试验研究

• 冷却温度对平板脉动热管传热特性影响的试验研究

  李晓娜;徐荣吉;吴青平;赵远强;

  为了探究冷却温度与脉动热管传热性能的关系，以氟代醚HFE-7100,HFE-7300和HFE-7500为工质，改变冷却水浴温度及加热功率，试验研究了加热功率与冷却温度对脉动热管传热的综合影响。结果显示，沸点更低的HFE-7100及HFE-7300脉动热管在30～50 W成功启动，适用于低加热功率，而沸点更高的HFE-7500适用于高加热功率（110～170 W）；当给定加热功率或冷却温度时，分别存在一个最佳冷却温度或加热功率使得脉动热管传热性能最优，因此应根据脉动热管的加热功率及运行温度区间合理选择工质。氟代醚脉动热管受冷却温度的影响较大，高冷却温度下过渡时间明显增加；受沸点影响，HFE-7500过渡时间变化相对较小。高加热功率下，冷却温度对脉动热管的影响减小，过渡时间也减少。低加热功率配合较高冷却温度及高加热功率配合较低冷却温度均可使脉动热管达到最佳运行状态，不同的是低加热功率下脉动热管的最佳运行区间较小，高加热功率下最佳运行区间增大。

  2023年02期 v.51;No.608 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1760K]
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• 弯管颗粒预分布结构对旋流器性能的影响

  王舜;王蛟洋;韩霄;都帅;朱丽云;王振波;

  旋流器在进行延迟焦化废水焦粉脱除领域具有多重优越性，为保证旋流器结构不改变条件下提高旋流器脱除焦粉的能力，提出了在旋流器入口处设置弯管预分布结构以实现进口颗粒的预分布，即实现颗粒沿旋流器柱段的外壁面进入旋流器，提高旋流器的分离效率。通过试验验证了优化后旋流器在高进口流量条件下能有效提高旋流器分离效率，同时降低旋流器的压降；利用FLUENT软件对不同入口流量下旋流器内部流场进行分析，设置预分布结构后，旋流器内部切向速度增大且改善了切向速度的对称性，同时改善了轴向速度分布状态，降低了入口横截面的湍动能，分离效率最高提升至96%，结合多项流场参数分析结果显示，优化后旋流器具有更高的动态效率。

  2023年02期 v.51;No.608 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K]
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• X70管线钢残余塑性应变的背散射电子衍射表征方法研究

  孟彤;孙超;王汉奎;商学欣;于宇新;孟涛;帅健;宋明;

  为了研究高钢级油气管线环焊缝脆性开裂失效与微小残余塑性应变之间的关系问题，采用背散射电子衍射对不同应变下的X70管线钢进行了表征研究。通过四点弯曲试验和拉伸试验制备带有残余塑性应变的样品，表征了衍射带对比度、核平均取向差与应变的关系。结果表明：X70钢，对于10%以内的塑性变形，金相和硬度等工程手段无法识别；在X70钢管四点弯曲的梯度塑性应变预制样品和系列拉伸样品中，材料EBSD衍射带对比度与微小塑性变形相关性较差，而核平均取向差与±2%以上的塑性变形有较好正相关性，有望用于实际管线残余塑性变形的定性或半定量评估。

  2023年02期 v.51;No.608 20-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1611K]
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设计计算

• 阀门流量特性综合测试系统的研制

  王剑;范宜霖;雷艳;刘贵超;张继伟;黄健;彭林;陈凤官;

  针对目前国内现有阀门流量测试装置测试范围小、功能单一、精度不高、自动化水平低，不能很好满足阀门技术高速发展需求的问题，研制了阀门流量特性综合测试系统，并对循环水源、动力系统、稳压装置、测试管路、流量校验系统、数据采集系统、自动控制系统等测试系统组成部件设计进行了详细介绍，该测试系统具有阀门的流量系数、流阻系数、固有流量特性、流量的校验以及阀门微小流量测试等综合检测功能。经应用表明，该系统测试能力大、测试精度高、自动化程度高，流量误差小于实际流量的±2%，压差误差小于实际压差的±2%。因此，该测试系统可满足目前阀门技术大型化、高参数、微小流量调节等测试技术的需要。

  2023年02期 v.51;No.608 28-32+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1148K]
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• 旋转磨料射流喷嘴叶轮参数优化设计

  周秋成;罗宁;李健敏;王秀伟;刘鑫;陈开研;张力凡;

  为增强旋转磨料射流在硬岩地层高效破岩效果，喷射破岩形成较大孔径径向水平井井眼，对喷嘴叶轮参数展开了优化设计。对径向水平井井下工况旋转磨料射流流场进行模拟，研究了叶轮扭转角、长度、直径、叶片厚度和叶片数量等参数对流场速度的影响。结果表明：叶轮扭转角度为影响流场旋流强度的主要因素；减小叶轮直径或增加叶片厚度会缩小流道的过流面积，增加射流的旋转强度，直径影响最大切向速度相差15.1%，厚度影响相差44.6%；叶片数量较多会降低射流冲击速度。在本文条件下，给出了建议性优化喷嘴叶轮结构参数：叶轮扭转角度为630°，长度为30 mm，直径为18 mm，叶片厚度为4 mm，叶片数量为3。所得结果可为径向井旋转磨料射流喷嘴优化设计提供依据。

  2023年02期 v.51;No.608 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1423K]
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• 气压弹射系统用微型压缩机动态转矩特性

  严彦;魏凌霄;李鹏飞;徐建明;李云;

  为准确了解机载气压弹射系统中作为负载的压缩机转矩特性，以满足微型空压机对控制系统的要求，基于压缩机的动力学和运动学关系，以及质量和能量守恒关系，建立了一种基于有限级间容积的多级压缩机动态仿真模型，该模型可相对准确地预测压缩机动态启动、稳态和变工况运行下压缩机的转矩特性。选择两级压缩机及某个飞行包线进行了实例计算，建立了压缩机能量方程、流动方程、动力学方程及曲轴转动方程。计算结果显示，压缩机吸气压力和温度的变化导致一级气缸的排气压力下降了25%，用气后气瓶压力的变化导致一级气缸的排气压力下降了24%，二级气缸的排气压力下降了43%。本文所建立的动态模型反应了启动过程中压缩机压力的建立过程以及负载转矩的连续变化情况，其预测结果更贴近于实际情况。

  2023年02期 v.51;No.608 41-47+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K]
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• 环路热管蒸发腔内池沸腾的模拟研究

  刘圣春;张钟垚;王冕同;李雪强;

  为了探究微型蒸发器内的蒸发沸腾现象，为今后蒸发器设计提供指导。利用FLUENT软件建立了微型蒸发器模型，对封闭空间内池沸腾现象进行了模拟研究，探讨了不同过热度下加热面热流密度、腔内相对压力、液柱排出时间及气泡脱离时间的变化规律。结果表明：热流密度与腔内相对压力均随过热度的提高而增长，其中热流密度呈线性增长趋势，而腔内相对压力的增长率不断减小；液柱排出时间与气泡脱离时间均随过热度的增长而减小，但减小趋势不断变缓。与40℃的过热度相比，在过热度为50℃时，除热流密度保持线性增长外，其余指标变化甚微，腔内相对压力、液柱排出时间和气泡脱离时间仅分别变化0.3 k Pa、0.25 s和0.002 s。适当提高过热度可以促进沸腾换热，但提高到一定程度后继续提高过热度对沸腾换热的促进作用有限。

  2023年02期 v.51;No.608 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K]
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• 中心盘集装式拉袋卸料机构的设计与应用

  朱碧肖;陈崔龙;邓超;

  针对刮刀离心机残余滤饼增加过滤阻力、加剧振动及物料批次交叉等难题，现有内置和外置气缸式拉袋卸料机构的驱动气缸由于离心机主轴结构限制，存在技术参数不高、拉袋动作不畅、可靠性低等安全隐患，提出了一种中心盘集装式拉袋卸料机构，并给出了滤袋与转鼓内壁之间的黏附力计算方法。中心盘集装式拉袋卸料机构将驱动气缸与转子中心盘进行了集成设计，利用中心盘外圆柱面作为气动装置的活塞，将驱动力传递到滤袋上，实现拉袋卸料和复位动作。经计算中心盘集装式拉袋卸料机构提供的拉袋驱动力较内置气缸式提高14倍以上，拉袋可靠性得到提升。在锂电三元材料前驱体水洗工序中的应用结果表明，采用中心盘集装式拉袋卸料机构，残余滤饼卸除率大于86%，每批次滤袋残余滤饼重量小于4 kg。

  2023年02期 v.51;No.608 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K]
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• 卸荷阀抗气蚀结构的参数协同匹配优化方法

  马思宇;韦文术;于瑞;卢海承;胡经文;郭宗凯;周华;

  针对矿用乳化液泵站卸荷阀的严重气蚀问题，基于多级节流和高压引流原则提出一种适用于高压大流量工况的卸荷阀抗气蚀新结构。选取阀口半锥角、高压引流孔直径作为优化设计变量，融合最优拉丁超立方设计（Opt LHD）及多岛遗传算法（MIGA），通过结构参数的变参定量分析获得了各设计变量对阀口空化特性的影响规律，通过参数间的智能优化与匹配，实现以提高阀口抗气蚀性能为目标的参数协同匹配优化。结果表明，优化后的阀口压力梯度显著降低，出口流速下降33.5%，阀套壁面冲击速度下降42.9%，体积平均气相分数下降61.3%。实际应用效果也验证了该优化方法可有效地降低卸荷阀的气蚀损伤程度，对同类型产品的优化设计具有一定的参考价值。

  2023年02期 v.51;No.608 61-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
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• 螺杆压缩机泄漏三角形面积变化规律

  王涛;齐强;何志龙;吕诏凌;马家豪;

  为了简化螺杆压缩机的泄漏三角形面积计算，提出了一种平面型线向泄漏空间展开，获取泄漏三角形曲边参数，进而计算泄漏三角形面积的方法。采用该方法分别对原始对称、原始双边对称、单边不对称摆线-销齿圆弧、Atlas-X、GHH等典型型线的泄漏三角形进行计算，计算结果与三维模型进行对比，误差分别为0.2%,0.07%,1.9%,1.9%,0.2%，验证了该计算方式的合理性。基于该方法，探究了不同类型型线和结构参数对泄漏三角形的影响规律。结果表明，泄漏三角形面积与节圆半径、导程、齿数比呈线性相关，与阴转子齿高、修正长度、双边长度呈正相关。论文最终拟合出泄漏三角形面积与影响因素的计算关联式，为形成螺杆压缩机型线性能评价方法提供了理论基础。

  2023年02期 v.51;No.608 70-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K]
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应用技术

• 基于ISIGHT平台的S3525翼型优化研究

  李忠;周俊杰;马存志;丁磊;

  为了给双向轴流式叶轮提供水动力特性较高的优秀翼型，基于ISIGHT多学科优化平台，结合改进后适用于S翼型重构的CST参数化方法和Latin Hypercube优化方法构建了自动寻优平台，并对优化前后翼型的水动力特性进行对比分析。结果表明：优化翼型的适用攻角范围明显拓宽，升阻比及升力系数均有效提升，最优升阻比较原始翼型提升了45.5%。优化翼型的损失增幅从5°攻角处开始变大，相较于原型延迟1°，同时减小了翼型上翼面前缘区域处的逆压梯度、抑制了该区域内的流动分离现象。研究结果有助于推进双向轴流式水力机械性能的提升，同时可为类似研究提供有益借鉴。

  2023年02期 v.51;No.608 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1427K]
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• 套筒式调节阀结构改进及流场分析

  喻临风;何世权;郎晨旭;王佳琪;

  针对套筒式调节阀因工作时阀内流体压差过高、流速快，易产生阻塞流，导致在一定开度下，阀门流通能力降低，阀内噪声增大，致使套筒、阀芯、阀座损坏等问题，以DN80套筒式调节阀为研究对象，对套筒节流孔的形状进行优化，设计出2种不同形状的节流孔样式，对比分析3种不同形状的节流孔，采用计算流体动力学（CFD）方法对其内部流场进行数值模拟，分析调节阀流道内的速度分布云图、压力分布云图和流量特性曲线，并通过试验对比其流阻系数。结果表明，优化后的内缩式套筒结构在全开时，相较于初始结构降压能力提升约13.65%、最高降速约35%、流通能力提升约22.73%，并解决了在阀门开度为100%时阀体下腔处的回流现象。内缩式套筒结构具有更好的节流减压能力，能够安全可靠地应用于2种管线对接的工作状况，同时延长了阀门的使用寿命。

  2023年02期 v.51;No.608 84-89+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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• 基于R1234yf和R1234ze(E)的电动汽车空调系统的4E分析

  吴成会;张坤;徐美君;谢祖顺;梁才航;

  为了研究环保型制冷剂R1234yf和R1234ze(E)替代R134a在电动汽车空调系统中应用的可行性，利用EES软件对R1234yf和R1234ze(E)电动汽车空调系统进行建模仿真，对系统进行能量（1E）、(火用)（2E）、经济性（3E）和环境性（4E）分析与多因素评估，并与R134a电动汽车空调系统对比。结果表明：R134a表现出最佳的热经济性能，但R134a的生命周期CO_2当量排放量约为R1234ze(E)或R1234yf的6.5倍和3.67倍，对环境的影响较差；R1234yf和R1234ze(E)的可行性水平值（FL）在不同权重情况下分别大于3.7,3.4，而R134a在不同权重下的可行性水平值FL最小为0.1;R1234yf、R1234ze(E)可作为R134a的替代制冷剂，其中R1234yf更适合作为R134a的替代制冷剂。

  2023年02期 v.51;No.608 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K]
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• 不同错列布置下垂直轴风力机尾流特性

  郑智睿;王妮妮;赵斌;王友昊;何锁盈;高明;

  为研究垂直轴风力机错列排布时下游风力机横向偏移距离对尾流特性的影响，获得优化的排布方式，以某H型垂直轴风力机为研究对象，建立了三维计算模型进行仿真模拟。基于单风力机模拟结果，研究了错列排布中不同偏移距离对风力机功率系数及尾流特性的影响。结果表明：当尖速比由0.5增加至1.5的过程中，风力机尾流逐渐接近于钝体尾流，下游速度恢复距离减小；风力机阵列中，错列布置可有效缓解上游风力机尾流对下游风力机的不利影响；随着横向距离的增大，下游风力机整体尾流速度分布逐渐与上游风力机的下游气流速度分布相一致，当横向间距为1倍，2倍风轮直径时，下游风力机功率系数相比单列排布提升了16.5%,37.3%。

  2023年02期 v.51;No.608 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
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