    秦龙;张鹏奇;郝娇山;刘平;李宏伟;陈林;

    为了研究球阀中法兰凹槽深度对垫片密封性能的影响,选择3种口径(DN25,DN80,DN150)、3个压强(2.2,5.5,11.0 MPa)下的两种金属缠绕垫片为研究对象,根据垫片密封理论,计算了垫片保持密封需要的螺栓最小预紧力矩,对两种金属缠绕垫片进行密封性能试验,得到了压强在2.2~11.0 MPa时,3种口径垫片的最佳密封厚度,绘制了DN25~DN150口径垫片对应的最佳密封厚度曲线图。结果表明:采用螺栓最小预紧力矩,球阀中法兰凹槽选择合理深度,垫片可以达到密封效果;当球阀设计压强在2.0~10.0 MPa时,建议3个口径DN25,DN80,DN150球阀中法兰凹槽深度依次设计为2.6,2.4,2.0 mm;在相同口径、垫片压缩厚度和介质压强下,四氟缠绕垫片的密封性能优于石墨缠绕垫片,随着介质压强或垫片口径的增大,垫片最佳密封厚度逐渐减小,但并非厚度越小垫片密封性能越好。研究结果对中法兰凹槽深度设计有一定的参考价值。

    2023年11期 v.51;No.617 9-14+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
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  • 低温混合工质大质流密度流动传热试验系统

    陈林;马爽;张晓慧;陈嘉祥;密晓光;冯永昌;徐振军;陈杰;

    针对目前大质流密度条件绕管式换热器试验数据缺乏的现状,本研究搭建了可实现低温混合工质大质流密度条件试验工况控制和数据测试需求的试验系统。试验系统包括压缩机、冷却塔、冷水和冷冻机组、低温液化换热器等关键装备,可进行混合工质的压缩-冷却液化-相变传热流动控制和可视化等测试研究。试验平台可实现质量流量密度在20~140 kg/(m~2·s)范围内测试,系统温度误差为±0.1℃,压力误差小于10 kPa,压降误差小于2 kPa,干度误差小于1.4%。在预冷段试验区域干度为0.4,质流密度120 kg/(m~2·s)下实现了平稳运行,获得了稳定循环数据验证。

    2023年11期 v.51;No.617 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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设计计算

  • 高镍三元前驱体洗涤过滤一体机搅拌装置设计

    张德友;朱碧肖;陈崔龙;李传祥;

    为了提高锂电高镍三元前驱体产品洗涤效果,以某高镍三元前驱体工艺数据为例,对搅拌装置结构和参数进行了设计,通过分析发现双层斜桨存在轴心处区域流动速度低,影响产品洗涤效果,需要对下层桨叶结构进行改进,进而提出组合式桨叶,并研究搅拌桨安装位置对搅拌效果、流动死区产生的影响。结果表明:组合式桨叶的混合强度较双层斜桨有所增强,物料沉积问题得到改善;搅拌桨安装位置提高后,湍流区域、强度明显降低,不利于物料洗涤。通过实际应用,前驱体材料的钠含量降低到0.015%,硫含量降低到0.14%,促进了浆化洗涤效果。

    2023年11期 v.51;No.617 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K]
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  • 多种气量调节模式下往复压缩机连杆小头瓦润滑特性

    雷芙常;宋春雨;王瑶;张进杰;江志农;

    针对不同气量调节模式下往复压缩机气缸内部压力变化规律不一,进而影响连杆、活塞杆等运动部件受力,易造成连杆小端轴承磨损及对机组安全稳定运行不利的问题。建立了压缩机顶开进气阀无级气量调节工作模型,采用了不同调节方式控制参数,仿真模拟不同调节方式下缸内压力变化规律;建立压缩机多体动力学模型,基于弹性流体动力润滑理论,分析了双侧平衡调节、双侧不平衡调节、单侧调节等模式下的连杆小头瓦润滑特性与动力学行为。结果表明:平衡调节碰磨角波动在8°以内,对小头瓦润滑影响不大,不平衡调节、单侧调节对小头瓦润滑影响较大,应优先降低盖侧负荷且两侧负荷偏差应不超过40%。研究成果对气量调节系统工程方案与控制策略设计具有指导作用。

    2023年11期 v.51;No.617 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K]
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  • 基于SolidWorks平台的凸轮泵转子型线设计软件开发

    张柯;黎义斌;井卫民;张志宇;

    为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。

    2023年11期 v.51;No.617 36-42+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K]
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  • 双泵体多气缸旋转式压缩机低振动技术研究

    张赣波;

    针对单泵体旋转式压缩机存在气体力矩波动和曲轴动不平衡两大激振源的问题,提出了一种双泵体多气缸旋转式压缩机结构,从源激励端大幅降低了旋转式压缩机气体力矩波动和曲轴动不平衡幅度,在电机两端各安装一个多气缸泵体,电机转子连接双曲轴,以一台电机同时拖动两个泵体工作;各气缸转子转角按等差数列设计,转角相位差等于360°/Z(Z是总气缸数),以实现气体力矩波动幅度最小化;单曲轴各偏心部成180°对置,双曲轴成轴对称结构布置,以实现偏心部惯性力和惯性力矩自平衡;突破了双泵体双曲轴对中关键技术,试制了双泵体四气缸卧式压缩机样机,开展了样机振动测试。结果显示,样机在运行范围内运转平稳,验证了双泵体结构的可行性;样机主壳体和底座振动都小于相同排量单泵体机型的1/6,具有优异的低振动性能,验证了低振动理论和方法的有效性。

    2023年11期 v.51;No.617 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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  • 双给料口结构对旋流器流场特性和分级性能的影响

    张彩娥;潘程尧;冉金城;陆帅帅;王丽娟;孙伟;董鸿良;宋宝旭;

    针对传统单给料口水力旋流器内部流场不稳定、分级精度差的问题,考察了对称双给料口结构对水力旋流器内部流场特性和分级性能的影响。内部流场结果表明,与传统单给料口结构相比,采用对称双给料口结构时,流场切向速度、轴向速度和压强均增大,中心空气柱直径增大,空气柱对称性增强,内旋流与外旋流的交界面LZVV形状更加规则,旋流体内部湍流强度降低,内部流场的稳定性增强。分级性能研究结果表明,采用对称双给料口结构时,细颗粒在沉砂中的分配率降低,粗颗粒(d=12.5μm)在沉砂中的分配率提高了7.87%,不同粒度固体颗粒沿径向规则分布,颗粒错配现象缓解,分级精度提高。研究结果可为水力旋流器的结构优化设计提供理论指导。

    2023年11期 v.51;No.617 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1104K]
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  • 蜗壳宽度与粗糙度对小型高速离心风机性能特性的影响

    宋家祺;王彤;

    针对小型高速离心风机内部毫米级流道尺度和相对粗糙度大幅增加带来的性能衰退问题,采用整机数值模拟结合试验测试的方法,分析了蜗壳粗糙度和蜗壳宽度对风机性能的影响,并对其内部流动进行探究。研究发现:蜗壳宽度的增加,会使其内部流动更加紊乱,导致性能下降,当蜗壳宽度为4.4 mm时,其性能最优;而壁面粗糙度的增加会使主流区集中于流道中部,壁面速度梯度增加导致风机的性能下降。随着粗糙度的增加其性能逐渐降低,当粗糙度达到30μm时,其压升相对降低了12.5%。通过性能随蜗壳粗糙度的变化曲线以及宽度的影响分析,可以为高速小型离心风机的研发与改型设计提供参考。

    2023年11期 v.51;No.617 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1461K]
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  • 射流泵喉管结构优化及模型放缩机理研究

    孙琬婷;李民;

    针对射流泵泵送效率低下的问题,通过数值计算探究了射流泵喉管倾角和长度比之间的耦合关系,及其对泵送效率的影响。在此过程中,建立并验证了射流过程的数学模型;并使用该数学模型对16组具有不同喉管倾角和喉管长度的射流泵的泵送过程进行了理论计算。结果表明:从运动相似、动力相似和流态相似3个维度对数值计算结果和试验结果进行参数值验证,其误差仅为2.8%;在传统长度比的前提下,改变喉管倾角仅可获得3%的提升;对喉管倾角和长度比进行联动设计,泵送效率提升13%,并节省28.6%的耗材;弗劳德数和Craya-Curtet数相结合可以代替雷诺数求解不同尺度下射流泵的等效动力参数,该方法精度高达97.2%。对射流泵特征结构进行优化能够带来较高的经济效益,具有较好的工程应用前景和推广价值。

    2023年11期 v.51;No.617 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1855K]
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  • 轴流式两级一体化水力旋流器结构参数优选

    张晓光;刘佳成;徐保蕊;赵立新;司书言;蒋明虎;

    为实现采油井筒井下等有限空间内开展油水高效分离处理,设计了一种新型轴流式两级一体化水力旋流器,对旋流器9种不同结构参数对分离性能的影响规律进行了系统研究,并对结果进行了试验验证。依据各结构参数对旋流器分离效率的影响,确定了最佳结构参数,获得最高分离效率为96.38%、溢流压降为89.42 kPa;重点对二级稳流锥角参数变化对质量效率影响并不稳定的原因进行探究,研究发现特定的二级稳流锥角为12°时,在二级稳流锥角外壁面处不产生循环流,且在总溢流口上方位置会产生回流现象,从而可最大程度提高分离效率;旋流器内的循环流和回流也会影响压降的变化,增大溢流压降更有利于油相分离。本文研究可为轴流式水力旋流器的结构设计及实际应用提供参考。

    2023年11期 v.51;No.617 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1507K]
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应用技术

  • 变频涡旋压缩机噪声特性及降噪方法研究

    张文卓;曲政;李丙乾;许晓明;王珍;陈建国;闫伟国;李宏坤;

    针对变频涡旋压缩机噪声过大的问题,对不同工况及转速下涡旋压缩机的噪声特性进行了研究。在全消声室中,采用噪声采集系统对压缩机不同工况及转速下的噪声特性进行了测试,发现涡旋压缩机在中转速(70 r/s)下有额外的噪声,且该噪声主要源自于排气阀机构。在此基础上优化排气阀机构,采用圆片排气阀来替代舌簧阀,降低由气阀反向运动拍击阀座带来的额外噪声。研究结果表明,相比于舌簧排气阀,压缩机中温工况下,转速分别为30,70,110 r/s时的总声压级分别下降0.99,3.83,1.82 dB,而低温工况下降更加明显,转速分别为30,70,110 r/s时的总声压级依次下降1.42,4.15,1.98 dB。研究结果将为低噪声变频涡旋压缩机的设计提供理论和技术支持。

    2023年11期 v.51;No.617 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1255K]
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  • 融合仿真模型与数据的水下节流阀冲蚀速率预测方法

    李泽华;王泓晖;赵天昊;田晓洁;刘贵杰;

    为解决由于水下生产系统节流阀与含固体沙粒的流体在冲蚀过程中相互作用发生冲蚀退化动态演变,导致冲蚀速率预测结果不准确的问题,提出了一种数值模拟与试验数据相结合的方法。首先通过冲蚀试验获得测试样本的表面轮廓变化特征,建立不同冲蚀时间下的有限元模型,再在ANSYS FLUENT仿真环境下,将有限元模型、两相流模型和冲蚀模型相结合,进行仿真试验获得不同时间尺度与表面形貌下水下节流阀的冲蚀速率,并对水下节流阀的冲蚀速率和流场压力进行分析;最后,利用RBF神经网络对水下节流阀的冲蚀仿真数据进行函数拟合,建立融合冲蚀退化动态演变的水下节流阀冲蚀速率预测模型,结果表明,所建立的基于数值模型与数据的水下节流阀冲蚀速率预测模型与传统冲蚀速率预测模型相比,准确率提高了12.3%。

    2023年11期 v.51;No.617 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K]
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  • NOPD技术在小型风机减振中的应用

    王弼;赵以奎;李时明;常超;王枭;

    为了研究阻尼颗粒对低频、高频振动减振效果的影响,本文以一台小型风机为振动源,在风机机脚上安装阻尼器,通过传感器和频谱仪采集不同填充率、粒径、颗粒材质在10~8 000 Hz振动数据。研究发现:在高频315~8 000 Hz内,填充率为100%时减振效果最好,对于粒径为1,2,3 mm 3种颗粒,1 mm小球减振效果最好;在低频10~315 Hz内,填充率在80%时减振效果最好,1,2,3 mm 3种颗粒,3 mm小球减振效果最好;不同材质的颗粒减振效果差别较大,就研究的4种材质颗粒而言,在总频10~8 000 Hz内氧化锆球减振效果最好,最终阻尼器的减振颗粒选择1 mm的氧化锆球,可以在总频段降低风机机脚振动9.4 dB,低频降低1.7 dB;本研究为颗粒阻尼的减振应用提供一定的参考。

    2023年11期 v.51;No.617 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 895K]
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  • 电动压裂泵排出法兰断裂原因分析与预防措施

    王波;赵崇胜;黄鲲鹏;吴强;谭添尹;

    针对电动压裂泵排出法兰多次断裂,为了找到断裂原因并采取有效预防措施避免类似故障再次发生,对断裂的排出法兰进行化学成分、拉伸、冲击和金相分析检测,计算了排出法兰密封圈限位槽最小截面上顶点处等效应力,为101.12 MPa,并与其许用应力进行对比,计算得到许用工作静套压为323 MPa;使用SolidWorks Simulation计算了排出法兰的位移、应力分布以及疲劳寿命(大于13 888 h)。结果表明,排出法兰最大应力位于密封圈限位槽最小截面上顶点处,其等效应力满足现场压裂施工一般工况下使用要求,排出法兰材料冲击功20 J,低于技术要求的27 J,水击现象使压强增加21.6 MPa;设计不合理和高压件安装不合理等多种因素共同作用导致疲劳裂纹扩展引起断裂失效。通过理论计算和排出法兰材料性能检测,找到了断裂失效原因并提出了预防措施。研究结论可为同类典型的可拆卸螺母锤接头总成结构的设计、强度分析和现场使用提供参考。

    2023年11期 v.51;No.617 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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