旋转横向流膜器环隙压力测试系统的研究

利用Delphi及Access 2000作为软件开发工具,研制了高精度的计算机控制的在线膜器环隙压力测试系统。可准确、方便、可靠地进行旋转横向流膜器环隙内的压力测试和渗透通量计算,亦可用于一般横向流与轴向流膜器的压力及通量测试。对膜微滤过滤机理的进一步研究,提供了有效的手段。     

管式微滤膜器旋转横流三维湍流场数值模拟

为进一步研究膜微滤机理,采用RNG κ-ε模型对管式微滤膜器旋转横流三维湍流场进行了数值模拟,得出了膜器环隙内流速分布和压力分布规律。将模拟计算结果与激光粒子成像测速系统PIV实测结果和用自行研制的高精度的计算机控制的在线膜器环隙压力测试系统实测的旋转横向流膜器环隙内的压力分布规律进行了比较,模拟计算结果与实测数据两者吻合较好。     

布液器入口参数对竖直管外降膜流动特性的影响

布液器是实现液体降膜的关键部件,为了改善竖直管外降膜的布液效果,试验研究了布液器上方静液柱高度及布液器与布液管间环隙间距对降膜流量、雷诺数、流量系数以及液膜厚度的影响。通过研究发现:降膜流量和雷诺数随着环隙间距的增大呈线性趋势增加,但受静液柱高度影响较小,为了避免换热管外有"干斑"出现,降膜雷诺数应保证在1 000以上,同时布液器环隙间距不应小于0.5 mm;流量系数随着环隙间距的增加而增大并趋于稳定,但随着静液柱高度的增大,流量系数却有所下降,表明静液柱高度的增加会增大布液器出口的局部阻力,不利于布液;布液器出口处液膜厚度与布液器环隙间距直接相关,环隙间距越大,出口处膜厚越大;而布液器出口到液膜流动稳定这一过渡段内液膜厚度是逐渐减薄的,且随着环隙间距的增大膜厚变化幅度也逐渐变大;此外,布液器出口处的波动强度不受布液器入口参数变化的影响。     

水润滑轴承水膜压力无线测试系统研究

为了深入研究水润滑轴承特性,需要了解轴承真实的水膜压力分布,而传统的滑动轴承润滑膜压力测试无法获得轴承全周水膜压力的连续分布,且采用集流环作为信号传输媒介,其成本较高、对输出信号干扰较大。针对以上不足,研究并设计了一种无线测试系统,可测量水润滑轴承全周水膜压力,并实时监测水润滑轴系的运转情况。介绍了测试系统组成,包括无线采集发射与接收装置、传感器与信号调理模块、测试软件及水润滑轴承试验台,最后应用此系统对八沟槽水润滑平面橡胶轴承的水膜压力进行测试,并与仿真结果对比分析。结果表明,该测试系统实用性良好,可用于测试其他材料和结构的水润滑轴承的水膜压力。     

重水机组环隙气体系统露点仪标定方法改进及应用

环隙气体系统用于监测运行中的压力管、排管及端屏蔽的严密性,同时为压力管和排管之间提供了一个安全的绝热层,且为压力管和排管提供一个惰性的环境氛围,以减缓压力管和排管的腐蚀。本文针对近年来发生在重水机组环隙气体系统露点仪的使用与标定过程中一直存在的一些问题,介绍了重水机组环隙气体系统构成和功能。根据案例的产生问题描述,从阐述早期露点仪的标定方法及存在的问题,并和国外同类露点仪的标定方法进行对比,到最终露点仪标定方法的改进,对解决该类问题及环隙气体系统露点仪的使用与标定提供了有益的借鉴,同时提高了环隙气体系统露点仪的稳定性和可靠性,有效地控制了故障的发生,降低了缺陷量。     

深海装备压力补偿器及测试系统的设计

介绍了液压驱动的深海作业装备的具体工况,分析了深海作业装备要求液压系统进行压力补偿的特殊原因,对设计的滚动橡胶膜片式压力补偿器进行了受力分析,得出了影响补偿器压力稳定的因素,在理论分析的基础上对滚动橡胶膜片式压力补偿器进行了详细设计,阐述了该压力补偿器的机械结构、密封结构及工作机理,并介绍了压力补偿器应用母体之一的水下机器人;针对压力补偿器设计了配套的试验测试系统,该测试系统能够满足压力补偿器的保压测试、功能性测试等常规试验。     

内外膜独立供油向心浮环轴承稳定性研究

用有限元法计算内外膜独立供油的高速径向浮环动静压轴承的刚度系数和阻尼系数,用Routh-Hurwitz准则给出计入轴颈和浮环质量的稳定性判据。分析供油压力对浮环轴承内外膜无量纲临界质量的影响,结果表明动静压浮环轴承小偏心工作时,降低供油压力可提高系统稳定性;大偏心下工作时,采用较高的供油压力可提高系统的稳定性。     

高速齿轮泵无气穴现象的综合补偿方法

为了提高外啮合齿轮泵高转速时的气穴性能，提出了一种小侧隙、新环形卸荷槽和大入油压力的综合补偿方法。通过大、小侧隙下膨胀困油的变化区间、困油容积变化率和困油补偿流量及其卸荷面积与困油压力模型的建立，实例比较了常规矩形卸荷槽和新环形卸荷槽下的最小困油压力。结果表明，大侧隙的最大困油膨胀率和膨胀区间的长度均仅为小侧隙下的18.3%；由于卸荷槽间距的设置不同，大侧隙困油的最大卸荷面积仅为小侧隙下的7.9%；因此，大侧隙较小侧隙的气穴现象更严重，困油压力波动幅度为小侧隙下的1.93倍。得出了小侧隙、新环形卸荷槽和大入油压力的综合补偿方法，能有效缓解高速齿轮泵的气穴现象。     

螺旋槽干气密封性能参数的测试技术及试验研究

由于干气密封端面间隙仅为3~5 μm,因而对端面流场气膜参数及其位移变化量的测试技术是个难点,同时也是研究干气密封系统稳定运行的关键点。基于Labview测试系统软件平台,通过编写测试程序建立干气密封端面参数测试系统,确定相应的测试技术,选用合适的传感器等硬件设备,采用必要的抗干扰措施,对影响端面密封性能的参数(泄漏量、功耗、膜压)和端面稳定性参数(膜厚及振动位移)进行测试,研究不同工况下压力和转速对端面参数的影响。试验表明：气膜压力、气膜厚度、泄漏量、功耗随着压力和转速的升高而增大;气膜和静环的位移量随着压力和转速的增加而减小;气膜的振动幅值很微小,特例中仅为0.04～0.16 μm,,说明静环追随动环性能较好;同时,气膜刚度随着压力和转速的升高而增加,反映出高压力、高转速下干气密封能够稳定运行。     

机械密封端面液体膜厚的计算与电容法测量

本文利用数值法计算了带有环向波度和径向锥度端面机械密封的流体膜压力分布和膜压系数,结果表明:环向波度的影响大于径向锥度。分析了流体静压与动压效应。并由压力的叠加建立了流体膜承载能力与外加载荷的关系,得到了膜厚计算式。通过对介质介电常数的测试、动态寄生电容的测试和改变动环引线方式,提高了电容法膜厚测量的精度。设计的测试线路可自动连续记录转速与膜厚的关系,直观地反映出流体膜的形成过程和变化情况。     

间隙环流中同心涡动转子动特性的研究

考虑轴向流动因素的影响，采用紊流整体流动模型和Moody壁面摩擦系数方程，建立间隙环流3D非线性微分方程，运用摄动法和线性振动理论分析求解间隙环流中同心涡动转子动特性系数。实例计算结果表明，间隙环流中同心涡动转子动特性系数与间隙的大于有关，同时分析轴向压差、壁面粗糙度、长径比及入口预旋等参数对大、小间隙环流中同心涡动转子的动特性系数的影响。     

车辆减振器油液微小内泄漏分析

针对车辆减振器油液内泄漏问题,对其内部油液微小内泄漏开展仿真与试验分析。通过数学模型对活塞与缸筒环形缝隙中流体进行理论受力分析,运用Autodesk Inventor软件建立减振器内部环形间隙流体几何模型,利用CFD仿真技术对环形间隙流体三维模型开展仿真分析,通过改变流场速度、压力、湍流动能及温度参数,分析得到影响减振器油液微小内泄漏的主要影响因素;采用伺服示功机对不同活塞速度和环形间隙下的油液内泄漏进行试验测试。结果表明:活塞静止时,节流口速度、压力、湍流动能的变化对环形间隙油液内泄漏影响较大,温度变化影响较小;活塞运动时,泄漏量随活塞速度、活塞与缸筒之间的间隙的增大而增大,因此在加工精度允许条件下,可通过减少活塞与缸筒间的间隙来减小泄漏量。     

旋转管微滤膜中不同流型下膜分离特性研究

对于内筒旋转的同心圆筒微滤膜分离器,环隙间流体的流动在周向流、轴向流和渗透流的综合影响下会发生流型的转化和过渡;提出用三相异步电动机的输入电磁转速与电动机的实际转速之差的变化情况来表征流型的转化和过渡;用渗透通量的倒数在恒压操作过程中,将过程阻力分解成洁净膜阻力、不可逆膜污染阻力和可逆膜污染浓差极化阻力三部分,洁净膜阻力和不可逆膜污染阻力在很短的试验操作条件下可以视为常数,从而阻力随转速的变化在加上不同的常数后,可以表征出不同流型下的膜分离特性。在试验基础上,将流型划分为库特层流、随机层流涡流、紊流波涡流和完全紊流等四种类型,并分别讨论了这四种流型所产生的膜分离特性。试验表明,完全紊流区的可逆膜污染浓差极化阻力最小。     

Research on wet gas separation method based on swirl and ejection cycle technology

Gas-liquid co-production often occurs in the middle and late stages of natural gas production. Efficient wet gas separation is very important in natural gas transportation and measurement. The traditional separation device has a relatively low separation efficiency due to the flow patterns, a new type of pipe separator was designed based on the swirl and ejection cycle technology. A new systematical separation procedure with three main steps was proposed simultaneously. The wet gas was forced to form an annular flow by a swirler. Then, the liquid film flows into the annular gap. The wave layer was introduced into the swirl separation again with the self-circulating ejection system for fine separation finally. Laboratory experiments and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations show that the additional swirl process can decrease the flow pattern influence effectively, and the separation efficiency can increase to more than 90%. The separation efficiency is mainly determined by the gas superficial velocity, and while the velocity of the inlet gas is less than 21 m/s, the separation efficiency is up to 93%. The separation efficiency prediction model was established based on liquid film porosity, and the prediction relative error is less than 10%. The new device, the separation procedure, and the test results can provide constructive technical reference for the real-world pipe separator application.     

静电拉伸薄膜反射镜成形控制方法研究

摘要：目的：针对发射系统承载空间与承载重量的限制与大口径、高分辨率反射镜使用需求之间的矛盾,开展轻质柔性薄膜反射镜地基试验研究,实现静电拉伸式薄膜反射镜精确成形控制。方法: 首先,基于泊松方程的薄膜小变形近似求解,针对口径Φ300mm的三环分布式电极静电拉伸聚酰亚胺镀铝薄膜反射镜,通过确定每环电极对面形的影响函数来确定分布式电极对反射镜薄膜成形的控制距阵,进而利用最小二乘法求得分布式电极对面形精确控制所需的分布电压。并用ANSYS软件有限元分析进行结果对比,分析相关误差因素,总结控制方法。结果：在薄膜中心变形量大约超过2.5mm以后,基于泊松方程的理论求解和ANSY有限元分析结果相差很大,计算面形与理想面形偏差也很大。结论：只有综合运用数值计算、有限元分析方法,通过确定分布式电极对面形的控制矩阵,运用最小二乘法求解分布式电压,才能准确地实现薄膜面形的预知和控制。     

大间隙环流中轴承支承的单质量转子系统特征值分析

建立了大间隙环流中动压滑动轴承支承的单质量转子系统运动方程和特征方程，分析了系统参数对特征值的影响。结果表明，动压滑动轴承特性系数（如刚度和阻尼系数）、大间隙环流特性参数（如流体动力质量、壁面摩擦因数和无量纲间隙比）以及单质量转子系统参数（如系统固有频率）对系统特征值有不同程度的影响。结果表明：随着表征轴承刚度特性的ω1的增大，失稳转速增加，最终γ趋近于2，即相当于Jeffcott转子系统，同时临界转速也随之提高；随着表征轴承阻尼特性ζ的增大，失稳转速不变，临界转速提高；随着表征大间隙环流特性的流体动力质量α的增大，失稳转速不变，临界转速下降；随着表征大间隙环流特性的壁面摩擦因数和无量纲间隙比值β的增大，失稳转速和临界转速均不发生变化：随着表征单质量转子特性的固有频率ω0的增大．失稳转速下降．临界转速降低．     

转炉环缝洗涤器磨损问题研究

针对转炉除尘系统中环缝洗涤器使用时磨损严重问题进行了研究。利用CFD软件,模拟了环缝洗涤器内部流场,原因是内部流场紊乱造成磨损问题,并提出了相应解决办法。     

屏蔽套形变对环形间隙轴向流阻的影响研究

针对核主泵屏蔽电机中内冷回路上下支路流量分配的预测问题,研究了屏蔽电机定子屏蔽套变形规律及其对间隙环流轴向流阻的影响规律。采用有限元方法计算了内冷介质高压作用下定子屏蔽套轮廓的圆角沟槽状变形特征,并进行了实验验证。采用计算流体动力学方法研究了界面非圆轮廓形变对间隙流场的影响,通过变参数分析与数学拟合,建立了核主泵屏蔽电机定子屏蔽套形变后的间隙环流轴向流动阻力系数修正模型。该模型的计算结果表明,在屏蔽式核主泵的额定工作状态,驱动电机定子界面轮廓相较于理想状态存在11%的变形,这种变形会导致电机定转子间隙流动轴向沿程压降值下降到无形变间隙的83%左右。     

连续注排式气体离心密封的性能分析

针对普通离心密封用于气体场合下存在的问题,提出一种带有连续注排密封液结构的新型离心密封,介绍该密封的工作原理及特点。基于VOF方法,利用Fluent软件对离心密封内的气液两相流进行数值模拟,求得密封液流量、气液交界面位置以及压力折减系数等密封特性参数,研究操作参数和结构参数对密封性能的影响。结果表明:该密封适用于高转速下的气体密封,在一定的密封间隙范围内,增加转轴转速会减少密封液的流量,而在密封液进口处设置环形积水槽会增加密封液的流量;增加密封液的注入压力,减小密封间隙有助于降低环形漩涡的影响。