- 谢星;张翊勋;丛国辉;刘杰;王永乐;丁思云;李鲲;
为了研究高转速液膜润滑螺旋槽机械密封湍流流动特性,基于k-ω湍流模型,计算了密封端面液膜相对速度、压力与湍动能分布,并分析了不同转速与膜厚下密封开启力、泄漏率与端面各流动熵产损失占比。结果表明:槽区位置流体速度小,密封堰区流体速度大;液膜压力分布呈周期性,在螺旋槽背面前1/2流向位置处产生了空化;螺旋槽入口湍动能较大,在螺旋槽深度方向上,越靠近密封动环螺旋槽底壁面,流体湍动能越大;流体膜区域总熵产损失明显大于螺旋槽区域,总壁面熵产损失占比≥60%,总湍流流动损失占比≥30%;随着转速增加,开启力与泄漏率增大,壁面熵产损失增加,直接熵产损失降低,当转速≥10 000 r/min时,湍流与脉动熵产损失相对稳定,占比35.64%~37.24%;随着膜厚增加,开启力降低,泄漏率增大,壁面熵产损失先增大后减小再增大,直接熵产损失降低,当膜厚≥4 μm时,湍流与脉动熵产损失相对稳定,占比40.26%~42.15%。研究结果可为高转速低能耗机械密封结构设计提供理论指导。
2024年09期 v.52;No.627 31-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 2297K] [下载次数:211 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:9 ] - 郑沂怡;李文璞;邵和;王鑫;高玉荣;陈曦;
为了研究3种内混式空气雾化喷嘴的适用场所,分析了空气雾化喷嘴的雾化特性,确定结构参数对喷嘴雾化特性的影响。基于VOF两相流模型及Realizable k-ε湍流模型,建立了三维稳态模型,分析3种内混式空气雾化喷嘴的雾化过程以及混合腔内压力和速度变化;搭建雾化试验平台,分析了3种内混式空气雾化喷嘴的雾化特性。结果表明:喷嘴的雾滴粒径与供气压力呈负相关关系,而与供水压力呈正相关关系;雾滴速度随供水和供气压力增加均呈现出增加的趋势;1号喷嘴的喷雾受工况参数影响较大,能够实现约为90°的雾化角和4.7 m的射程,雾滴粒径最小能达到8 μm,综合雾化性能好;2号喷嘴的大液滴被压缩空气推向两侧,形成的喷雾较为分散,雾化角度约为141°,射程约为1.5 m;3号喷嘴的液相受压缩空气作用集中在中央,形成的喷雾雾化角度约为20°,射程高达3.7 m,雾滴速度约为28 m/s。研究结果为喷嘴设计和完善喷雾降尘系统提供理论指导。
2024年09期 v.52;No.627 39-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2415K] [下载次数:50 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 胡小文;张同桐;毛义军;胡斯特;
为了研究压气机叶片载荷分布影响间隙敏感性的机理,对2款叶型在不同间隙下的流动结构及不可逆损失来源进行了分析。结果表明,相对于前部加载叶型,中部加载叶型可以降低叶轮效率对间隙的敏感性,效率衰减斜率会随着设计载荷后移而减小,幅度可达14%;间隙泄漏流与主流的掺混损失对间隙变化带来的叶轮损失的增加起主导作用,占比接近70%;对于前部加载叶型,在25%流向位置附近存在二次泄漏现象,间隙增大后,二次泄漏流继续增强,进而引发三次泄漏,中部加载叶型无此现象;叶片载荷加载方式对间隙敏感性产生作用的主要机理是,前载叶片在间隙增大时,具有更强的通道二次流和泄漏涡结构,进而会带来更高的熵产率和损失,引起压气机效率下降更快带来间隙敏感性增加;通过优化通道内二次流和泄漏涡结构,有利于得到间隙敏感性更低的气动设计。研究结果可为研制低间隙敏感度高性能的压气机提供参考。
2024年09期 v.52;No.627 48-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2274K] [下载次数:34 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:7 ] - 彭骞;丛国辉;李鲲;张翊勋;郑国运;沈宗沼;
为进一步探究机械密封端面组合槽型对密封综合性能的影响规律,建立了基于质量守恒和能量守恒的引流-泵送槽液体端面润滑密封的准三维热流体动力润滑模型,并验证了其准确性,采用SUPG有限单元法对液膜压力、温度以及密封环端面温度进行迭代耦合求解,由此对密封端面状态与密封性能参数影响规律开展分析。通过端面场分析,揭示了引流槽“动力润滑散热”与泵送槽“空化泵送减漏”的作用机理。在p_s=1 MPa,n=3 000 r/min,h_0=1.5 μm工况条件下,增加引流槽周向长度,增大泵送径向位置比,调节引流径深比至0.52~0.60,泵送槽周向长度与径向宽度比至(13.5~14.5)/(1~2),引流槽深至4~6 μm,泵送槽深至2~3 μm,可有效提高密封端面的动压承载、润滑散热能力并减小端面泄漏量。研究结果可为该类密封的设计提供参考。
2024年09期 v.52;No.627 57-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2423K] [下载次数:32 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ] - 王一璠;王海民;
针对典型的浸没式喷水推进器壳体,为了分析单一壳体与船体-壳体一体化结构下的阻力特性,以及涡流发生器对改善壳体内部流动分离的影响,重点分析了涡流发生器的安装方向和角度对流动控制的影响。结果表明,船体底板结构对壳体-船体结合后的阻力特性产生显著影响,壳体压力损失系数在15 m/s的来流工况下从3.42增加到3.73;采用发散布置的涡流发生器能有效抑制壳体内部上方的流动分离,并将壳体外壁的压差阻力降低了58.4%,显著提升了壳体阻力性能;适当的涡流发生器安装角度(15°)不仅能有效控制壳体内部流动分离,而且在保持进口流场均匀性的同时显著提升壳体的阻力性能。研究结果为浸没式喷水推进系统的设计提供了理论依据。
2024年09期 v.52;No.627 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2468K] [下载次数:24 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ] - 肖峰敏;苏雄;易柯;肖云华;曹小林;王聪;饶政华;左近龙;
为了保证电力机车在川藏铁路运行过程中司机室内有良好的空气品质,通过调研雅安至林芝段沿线海拔、温度及隧道热害情况,分析人体对空气成分的耐受性,建立司机室空气品质仿真模型,研究了机车运行过程中司机室内O_2和CO_2质量比的动态变化特性。结果表明:该路段部分隧道存在热害及有毒有害气体问题;人体对空气成分的耐受性要求为司机室内CO_2质量百分比不应超过0.23%,以及O_2质量百分比应控制在21.5%~25.4%;司机室下方的O_2质量百分比高于司机头部上方,司机前方的O_2质量百分比较低。人员头部上方区域的O_2质量百分比大多都在19%以下,室内前端的CO_2质量百分比达到0.28%以上;机车以160 km/h的时速运行在热害及有毒气体隧道内关闭新风系统,而在其他路段将新风量从常规的25 m~3/(h·人)增加到40 m~3/(h·人),可使司机室内O_2和CO_2质量百分比均满足室内环境要求;当车速一定时,随着新风量的提高,司机室内环境会有较好的改善;当新风量一定时,随着机车时速的增加,司机室内所需满足空气环境要求的新风量将会减少。研究结果可为川藏铁路机车设计提供参考依据。
2024年09期 v.52;No.627 74-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K] [下载次数:15 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]