机械密封端面液膜空化的研究进展

水力空化是流体机械和液压系统等旋转机械中存在的一种流体力学现象,旋转机械使用的机械密封凭借动压效应在密封端面间形成厚度为微米级别的润滑膜,而微尺度液膜产生的空化现象对机械密封的性能有着重要的影响,端面液膜空化问题成了机械密封研究的热点问题之一.为了更好地把握研究方向,从空化机理、试验研究和理论研究等3个方面分析了液膜润滑机械密封空化问题的研究现状,综合分析了宏观空化、微观空化、空化边界条件和空化算法等问题的研究进展.在对相关研究进行总结的基础上,对未来机械密封空化的研究方向进行了展望:应着重从空化理论模型、数值仿真技术、空化控制新技术和有效测量新技术等方面深入开展机械密封空化研究.

上游泵送机械密封润滑膜固液两相流动特性

为了研究上游泵送机械密封润滑膜内部微小颗粒的分布规律及其对密封性能的影响,建立密封动、静环间液膜三维几何模型和数值模拟计算模型.基于两相流体的连续介质理论,利用Mixture模型对液膜内的两相流动进行数值模拟,分析了微尺度液膜内颗粒相的分布特点、进口颗粒体积分数对颗粒分布的影响以及由此引起的密封性能变化.研究表明:微小颗粒相主要存在于螺旋槽的槽根半径处及靠近螺旋槽的密封坝处,分布特征随着颗粒进口体积分数的增大而逐渐明显,这可能是上游泵送机械密封易出现螺旋槽堵塞的原因;在所研究的参数范围内,颗粒相的存在使液膜开启力增大且开启力和端面摩擦扭矩随着颗粒进口体积分数的增大而增大.

表面粗糙度对多孔端面机械密封膜压的影响

为了研究表面粗糙度对多孔端面机械密封膜压的影响,建立含粗糙元的矩形截面轮廓激光加工多孔端面机械密封微间隙液膜多尺度的三维几何模型和计算模型,采用有限体积法求解三维N-S方程,分析相对表面粗糙度、粗糙元密度、不同分布位置对膜压分布的影响规律。研究表明:表面粗糙元和微凹腔都能产生动压效应;分布在动环端面的粗糙元对静环膜压的影响较大,分布在静环端面的粗糙元对动压效应的影响相对较小;随着粗糙元密度的减小,动环上粗糙元的动压效应增强,影响区域将由动环表面沿膜厚方向扩大到静环表面;较小或较大的相对表面粗糙度对静环膜压的影响相对较小,而中等的相对表面粗糙度,兼具较强的动压效应效果和较大的影响范围,对静环膜压的影响相对较大,它使得微凹腔在静环上形成的低压区减弱甚至消失。

不同规格往复压缩机对相同阀组的兼容性研究

为分析相同阀组在不同规格压缩机上的性能表现,以确定不同规格压缩机对相同阀组是否兼容,本文整合压缩机中的流体流动、热交换以及流体和阀片的耦合过程,对3种不同规格的压缩机匹配相同阀组进行了整机数值分析,获取并对比分析了质量流量、制冷量、输入功率以及性能系数(COP)等关键性能参数,并通过量热计测试进行了验证。结果表明不同规格压缩机对相同阀组具有较高的兼容性,但是在实际开发过程中,应注意通过局部修改阀组零件提升兼容性。

基于数值模拟的冰箱压缩机阀组研究

本文综合考虑通过冰箱压缩机的流体流动、热交换以及流体和阀片的耦合过程,对某型号压缩机进行了建模与数值求解,获得了压缩机质量流量、制冷量、输入功率以及性能系数(COP)等整机性能参数,并与实验结果进行了对比,验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上对比分析了吸排气阀片厚度、排气限位升程等阀组关键设计参数对压缩机整机性能参数的影响,为提升整机效率和吸排气阀片可靠性提供重要支持。

R290压缩机内排气管路气流脉动与模态分析

R290压缩机在运转过程中因吸排气压力较大存在噪音较高的问题,本文提出从压缩机系统的角度对内排气管路的气流脉动进行仿真计算,并结合内排气管路结构模态分析,发现通过适当增加内排气管路消音包的容积,可以在基本不影响内排气管路结构模态的前提下,降低内排气管路气流脉动水平,从而降低压缩机整机噪音。对消音包容积增加前后的两种方案进行整机噪音测试,测试结果显示,整机噪音明显下降至42 dB(A),满足设计要求,对往复活塞式压缩机减振降噪具有重要的参考价值。

活塞凸头结构对活塞式压缩机性能的影响

建立活塞式压缩机工作腔内制冷剂的热力学模型,通过编程求得压缩机运转过程中制冷剂温度、压力等的变化规律。利用FLUENT建立动网格模型,模拟活塞凸头结构对压缩机排气过程的影响,从而推导出活塞凸头结构对压缩机性能的影响。结果表明,活塞凸头结构通过减小余隙容积从而提高容积系数,但凸头对排气产生额外的压力损失,降低压力系数,最终的压缩机COP不一定增加,同时结合仿真计算得出马赫数云图,根据马赫数云图可以得出比较合适的活塞凸头外形结构,为活塞凸头结构的开发应用提供理论依据。

基于CFD-DEM耦合的水力旋流器性能预测分析

采用 Fluent 数值模拟软件,基于雷诺应力模型,对某旋流器的处理能力及流场进行了仿真模拟,分析了旋流器内部流场的速度分布及压强分布。结合不同入口压力下的试验工作参数,对比了经验公式计算结果和数值仿真结果的准确性。结果表明:旋流器内部空气柱稳定,内部压力梯度连续性较好,轴向及切向速度场数值模拟结果与实际相符合。相对于经验公式,Fluent 数值模拟软件能够更准确地预测水力旋流器的处理量,所获得的分级效率接近试验数值。