试验研究

  • 极端工况下螺旋槽机械密封脱开转速的理论分析和试验研究

    贾谦;阮琪;崔展;杨建晨;王建磊;徐鲁帅;袁小阳;

    针对火箭发动机涡轮泵螺旋槽机械密封低黏润滑及快速启动的工况,展开动、静环脱开转速n_t的计算和试验研究。引入表面粗糙度判据,建立了n_t的理论分析模型;计算分析了载荷W、槽深h_g及介质黏度μ等因素影响下,机械密封升速过程中润滑膜厚度h和n_t的变化规律;在试验台架上进行了机械密封的升速试验,根据试验数据对n_t进行了判断分析。研究结果表明:W由5 k N提升至10 k N后,n_t增加了76.5%,h_g由5μm增加到15μm后,n_t增加了143.9%,采用水作为润滑剂时的n_t分别是采用液氢和煤油时的4.0倍和2.1倍;以试验数据Q和T判断得到的n_t与理论分析结果相差较大,以P判断得到的n_t与理论分析结果相差较小,以F判断得到的n_t与理论分析数据吻合,可采用P和F作为在试验中测试n_t的判据。

    2021年10期 v.49;No.592 1-6+49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1278K]
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  • 电动汽车补气增焓型热泵系统低温制热性能研究

    刘明康;苏林;方奕栋;余军;朱信达;

    试验研究了电动汽车补气增焓型热泵空调系统在低温(5~-20℃)运行时的制热性能,研究室外环境温度和压缩机转速对系统制热性能参数和主要零部件运行特性的影响,并与传统热泵系统进行对比。结果表明:补气增焓技术可以有效解决热泵系统低温下制热性能衰减和压缩机排气温度过高两大问题,但随着室外环境温度的升高,补气增焓的提升效果逐渐降低;在-20℃,4 000 r/min工况下,传统热泵系统制热量为1.93 kW,COP为1.5,压缩机排气温度为104.2℃;开启补气增焓后,相对补气量为22%,系统制热量提升至2.56 kW,增幅33%,COP提升至1.88,增幅25%,排气温度降至72.6℃,降低了31.6℃。

    2021年10期 v.49;No.592 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1991K]
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  • 三产品旋流器瓦斯泥集铁降锌试验研究

    杨光辉;杨兴华;刘培坤;张悦刊;李晓宇;姜兰越;

    针对瓦斯泥中细泥和细粒级锌含量高、分选效果差的问题,提出了在流化分选前采用三产品旋流器对瓦斯泥集铁降锌的处理工艺,选用?100 mm平底旋流器与?75 mm柱锥旋流器串联,并采用控制变量的方法,改变二段旋流器底流口直径和锥角角度,得到瓦斯泥在底流和溢流中的不同粒度分布,研究各变量对分级性能的影响规律。结果表明:采用21 mm底流口和90°锥角时,底流中-20μm颗粒含量由27.83%降低到0.97%,有效脱锌的同时实现粗粒级铁的高效富集,可直接作为铁精矿;二段溢流产品达到流化分选的入料要求;一段溢流中铁的品位低,流化分选性能差,直接排入尾矿。三产品旋流器瓦斯泥集铁降锌工艺有助于减少流化分选能量损耗,提高分选指标,可为工业生产实践提供一定的理论依据。

    2021年10期 v.49;No.592 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 846K]
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设计计算

  • 带分流叶片离心式风机叶轮优化设计

    谢星;王红彪;李振林;祝宝山;王宏;

    针对目前带分流叶片离心式叶轮缺乏全参数优化设计的问题,提出结合试验设计、响应面模型、三维反问题设计和遗传优化算法,对一离心叶轮的叶片载荷分布、分流叶片周向位置、分流叶片前缘轴面流向位置、叶片尾缘倾角以及做功比进行优化,并引入熵产诊断对叶轮内流场进行流动损失分析。研究结果表明:叶片载荷设计参数NCs(s)、SLh(m)和NCs(m)对叶轮效率影响较大,分流叶片的尾缘倾角θ、周向位置PL、做功比WR和前缘流向位置LL均对叶轮的效率具有较大影响,并且其相较叶片载荷设计参数的影响程度更大。在叶轮内,壁面、湍流和脉动熵产损失占主导地位。在设计时,分流叶片宜采用主叶片做功0.5倍,10°倾角,周向位置应靠近主叶片吸力面,流向长度不应太短。

    2021年10期 v.49;No.592 21-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 2460K]
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  • 往复式压缩机气量调节工况下的内模解耦PID控制策略研究

    洪槐斌;刘雯华;张进杰;

    针对往复压缩机气量调节系统具有多变量强耦合的特点,设计了一种基于前馈补偿作用的内模解耦PID控制器。该控制器融合了内模控制结构灵活和PID控制易于调参的优势,应用系统辨识的方法建立了气量调节的控制数学模型;采用前馈补偿解耦并将内模控制器调整为PID结构以减少控制系统的参数数量。数值仿真试验表明:各级排气压力在设定值变化或因工艺波动情况下的调节时间均减少约60%,超调量降低至0左右,各项时域性能指标较其他控制器都为最优。研究结果表明本文提出的内模解耦PID控制器具有优异的设定值跟踪性能、解耦及鲁棒性能,具有在工业现场实际应用的前景。

    2021年10期 v.49;No.592 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1752K]
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  • 气液两相射流清洗装置设计与仿真分析

    朱犇犇;祝锡晶;赵韡;曹丽亭;

    为了研究高压气液两相射流在清洗方面的应用如除漆、除表面涂层等工作,设计了一种可调结构的高压气-水的混合装置,方便拆卸更换。为了验证其具有较好的混合效果,进行了模拟研究。首先建立了三维模型,用CFD划分网格,并用FLUENT仿真软件进行了气液两相流的流场模拟,分析了不同初始速度和压力下的混合效果以及不同初始压力、速度和靶距情况下射流撞击靶面的外流场分布规律并且进行了试验研究。研究结果表明,水的初始压强变大时,混合射流中水的体积分数在0.7左右稍微变大,但变化不是很大;空气的初始速度对射流混合效果的影响不是很明显;当混合射流压力增加时,有效清洗面积逐渐增加,而增加速度越来越慢;靶距在2~10 mm增加时,靶面的清洗压力先增大后减小,存在最佳靶距使的压力分布较为平稳,清洗效率较好,对气-水射流在清洗方面的工程应用具有指导意义。

    2021年10期 v.49;No.592 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1862K]
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  • 调节阀阀体及阀座对流量特性的影响

    高志新;岳阳;李军业;吴辉;金志江;

    基于计算流体力学理论,结合统计学分析方法,研究了阀体内流道形状和阀座尺寸对调节阀流量特性的影响。结果表明,统计学分析方法可以用于阀体内流道结构优化并明显减少分析时间。在调节阀阀体内流道入口腔、中腔和出口腔的结构参数中,入口腔和中腔的结构参数对调节阀流量系数的影响最大,采用正交试验法优化前后的调节阀流量系数为18.45和19.6。同时在大阀门开度下,随着阀座尺寸的增加,相同阀口流通面积下调节阀的流量系数增加,最大差值在20%以上。研究结果对柱塞式调节阀的设计具有一定的指导意义。

    2021年10期 v.49;No.592 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K]
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  • 一种新型下排气旋风分离器的数值模拟

    张蕾蕾;陈延信;赵博;党敏辉;姚艳飞;

    为了研究新型下排气旋风分离器的流场分布规律,借助ANSYS FLUENT软件采用RSM和DPM对其进行气固两相流动数值模拟。在试验数据验证数值模拟结果准确性的基础上,对比分析了不同入口风速10,15,20,25,30 m/s下新型下排气旋风分离器不同截面上(Z=20,180,350,400,500,700 mm)的压力场、速度场。研究发现:新型旋风分离器内部流场为单旋流,相对于常规旋风分离器气流流程短,压降低;不同截面上流场差异大,排气管部位存在二次涡现象;锥部为偏离几何中心的旋转气流,筒部区域流场呈现高度的轴对称分布;径向流动整体较弱,对流场的影响不大;入口风速与压降呈正相关关系;新型下排气旋风分离器对细颗粒的分离效率较高,当颗粒粒径小于5μm时,分离效率随着入口风速的增大而增大,对于粒径大于5μm的颗粒,分离效率随着入口风速的增加先增大后降低,在入口风速为25 m/s时达到最大。

    2021年10期 v.49;No.592 50-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K]
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  • CO_2跨临界双级压缩机械过冷循环的性能分析

    杨俊兰;白杨;

    为了提高CO_2跨临界循环的性能,提出了一种双级压缩机械过冷带回热器(简称"TSC+MS+RE")循环,将其与双级压缩机械过冷(简称"TSC+MS")循环、双级压缩带回热器(简称"TSC+RE")循环进行理论计算和性能比较,分析了蒸发温度、环境温度、过冷度、制冷剂流量和排气压力等参数的影响。结果表明:TSC+MS+RE循环的性能最好;在最佳过冷度下,TSC+MS+RE循环的COP比TSC+RE循环增加了33.3%,比TSC+MS循环增加了10.9%;TSC+MS+RE循环的最佳过冷度随着蒸发温度的升高而减小,压缩机耗功比随着蒸发温度的升高而逐渐增大;对于TSC+MS+RE循环,增设回热器导致了压缩机排气温度的升高。

    2021年10期 v.49;No.592 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1024K]
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  • 静叶安放角变化规律对螺旋轴流混输泵流动特性的影响

    马希金;韩作鹏;宛航;张立传;

    针对自主研制的一典型气液混输泵,以叶栅理论和Matlab为基础获得不同安放角变化规律下的静叶型线。基于FLUENT16.2、RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,研究不同含气率和静叶安放角变化规律对混输泵增压单元的增压能力及增压效率的影响、静叶能量损失和叶片负载沿流线分布情况。结果表明:在气体体积分数GVF=0.3工况下M3模型的静叶效率和静叶能量回收能力最优,相比线性变化的静叶其效率增加了1.1%;就压力负载而言,安放角呈线性变化时,静叶的工作面和背面的压差逐渐减小;安放角呈非线性分布时,沿流线方向的最大压力负载差随着流线的增加越来越靠近静叶的出口边。研究结果对混输泵静叶设计及优化提供了理论参考依据。

    2021年10期 v.49;No.592 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2788K]
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技术进展

  • 阀门失效的研究进展

    姚怀宇;蒋诚航;金志江;钱锦远;

    为全面了解阀门失效问题的研究现状,提高管路系统中阀门的安全性,整理了近年来国内外有关阀门失效的最新研究与应用。首先从断裂失效、腐蚀失效、泄漏失效和磨损失效4个方面介绍了常见的阀门失效形式,其次分别分析了造成上述各类失效的原因,最后从结构和加工工艺2个方面总结了对阀门不同失效形式的改进措施。相关结果表明:断裂路径和断裂速度、腐蚀产物的特征和沟壑与磨粒尺寸等是深入区分失效形式的重要特征;阀门失效是多种因素共同作用的结果,对失效原因的分析应该考虑不同因素之间的相互影响程度;改进措施主要是避免应力集中,保护密封结构以及改变流动特性。

    2021年10期 v.49;No.592 74-83+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 9242K]
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应用技术

  • 混流式喷水推进泵压力脉动数值分析

    王名扬;徐增丙;林辉;王志刚;

    为了研究混流式喷水推进泵的瞬态流动特性,利用CFD方法对混流式喷水推进泵的流场进行了非定常数值模拟。通过对设计工况及变流量工况下各级监测点的静压分布及压力脉动的时域和频域分析,发现静压波动均值从叶轮进口到叶轮出口由负压转正而后经过导叶整流逐级减小,导叶出口位置静压波动均值最大为171 k Pa;压力脉动强度从叶轮进口到导叶出口逐级递减,叶轮进口A3点的压力脉动振幅约为导叶出口E3点的25倍;大流量工况加剧了泵内流体的振动,并且不同流量工况下各监测点的压力脉动主频均为叶轮的通过频率100 Hz。这些计算结果为混流式喷水推进泵设备运行稳定性提供了理论依据。

    2021年10期 v.49;No.592 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2330K]
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  • 一种蓄冷式飞机地面空调车系统的运行分析

    范文英;蒋绿林;蔡宝瑞;陈海飞;徐川;梁勇;

    针对传统的飞机地面空调车存在制冷量小、能耗高、环境污染严重等问题,研制了一种蓄冷式移动飞机地面空调车,阐述了系统的结构及工作原理,并进行了试验研究。结果表明,在满足飞机大风量的需求下,通过耦合相变蓄冷技术,可以有效地降低机场内的远机位用电负荷,在环境温度为30℃、湿度为20%左右的情况下,送风温、湿度分别达到2℃和90%左右。此外,在产生相同冷量的情况下,该系统所需的运行费用以及运行期间所产生的CO2均低于传统无蓄冷纯电空调机组,具有良好的经济效益以及显著的节能效果。

    2021年10期 v.49;No.592 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1002K]
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  • 基于SVD-ITD和支持向量机的潜水磨碎泵故障诊断

    李志国;林彬;高鹏涛;谢亚杰;

    针对潜水磨碎泵流道堵塞的故障诊断,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和固有时间尺度分解(ITD)的电流信号分析和构建支持向量机故障识别模型相结合的方法。搭建了潜水磨碎泵堵塞实验台,采集了潜水磨碎泵在不同堵塞程度下的电流信号,利用SVD滤除电流工频信号,采用ITD分解得到各固有旋转分量(PCRs),再将PCRs的均方根值(RMS)与相对应的堵塞程度标签组成数据特征集,最后输入到支持向量机确定故障状态。实验结果表明提出的方法能够准确地识别出四种不同堵塞等级,准确率高达92.3%。因此所提出的方法在少量样本情况下对堵塞程度有较高的识别能力,具有很高的实际应用价值。

    2021年10期 v.49;No.592 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K]
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