基于ANSYS/LS-DYNA钻井泵泵阀冲击动态仿真研究

针对钻井泵泵阀使用寿命短且更换次数频繁,严重制约着钻井泵向高压、高冲次及大排量方向发展的现状,构造出泵阀冲击过程的动力学模型,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对不同橡胶圈伸出厚度、阀体锥角及阀座类型泵阀的冲击特性进行了动态仿真分析。研究表明:全开型泵阀最大等效应力值为706.42 MPa,该应力循环作用于阀体上,使其极易产生变形,甚至发生断裂,这和钻井现场泵阀断裂失效现象相符;当伸出厚度取0.5 mm左右时,泵阀具有较良好的冲击性能;当阀体锥角取60°时,阀体最大等效应力值最小;当阀体锥角取55°时,阀座最大等效应力值最小;三筋阀座的泵阀冲击性能最差;四筋阀座的泵阀相对于全开型泵阀能较大地减小阀体的最大等效应力。研究结果对泵阀结构设计具有一定的参考意义。     

基于CFD的压裂泵泵阀结构特性分析

针对压裂泵泵阀的使用寿命短,制约压裂泵朝高压、高冲次、大排量方向发展的现状,利用CFD软件对泵阀在不同升程和锥角下的内部流场进行数值计算,分析了泵阀锥角对阀隙流速、流量系数及稳态液动力的影响。结果表明:速度最大值发生在阀盘两底角处,泥浆颗粒因漩涡而堆积在阀座处,是泵阀失效的两个主要原因;在泵阀的升程一定时,泵阀锥角的增加对阀隙流速、液动力有减小的作用,而流量系数在锥角为120°时取得最大值。     

液压阀非定常流场数值模拟及分析

为深入研究阀体内部流场结构,采用非定常数值模拟方法对某液压锥阀3种不同开度下的流场进行数值模拟,并对其进行对比分析。成功地捕捉到液压锥阀的非定常流场,液压锥阀中等开度下的流场呈周期性变化;保持进口流速不变,随着开度增大,阀芯所受压力逐渐减小,主流区宽度逐渐增大,角区漩涡面积增大,阀芯上部漩涡区逐渐减小。     

掘进机插装式平衡阀液固热耦合分析与结构优化

针对掘进机螺纹插装式平衡阀热效应明显的现象,考虑插装式平衡阀的热应力场和机械应力场的综合应力相互作用,对螺纹插装式平衡阀的内部流场特性进行了液固热耦合仿真分析。建立实际使用的插装式平衡阀整体三维模型,包括阀芯阀体,根据液压阀流体流动过程的传热特点,对液流流动过程流场、温度场进行数值模拟,在不同的阀芯锥角和开口度参数条件下,可获得阀芯锥角和开口度对应力应变的影响规律。仿真结果表明,锥角开口影响阀芯温度与出口温度,开口越大更有利于抑制液压油温度增加,锥角大小对油液温度的影响比较小;开口大小对锥角处应力有影响,开口越小应力越大,锥角越大应力越大。     

气动热环境下喷管射流流场模拟

采用Witoszynski、Foelsch法及边界层修正量等因素对(4～6)马赫喷管型线进行设计,将所设计喷管射流及实验区流场环境进行模拟;通过改变喷管实验区入出口压力比,探讨最佳稳定流场时所对应的入出口压力比。为明确风洞实验中构件附近流场的准确分布,在实验区放置球锥模型,对比分析所设计喷管射流场及远场边界条件下的流场品质,探究实验区壁面及喷管模型对稳定气流的影响大小。同时,分析球锥构件半锥角的改变对喷管实验区射流的影响。研究结果表明:所设计喷管及实验区的流场都能保证高马赫、高品质稳定气流,验证了喷管型线设计的合理;两种环境下球锥模型附近的速度场、温度场及压力场分布差异明显,实现后续模拟构件在风洞实验的高温应变及模态等特性的结果更精确;喷管实验区流场中不同半锥角的构件温度分布规律结果对飞行器头部热防护的措施可提供理论参考。     

锥角比对双锥药型罩射流成型影响的数值模拟

为了研究双锥药型罩上下锥角比对射流成型质量的影响,通过数值模拟方法研究了不同锥角比双锥药型罩所形成射流的头部最大速度、动能、射流长度和有效射流长度。研究结果表明：锥角比越大,射流头部最大速度越低;上锥角较小时产生的射流动能随锥角比增加而降低,上锥角较大时产生的射流动能随锥角比增加而增加;射流长度和有效射流长度随锥角比的增加而降低。     

球阀与阀组结构参数变化规律的分析研究

基于FLUENT软件的动网格技术,将湍流模型与多相流技术相结合,通过计算与分析球阀阀组的结构参数对转子泵出口球阀的运动特性及球阀内部流场特性的影响规律,给出了阀球运动参数的变化曲线和球阀内部流场的分布云图。阀座半锥角小于45°时,阀球速度、升程变化较大,阀隙最大流速较小且变化较快,大于45°时,阀球速度、升程、阀隙最大流速变化较接近。阀球上下表面压差随阀座半锥角的增大而增大,且阀座半锥角大于45°时,阀球上下表面压差随介质气液比的增大明显减小。阀座入口直径增大,阀球速度、升程及阀隙最大流速变小。阀球速度随时间函数呈现先增大后减小趋势;但当介质气液比增加到0.8、0.9时,阀球速度则呈现先减小后增大趋势;随介质气液比的增大,阀球速度、升程变化梯度和阀隙开度减小,阀隙最大流速增大。气液比小于0.5时,流量系数缓慢变化,超过0.5时,流量系数发生突变,甚至于在超过0.65以后,流量系数急剧变化超过1.0。     

基于Fluent的柴油机排气系统的流场分析

应用Fluent软件,对某柴油机催化转化器中的流场进行了数值模拟计算,并分析了3种不同的入口锥角对载体前端速度分布的影响。根据评价标准,从中选出了最佳的入口锥角,使催化剂利用效率最高,以达到提高汽车排放性能的目的。     

翻板浮阀阀芯流道两相流流场分析

翻板浮阀是一种重要的内防喷工具,在实际使用中,其阀芯内流道中容易出现岩屑沉积而阻碍浮板的正常开启与关闭。针对其阀芯流道内容易出现岩屑沉积的问题,采用Fluent对其内流场进行仿真计算,研究对阀芯流道锥角变化对其内流场的影响,分析四种不同阀芯入口锥角情况下,阀芯内部流场的气体、岩屑速度情况和岩屑的分布情况。通过研究发现,随着阀芯入口锥度的增大,气体和岩屑的运动速度逐渐增大,阀芯内部流场的紊流情况加剧,在锥角达到5°和7°时,浮板动作区域出现大范围的漩涡;岩屑体积分数随着锥角的增大出现不均匀的情况,并从流道直径最小处向进口处,出现岩屑沉积。     

基于ANSYS的钻井泵泵阀有限元分析

运用ANSYS对BF700I新型钻井泵泵阀的带筋阀座进行了三维有限元分析。结果表明,改进的泵阀阀座具有较好的稳定性;在泵阀小端面接近内锥面处,应力变形最大;阀座外锥面底部边缘的应力较大;中间阀盘的底部轴孔边缘也有很大的应力集中。