- 李双喜;宋子锋;杨兴;芦建平;黄承尧;
针对射流搅拌系统搅拌效果与工艺参数关系尚不明确的问题，基于VOF两相流模型及SST k-omega湍流模型，建立了三维瞬态模型。引用死区比率、液相速度均方根、自由液面液相体积分数均方根为表征液相搅拌效果及破壳效果的特征参数；搭建原理性试验装置，验证了数值模拟结果的准确性。结果表明，由于喷嘴距离自由液面较近，流场波动，罐内产生负压区导致罐体安全问题，建议喷嘴远离自由液面；结合搅拌效果及工程成本，当入口速度V_(in)=20 m/s时，搅拌收益率最高；含气比与搅拌效果呈负相关，与破壳效果呈正相关，含气比a=0.621为较优含气比。通过对三维瞬态流场模拟，分析流场流动特点，得到了工艺参数对搅拌效果的影响规律，进一步指导工艺参数选择。
2023年07期 v.51;No.613 17-23+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K] [下载次数：299 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 肖军;刘晓明;李奉誉;
为了研究离心叶轮流场对出口背压脉动的响应特性，自行开发了基于多块结构化网格的流场分析程序。对某燃料电池离心压缩机叶轮展开背压脉动下流场响应的算例考核，计算的性能曲线与商业软件结果吻合较好，并以该叶轮为研究对象，采用数值模拟计算其内流场对下游背压脉动的响应特性。结果表明：背压脉动参数决定了流场响应的同步性和流场参数的分布特征。流场参数的波动随背压脉动幅度的增加而增大，且相对脉动幅度均超过背压脉动；流场参数的波动随背压脉动频率的增加而显著增大，且流场变化的同步性随脉动频率的增加而降低，不同背压脉动频率下极限环的形态呈显著差异，3倍频脉动条件下不同时刻的叶表压力分布呈显著差异，且加载特性发生变化。
2023年07期 v.51;No.613 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K] [下载次数：117 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 舒朝晖;王畅;袁友为;冯庆伟;杨帆;张德崇;
针对传统切向水力旋流器不适用于狭长空间（如井下油水分离）的问题，根据某油田含油污水的物性参数，设计了一种新型导叶式油水分离水力旋流器，研究了旋流器的压力场、速度场、湍动能及油相体积浓度分布特点，并分析其分离性能。结果表明，该导叶式水力旋流器具有稳定的离心力场，油水两相分离过程主要发生在大锥段，小锥段也有分离过程的发生，而直管段则主要起着稳定流场的作用；设计的旋流器在某油田现场具体条件下，当入口流量为5 m3/h时，压降低至0.35 MPa，而分离效率高达80.51%。
2023年07期 v.51;No.613 32-38+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1305K] [下载次数：399 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 李琴;王硕;王智勇;李涛;母德全;王杰;
针对DTY500型往复式页岩气压缩机因自然冷却式气缸内外温差大、压力高而产生变形的问题，建立了自然冷却式压缩机气缸热-机耦合共轭传热模型，基于有限元法开展了气缸内温度场与热-机耦合下的气缸变形研究，掌握了压缩机气缸整体温度场特性与变形量的分布特征，对比分析了气缸轴向与周向的温度与变形规律，建立了以圆度差值和径向平均变形量作为工作腔变形评价指标，在此基础上，开展了气缸温度测试试验，气缸表面温度测点平均误差为4.29%。结果表明：最高温度为104.78℃出现在工作腔与排气腔之间的内壁区域，其中周向温度差异为10.35℃和轴向温度差异为6.87℃，导致气缸最大圆度差值为0.249 mm，致使活塞拉缸。研究结果对提高活塞工作寿命和保障页岩气压缩机安全稳定运行具有重要意义。
2023年07期 v.51;No.613 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K] [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 程军明;王澈;张帅;赵子博;吴建华;
为了分析涡旋型线偏置对动盘尺寸和动力学特性的影响，建立了压缩机几何、热力学和动力学模型，对使用不对称代数螺线型线的涡旋压缩机进行了研究，并通过试验测量的背压和流量对模型的有效性进行了验证。结果表明，动盘的自转力矩在一周内正负交替变化，对型线进行偏置后，可以将反自转力矩增加到-0.61 N·m，但是此时动盘尺寸将增大1 mm；以最小动盘尺寸为目标对型线偏置进行优化，动盘半径可以减少约3.5 mm，其重量能减少6.1%，静盘和壳体的尺寸也能相应得到减少，动盘所受的自转力矩幅值将大幅增加，十字滑环最大受力将会增加到原型线的约3倍；由于动盘尺寸减小，轴向气体力、背压力和推力轴承推力都会降低，需要对背压孔位置进行调整以防动盘出现倾覆；对型线进行偏置可减少涡旋压缩机尺寸，但需要注意动盘受力变化。研究成果为涡旋压缩机型线设计、动力学分析提供了指导。
2023年07期 v.51;No.613 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1280K] [下载次数：158 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 杨蕊;肖迎松;张磊;朱宝锦;吕超;赵盎;
为了研究柱锥式气液旋流分离器的适用性，采用计算流体动力学和高速摄像试验方法探究柱锥式气液旋流器的流场特性，分析了影响气液旋流分离器分离性能的因素。研究表明，随着入口速度的升高，轴向位置上的压力差在30%含气率时提升700 Pa，对溢流管及附近位置气相体积分数和气泡粒径尺寸影响较小，入口速度的升高减弱了GCU现象。含气率升高减弱LCO现象但GCU现象更加明显，使气核的粒径大小降低，气核的聚集性变差，并显著增加了底锥附近的气泡粒径。在入口速度不变的条件下适当减小含气率可以减弱GCU现象，提高柱锥式旋流分离器的分离性能。
2023年07期 v.51;No.613 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1470K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 帅泽豪;王凯;罗光钊;王玥;刘厚林;张岭;
针对某航空燃油离心泵在运行过程中由于空化导致叶片根部发生空蚀破坏的问题，设计了一种叶根圆弧结构形式，研究了其在不同空化数下的空泡分布特性和空泡的非定常变化规律，并分析了燃油泵叶轮流道和隔舌位置的压力脉动特性。研究表明：在0.8Q_d,1.0Q_d,1.2Q_d流量工况下，燃油泵临界空化数分别比原方案减小了4.4%,6.0%,1.8%；在相同空化数下，改进方案叶片表面压力载荷有所下降，其中在1.2Q_d流量工况下，低压区占比最多下降7%；改进方案叶片根部空泡体积也有所减小，在1.2Q_d流量工况下，空泡减少量最多可达51%；；燃油泵内部多数监测点的压力脉动幅值下降较大，最高可达38.35%。研究结果显示了叶根圆弧结构可以显著提升燃油泵的空化性能，为高性能燃油泵的优化设计提供了一定的借鉴。
2023年07期 v.51;No.613 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K] [下载次数：170 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 李金铭;邹淑云;刘忠;喻哲钦;李志鹏;邵建农;
为了优化轴流式止回阀结构，从而提高其流通性能，提出了一种基于熵产理论结合响应面法的轴流式止回阀结构优化设计方法，并对DN100轴流式止回阀进行了优化设计和分析。以最小熵产为目标，采用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面试验得到最优结构参数，并对优化前后轴流式止回阀进行熵产和流场分析。结果表明：最优结构参数为入口角33.4°、阀瓣宽24.4 mm和阀芯尾角25.0°，响应面法预测准确且优化效果显著。湍流耗散熵产是造成轴流式止回阀能耗较大的主要原因，其主要发生在喉口后端和阀瓣边缘附近，优化后其数值大小和分布范围明显减小。优化前轴流式止回阀喉口后端、阀瓣边缘处和阀芯尾部存在较多漩涡，优化后漩涡显著减少，阀芯上分离点明显后移，流通性能更好。本研究为轴流式止回阀结构优化设计提供了新思路。
2023年07期 v.51;No.613 68-75+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K] [下载次数：188 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ]