试验研究

  • 干气密封两种典型螺旋槽摩擦振动试验分析

    司佳鑫;杨小成;翁泽文;丁雪兴;

    由于干气密封在启停阶段动静环间发生碰磨,引起摩擦副摩擦磨损,甚至引起干气密封失效。利用加速度传感器及高速采集卡与Lab VIEW信号软件组成摩擦振动信号采集系统,试验测取干气密封启停阶段的摩擦振动信号。基于MATLAB谐波小波包变换原理对振动加速度信号进行剥离,有效地提取并分析2种典型螺旋槽环的摩擦振动信号,摸索干气密封运行时最佳螺旋角角度,减少干气密封运行过程中端面摩擦磨损,优化工作性能,延长服役寿命。结果表明:基于MATLAB谐波小波包变换原理提取的摩擦振动信号主要集中在7 000~8 000 Hz频段内;在该频段内研究两种典型螺旋槽的摩擦振动变化规律,动静环界面摩擦振动信号X轴与Y轴的矢量和G(矢量和G的方向与摩擦力的方向一致)18°环大于比16°环;通过3D形貌图摩擦磨痕对比发现18°环比16°环磨损严重;结合摩擦机理分析,证明了在摩擦过程中螺旋槽环的主要摩擦磨损方向,从而判断在摩擦阶段16°环比18°环具有更好的服役性能。

    2020年12期 v.48;No.582 1-6+21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K]
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  • 双向竖井贯流泵装置物理模型试验及分析

    袁尧;金海银;许旭东;张一祁;杨帆;

    以江阴市定波水利枢纽工程双向贯流泵站预研为工程背景,对双向竖井贯流泵模型装置开展了能量性能、空化性能及飞逸性能试验,获得了在正、反向运行时双向竖井贯流泵装置的性能试验数据。结果表明:双向竖井贯流泵装置在竖井正向作为进水流道、反向作为出水流道时,竖井流道内部流态均稳定,无大尺度漩涡产生,泵装置运行稳定。在正向设计扬程3.05 m工况时,叶片安放角-4°时双向竖井贯流泵装置的物理模型效率为70.95%;在反向设计扬程1.43 m工况时,叶片安放角-4°时双向竖井贯流泵装置物理模型效率为57.39%;正、反向设计扬程时双向贯流泵叶轮的临界必需汽蚀余量均低于8 m,汽蚀性能优异。在正向最高净扬程2.99 m工况时,原型贯流泵叶轮最大飞逸转速是额定转速的1.5倍;在反向最高净扬程2.57 m时,原型贯流泵叶轮最大飞逸转速是额定转速的1.13倍;叶片安放角越小,单位飞逸转速越高。

    2020年12期 v.48;No.582 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1901K]
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  • 叶片结构对轴流导叶式旋风分离器性能的影响分析

    杨维旺;王燕云;于洪传;

    为研究叶片结构对旋风分离器气液分离性能的影响规律,将气相作为连续介质,将液滴作为离散体系,采用RosinRammler分布模型,考虑颗粒与壁面的碰撞,采用雷诺应力模型对旋风分离器内的流场进行数值模拟研究,同时进行试验验证。结果表明:分离器内柱筒和锥筒接合区段的外旋流具有很高的切向速度,是分离器的高压区,排气管入口前后切向速度很低,形成一个低压区,是压降产生的主要区段;叶片高度的增加使分离效率下降,同时压降平稳减小;叶片圈数增大使分离效率总体增大,但压降也相应增大;当叶片高度在40~45 mm之间,叶片圈数为0.25~0.30之间时,旋风分离器的分离效率接近最高,同时压降也比较低。

    2020年12期 v.48;No.582 14-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1364K]
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设计计算

  • 多列螺旋槽上游泵送机械密封性能分析

    高文彬;潘晓波;黄伟峰;王子羲;郭飞;邹亮;秦江平;

    上游泵送机械密封可通过端面槽型等参数的设计实现低泄漏、低摩擦、长寿命的优异性能。本文对一种新型的多列品字形螺旋槽上游机械密封的密封性能进行了数值研究,建立了密封间隙内含有气液分界面的多列螺旋槽上游泵送机械密封流场仿真模型,并基于该模型对比了经典双列八字螺旋槽和新型多列品字螺旋槽在不同压差下的密封性能变化规律。计算结果表明,在本文参数条件下,压差波动时,多列品字螺旋槽相比双列八字槽具有更加稳定的密封性能、液体润滑面积和更强的承载性能。本文进一步研究了品字槽中副下游槽的槽深和螺旋角等几何参数对密封性能的影响规律,为这种多列螺旋槽上游泵送密封的槽型参数设计提供理论指导依据。

    2020年12期 v.48;No.582 22-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
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  • 离心泵非定常空化流场及空泡特征分析

    王东伟;刘在伦;曾继来;

    为了揭示空化条件下离心泵叶轮内不稳定流场特性,采用数值模拟与试验相结合的研究方法,对离心泵叶轮内部空化流动进行了定常与非定常数值计算。结果表明:数值计算与试验得到的外特性曲线吻合较好;空化初生区域位于叶片背面靠近进口边附近,在空化发展过程中每个流道内部空泡含量并不相同;平衡孔处空化发生时间较迟,此处空泡生长独特并未发生扩散与转移;随着空化数的降低,空泡集中区域由后盖板附近向前盖板附近转移;空泡的发展对叶片背面压力的影响远大于工作面;叶轮各监测点压力脉动频谱具有典型的离散特征,压力脉动峰值出现在叶片通过频率fp及其高次谐波nfp处,压力脉动强度沿径向不断增强;随着空化数的减小空泡对压力脉动的影响逐渐加强。该研究结果可为优化过流部件和结构改善离心泵内部流动提供一定参考。

    2020年12期 v.48;No.582 28-35+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 2272K]
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  • 特斯拉阀型微通道热沉换热强化的数值研究

    钱锦远;陈珉芮;李晓娟;金志江;

    由于受到空间的限制,微电子领域的散热设备必须满足体积小、效率高等特点。微通道热沉因其优良的特性,能够满足微电子设备的散热要求,目前已得到广泛运用。随着微电子技术的发展,电子设备的集成度越来越高,为了设备能够高效平稳运行,对散热提出了更高的要求。由于特斯拉型通道包含了分叉结构,当冷却流体流经时分叉结构可以增强对流体的扰动,达到增强换热的目的。本文采用数值模拟的方法,对特斯拉阀型微通道热沉的强化换热进行研究。改变特斯拉阀型通道级数、特斯拉阀弧形通道外侧半径以及特斯拉阀的设置方向,得到不同几何参数下特斯拉阀型微通道热沉底面的温度分布、平均温度和冷却流体的进出口压降,从而研究其换热特性和流动特性。当特斯拉阀级数为12,特斯拉阀弧形通道外侧半径为750μm时,微通道热沉的散热效果最好。当冷却流体流量小于5 mL/min时,特斯拉阀正向设置的散热性能及流动性能均优于逆向设置;当冷却流体流量大于5 mL/min时,特斯拉阀逆向设置的散热效果优于正向设置,但需要以更大的流体压降为代价。

    2020年12期 v.48;No.582 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 2173K]
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  • 渐变出口旋流器内部流场的数值模拟

    李峰;刘培坤;杨兴华;张悦刊;

    为了降低旋流器的能量消耗和提高流场的稳定性,设计了一种双渐扩出口旋流器,采用流体动力学(CFD)技术对新型旋流器进行了数值模拟,用RSM+VOF模型对流场进行数值分析,并将其试验结果与Hsieh经典数据进行对比,验证了数值模拟的正确性。模拟结果显示:单渐扩出口能使压力降、切向速度和轴向速度减小,双渐扩出口效果最明显,这使得旋流器能耗最低;改变底流口使得湍流黏度升高,这会增加涡流的产生,不利于流场稳定,溢流口渐扩可以降低湍流黏度,增大2个出口湍流黏度降低最明显,而且不随轴向位置发生变化,流场的稳定性大幅提高。研究结果为深入分析和探究旋流器提供了理论依据。

    2020年12期 v.48;No.582 43-48+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K]
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应用技术

  • 航天超低黏度齿轮微泵的困油性能与卸荷措施

    李玉龙;范钧;刘萍;刘方方;施允洋;宋安然;

    为充分缓解航天微泵的困油现象以实现高质量的运行性能。在其介质超低黏度、易汽化物性特点的基础上,依序从困油过程、困油模型两个方面,逐步建立困油压力的求解公式,并就普通和新增强的两种矩形槽进行困油压力的实例仿真运算。结果表明:航天微泵的轴向缝隙在困油卸荷中占据主导地位,在最小困油位置附近尤其如此,这与常规油泵以槽卸荷为主不同;轴向缝隙较卸荷槽更能提升困油性能,所提出的轴向阶梯式缝隙技术既能满足困油卸荷用大缝隙和密封用小缝隙的不同需求;新的根增强圆槽就卸荷面积的改善非常明显,且加工简单;轴向大缝隙和增强槽的组合卸荷,能满足航天微泵的高困油性能要求。研究结果可为高质量齿轮微泵的进一步研究与开发提供一定的理论依据。

    2020年12期 v.48;No.582 49-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 867K]
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  • 停泵水锤两阶段关阀调节保护研究

    刘伟珣;谭平;杨建刚;

    以某电厂600 MW机组循环冷却水系统为对象,建立事故停泵水力过渡过程数学模型,计算初始两阶段关阀策略下的事故停泵水力过渡过程。在关阀总历时相同情况下,研究快关时间与快关角度(即快关结束时阀门开启度)对管路系统安全性的影响。研究表明,快关时间与角度增加都会加强关阀过程管路流动,快关时间对正向流动影响较大,快关角度对倒流影响较大。调整快关时间与角度,优化关阀策略,可以使管路系统安全性提升。

    2020年12期 v.48;No.582 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 995K]
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制冷空调

  • 分散剂对纳米流体喷雾冷却传热特性影响的试验研究

    李依一;程文龙;赵锐;

    混合不同浓度的3类分散剂——Tween 20,PVP,SDS,和10 nm氧化铝纳米颗粒流体作为工质,开展喷雾冷却传热特性的试验研究,分析分散剂种类和浓度对传热效果的影响。研究结果表明:分散剂能够提升纳米流体的喷雾冷却传热能力,每一种分散剂均存在最佳浓度使对应的喷雾冷却强化效果最好。分散剂Tween 20的最佳浓度为0.45×10~(-5),比纳米颗粒水溶液平均换热系数提升了16.5%,分散剂PVP的最佳浓度为3×10~(-4),平均换热系数提升了19.1%,SDS的最佳浓度为8×10~(-4),平均换热系数提升了64.1%。3种分散剂中,SDS的传热强化效果最佳,这与其作为阴离子分散剂的分散原理有关。

    2020年12期 v.48;No.582 58-61+79页 [查看摘要][在线阅读][下载 991K]
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  • 用于高温供汽的燃机热电联产蓄热系统热力特性

    董益华;罗海华;陈云菲;沈强;习超;张后雷;

    为吸纳更多的可再生能源电力并在燃机停机时供热,提出了用于高温供汽的燃机热电联产熔盐蓄热方案,对单级熔盐蓄热、常压储水双级蓄热和加压储水双级蓄热3种理论循环模式进行了热力学分析。结果表明:烟气温度对循环熵产以及?效率有较大影响;热盐罐和冷盐罐温度对熵产分布和设备设计有显著影响;释热循环中的换热器夹点温差以及熔盐的熔化温度决定了最低熔盐温度;在3种循环模式中,常压储水双级蓄热系统综合性能较好。

    2020年12期 v.48;No.582 62-67+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
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  • 立管式间接蒸发冷却器的设计与适用性研究

    常健佩;黄翔;贾晨昱;杜冬阳;许晶晶;

    对比了立管式间接蒸发冷却器与卧管式间接蒸发冷却器的设计模型的差异,基于间接蒸发冷却器热质交换的能量方程,优化了立管式间接蒸发冷却器的计算模型,测试了立管式间接蒸发冷却器的冷却性能,测试高温工况的湿球效率为75%~83%;测试中等温度工况的湿球效率为78%~88%。并结合测试数据,预测了蒸发冷却复合机械制冷的空调机组在典型城市数据中心全年适用小时数,在敦煌,干模式运行5 404 h(占全年运行小时数的61.7%),湿模式运行3 182 h(占全年运行小时数的36.3%),混合模式运行174 h(占全年运行小时数的2%);在西安,干模式运行4 469 h(占全年运行小时数的51%),湿模式运行2 140 h(占全年运行小时数的24.4%),混合模式运行2 151 h(占全年运行小时数的24.6%)。

    2020年12期 v.48;No.582 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K]
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  • 严寒地区太阳能辅助土壤源热泵系统匹配优化研究

    刘逸;陈培强;李可欣;徐莹;

    针对严寒地区采用土壤源热泵系统供能引起的土壤热失衡问题,引入太阳能辅助土壤源热泵系统供能并以此为研究对象。自行搭建实验台,利用实测数据验证数值模拟可靠性,对太阳能在冬夏季辅助该耦合系统供能的运行方案及系统中相对最优集热器面积与埋管长度的关系进行试验分析与模拟研究。研究结果表明:在冬夏季利用太阳能辅助土壤源热泵系统供能性能较好,冬季机组COP为3.69,夏季机组COP为6;若以能量守恒原则设计集热器面积,所得值可按10%酌情修正;在相同研究背景下,1 m~2太阳能集热器可减少5.24 m埋管长度。

    2020年12期 v.48;No.582 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K]
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  • 车载特种冷却装置设计要点探讨

    马红星;钟根仔;

    以某型车载特种冷却装置为例,对装置的使用环境条件、原理流程及组成和设计要点等方面进行分析,分析了车载特种冷却装置在设计过程中的难点并提出解决措施。结合车载特种冷却装置的技术特点和当前复杂的国际环境,提出了车载特种冷却装置改进建议。

    2020年12期 v.48;No.582 80-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 800K]
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