试验研究

  • 换热管塌料工况识别的试验研究

    田俊琪;陈延信;姚艳飞;赵博;

    搭建冷态试验平台,对换热管塌料工况的压力信号进行分析,塌料发生时,压力值会出现明显波动,且压力波动与塌料质量呈正相关,即塌料量越多,信号波动幅度越大;对压力信号进行功率谱分析,可得到塌料发生的频率分别为0.102,0.048,0.034 Hz,与试验设定的塌料频率一致;以压降为设计目标,以塌料质量与断面风速为设计变量,通过响应面分析构建三者之间的数学模型,模型的F为413.15,P值小于0.000 1,借助该模型对塌料量进行反推,计算结果与真实塌料量间的平均相对误差仅为3.79%。研究证明,可将压力信号作为识别塌料工况的关键工艺参数,并可通过分析压力信号实现对塌料频率与塌料质量的表征。

    2021年02期 v.49;No.584 1-7+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1329K]
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  • 磨料水射流仿真分析与试验研究

    田家林;胡志超;刘松;葛桐旭;

    为有效保持油田的稳产增产,磨料水射流技术逐渐被应用于油田生产。磨料水射流切割利用高速混砂液体的射流来完成切割作业,具有安全、多能、环保、便捷、高效的特点。本文对前混式磨料水射流切割的喷嘴结构进行了优化设计计算,采用计算流体力学的方法,利用CFD仿真软件,对不同喷嘴类型﹑喷嘴长度和不同锥角角度的喷头的工作情况进行数值模拟和仿真。对仿真结果进行分析并对不同喷嘴进行试验测试,得出了较好的锥直形喷嘴结构,为高效率与较好切割效果喷嘴的研制提供了依据。借助数学软件,对锥直形喷嘴的工作参数进行验证,得到切割深度与靶距、横移速度、压力的规律,证明仿真结果的准确性。

    2021年02期 v.49;No.584 8-13+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K]
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  • 基于喉部参数控制的离心泵导叶扩散度研究

    胡晓东;王维军;

    为研究导叶扩散段无量纲参数对离心泵水力性能的影响,通过控制导叶喉部参数设计出5种导叶扩散度方案,采用雷诺时均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对离心泵进行全流场计算,对比分析了不同扩散度方案对上游叶轮、导叶本身以及下游压水室水力性能的影响,并验证了数值分析的可靠性。研究表明:导叶扩散度对上游叶轮水力性能较大,叶轮效率随导叶扩散度的增加而增大,扩散度过小会增大叶轮出口位置液流所受冲击损失;导叶水力性能对扩散度的变化比较敏感,其水力损失随扩散度的增加而增大,且扩散度越大导叶叶片进口工作面上压力波动越剧烈、背面静压提升越明显;导叶扩散度的变化对下游压水室的水力性能影响较小,水力损失随导叶扩散度的增加先减小后增大,导叶扩散度过大会加剧压水室内液体的环流运动、降低压水室的水力性能;泵的扬程随导叶扩散度的增加而减小,效率随导叶扩散度的增加先增大后减小,导叶扩散度K_d位于0.026~0.038之间时离心泵具有较高的运行效率。

    2021年02期 v.49;No.584 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
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设计计算

  • 电动汽车涡旋压缩机内油气分离器的研究

    刘兴旺;康小兵;

    通过数值模拟的方法研究了电动汽车涡旋压缩机在不同转速工况下,进口结构对油气分离器的流场和性能的影响。采用RSM模型对油气分离器内的气相流场进行模拟计算,同时利用DPM模型对4种分离器的油滴轨迹进行追踪。研究结果表明:进口结构变窄将促使油气分离器内部流场具有良好的对称性,并随着转速的提高,不同进口结构分离器的压降都呈抛物状上升,分离效率也有所提升。在满足压降经验模型计算的状况下,矩形-1进口分离器相比另外3种不同进口分离器的速度场对称性良好,且在3 000 r/min时对小粒径油滴分离效率达到了74.97%,比圆形进口分离器的分离效率提升了19.30%,保证了低功耗下提升小粒径油滴的分离效率。

    2021年02期 v.49;No.584 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K]
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  • 水滴迷宫式调节阀空化特性计算与结构改进

    廖伯权;何庆中;王佳;彭涛;陈雪峰;李科宏;

    针对超(超)临界机组中水滴迷宫式调节阀在高温高压工况下引起的严重气蚀问题,基于计算流体力学理论和空化机理,选用标准k-ε湍流模型、Mixture模型和Schnerr-Sauer空化模型,比较了改进前后调节阀在典型开度下的压力、速度、气相体积分数等结构性能。计算结果表明:原始碟片结构压降大,最大可至19.95 MPa,流速高,最高可达237 m/s,从而导致了严重的空化现象,气相体积分数甚至高达1;增加围堰后,碟片流道内最大压降降低了52.5%,最大速度减小了38.8%,最大气相体积分数降低至0.18;证明增加围堰可有效控制阀内压降和流速,减小气蚀破坏程度。此外,适当增加围堰高度有利于抑制空化发生,但高度过大会使空化区域向围堰处转移,同时形成不稳定流场影响阀门启闭特性。

    2021年02期 v.49;No.584 30-36+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K]
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  • 对转轴流泵的设计与数值分析

    李靖晗;胡永海;阮鹏程;朱兵;

    对转轴流泵是由2个叶轮串联在一起,以相反的方向绕同一轴心旋转的轴流泵。与常规前、后导叶式轴流泵相比,在同样设计参数条件下,对转式轴流泵具有相对体积小、运转速度低、抗空化性能好和推重比高等特点。为探究对转轴流泵的设计理论和方法,设计了一对转轴流泵的前、后置叶轮,应用Matlab软件实现参数化设计,搭建了自动分析优化平台,实现了对转轴流泵从设计参数输入到三维优化模型的自动输出。在此基础上,分析了前、后叶轮的载荷分配比例、轴向间隙和后置叶轮不同转速对轴流泵性能的影响。结果表明:后置叶轮的效率和扬程一般低于前置叶轮,可以通过载荷的重新分配,降低后置叶轮的转速来提高轴流泵的总体效率;轴向间隙存在最优值,建议设定为前置叶轮弦长的5%左右;后置叶轮转速的合理选择,能够减弱或消除常规轴流泵在小流量工况扬程曲线出现的"驼峰"现象,从而拓宽了轴流泵运行工况范围。

    2021年02期 v.49;No.584 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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  • 矩形进料体高宽比对旋流器流场和分离性能影响的数值模拟

    李峰;刘培坤;杨兴华;张悦刊;

    横截面为矩形的进料体比圆形的分离性能更好,但是一直没有找出矩形进料体合适的高宽比。本文采用数值分析法研究了矩形进料体的高宽比对直径为75 mm旋流器分离性能的影响,将数值结果与Hsieh经典试验结果进行了对比,发现两者有良好的一致性,验证了该方法的有效性。探究了进料体不同高宽比下的压力场、速度场、湍流场和分离效率。结果显示压力降和切向速度随着高宽比的增加出现先增加后减小的趋势,在高宽比为3.0时最大且短路流量最小。因此,可以通过改变高宽比来减小湍动能,随着高宽比的增加,湍动能先减小后增加,在高宽比为3.0时,湍动能最小,继续增加高宽比湍动能变大。采用较大的高宽比可以提高分离精度和减小切割粒径,获得更好的产品质量。对于直径为75 mm旋流器来说,矩形进料体的最佳高宽比应该在3.0~4.0之间,为以后设计合理的进料体结构提供依据。

    2021年02期 v.49;No.584 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K]
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  • 幅流风机叶轮参数对内流特性的影响研究

    刁雷;李慧林;赵京;王铭昭;

    针对幅流风机风抗过大导致风量低,全压效率过低。基于FLUENT结合双圆弧叶片设计理论对原叶轮叶片结构进行了优化设计,分析其内流特性细节,实现了风量提升。仿真结果表明,改变叶片弯度角影响风机静压,改善风机风抗;厚度减少风量明显提升;增大部分端部圆风量减小。叶片弯度角、厚度和端部厚度均对风量影响很敏感,是影响幅流风机内流特性的关键因素。

    2021年02期 v.49;No.584 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 3549K]
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研究进展

  • 阀门流固耦合的研究进展

    钱锦远;杨佳明;吴嘉懿;金志江;

    流固耦合现象是指流体与固体相互作用的现象,其具体表现为流体作用于固体,使之变形或位移,同时固体反作用于流体,引起流场的变化。在阀门中,当流固耦合现象达到一定程度时,会对阀门及与阀门相连的多种部件产生损伤,并最终导致阀门工作效率下降乃至失效。为更全面地认识阀门中的流固耦合现象,本文从流固耦合理论、试验方法和数值模拟3方面对国内外阀门流固的研究进行了整理归纳。首先,介绍了阀门产生流固耦合现象的机制;其次,阐释了单场分析与流固耦合分析各自的特点,指出了流固耦合分析的优越性。同时,归纳了不同试验方法及元器件在阀门流固耦合现象研究中的应用。此外,在数值模拟中,按照数据传递方向对单向流固耦合与双向流固耦合进行了介绍;并根据耦合场数,结合阀门研究的相关工作对双场耦合与多场耦合进行了介绍。最后,总结了流固耦合模拟的发展方向。

    2021年02期 v.49;No.584 57-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K]
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应用技术

  • 双级动叶可调轴流风机气动性能不达标故障诊断及治理

    李昊燃;郑金;杜继臻;

    针对某火电机组双级动叶可调轴流式送风机的实际运行效率低的问题,结合现场性能试验和模型风机试验,综合风机安装精度、出口风道和叶型设计等影响因素,找到风机性能不达标的原因,提出治理方案。研究结果表明:送风机气动性能设计不达标是造成风机运行效率低、运行电流接近电机额定电流的主要原因,将原有低压叶型优化为高压叶型后,风机性能得到明显改善,达到设计性能要求,解决了机组带负荷受限问题。

    2021年02期 v.49;No.584 66-70+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 856K]
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  • 基于人工蜂群算法的供水泵站运行优化研究

    王阳;李志鹏;刘灿;彭枫;

    针对泵站普遍因存在供需不平衡、管理差等而造成大量能源浪费的问题,对泵站系统扬程、效率偏差情况进行分析,明确了系统供需间的差异情况,利用灰色关联度法,对泵站目标电耗的影响因素进行关联度分析,确定了扬程、效率、流量3个影响因素关联度大小。建立以单位产量电耗最小为目标函数的优化调度模型,并结合泵站实际情况,运用人工蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)进行寻优计算,得出运行优化方案,得到系统在不同流量、扬程需求下的最佳开机台数及调速比,表明了ABC算法在泵站优化的实用价值。

    2021年02期 v.49;No.584 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
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制冷空调

  • 半导体制冷系统热端散热试验研究

    黄双福;林春深;黄金耀;袁俊威;

    分别对TEC1-12704和TEC1-12706两种型号半导体制冷片的热端进行了散热器有热管散热与散热器无热管散热的试验装置设计,同时设计了分离电流输入两级制冷散热器有热管散热的试验装置,并分析了热端散热工况对冷端温度的影响。试验结果显示:散热器有热管散热可强化热端散热,半导体制冷片冷端温度与散热器散热能力有关,在有限散热能力条件下,冷端温度随输入电流的增加先增大后减小;保证散热能力条件下,冷端温度随输入电流增大而减小、随热端温度减小而减小;对双片TEC1-12706半导体制冷片采用分离电流输入两级制冷,冷端最低温度可达到-38.6℃。试验结果表明:改善热端散热条件能够提高单片半导体制冷片性能,同时在试验测试的最佳散热条件下采用分离电流输入两级制冷可使冷端温度大幅降低,这对提高半导体制冷片工作温差着重要的意义。

    2021年02期 v.49;No.584 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1979K]
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  • 内翅式套管相变蓄热器蓄热特性的模拟研究

    林道光;毛永宁;李小华;

    翅片的添加可以有效改善相变蓄热速率低的问题,研究翅片结构参数对蓄热器强化蓄热的影响具有重要意义。该文采用FLUENT软件对内翅式套管相变蓄热器蓄热特性进行模拟研究,考虑自然对流作用下,探讨了蓄热器内翅片个数,翅片高度,翅片厚度等因素对石蜡蓄热过程的影响。研究表明:自然对流在内翅式套管相变蓄热器蓄热过程中发挥重要作用;翅片的添加提高了换热效率,翅片个数,高度和厚度的增加都能起到强化换热的效果,但强化换热效率均会渐趋平缓,翅片高度增加的效果最理想。

    2021年02期 v.49;No.584 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1132K]
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  • 辐射空调过冷度与结露延迟时间动态变化特性研究

    金梧凤;赵宁;毕晨;王志强;

    针对辐射空调在运行时出现结露现象的问题,为提升辐射空调系统的供冷能力,延后防结露控制启动时间,采用试验研究的方法,对辐射板表面结露区域进行分析,并在板表面最易结露区域进行结露过程试验,确定结露发生时刻的状态点,在此基础上进一步探讨过冷度与结露延迟时间随影响因子变化的动态变化特性及二者关系。研究结果表明:结露区域的范围受热源、湿源及辐射板盘管分布情况的影响,辐射板表面的结露是一个缓慢的过程;当因室内温湿度增加时,改变了分子动能,增加了水分子含量,过冷度并不能直接决定延迟时间的长短;深入分析试验数据,得到各影响因子变化时过冷度、延迟时间的动态变化特性,为有效提高辐射空调系统的供冷能力提供技术依据。

    2021年02期 v.49;No.584 90-96+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1544K]
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  • 基于加权PMV和EQT的改舱客机地面空调最佳送风温度

    林家泉;迟骋;

    为改善飞机地面空调恒定温度送风所造成的改舱客机舱内乘客热舒适性不佳的问题,建立了改舱后的Boeing 737客舱模型,并通过实验舱对仿真模型进行了试验验证,证明了此模型的合理有效性。在此改舱模型的基础上,运用CFD技术,模拟仿真出地面空调不同送风温度下,改舱客机的风速场与温度场,且针对改舱客机空调送风口与乘客座位距离不一致的特点,采用修正后的加权PMV评价客舱内的整体热舒适性,再结合EQT指标进一步研究每位乘客的局部热舒适性,最终得出满足热舒适性的最佳送风温度区间,为地面空调的合理送风提供理论依据。

    2021年02期 v.49;No.584 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2757K]
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