双螺杆压缩机工作性能测试实验平台搭建及教学应用

为提升“过程流体机械”实验教学的高阶性、创新性、挑战度,设计开发了双螺杆压缩机工作性能测试实验平台。该平台可实现工作性能测试、示功(p-V)图绘制等常规实验,并支持开展变工况调节特性分析以及啮合副型面优化设计验证等研究性实验。平台硬件部分根据啮合副型面特征设计了传感器布置方案;软件部分基于LabVIEW软件完成在变载工况下绘制p-V图、计算指示功率及分析效率等数据处理功能。该平台应用于实验教学可为培养学生的工程实践创新能力提供保障。

“8”字形盘密封螺旋泵排液特性

圆盘密封螺旋泵具有排量大、磨损小、介质适应性强等优点,但其使用过程中存在振动大、不能实现完全的自驱动等问题。针对这些问题,提出“8”字形盘密封螺旋泵,基于其工作原理构建泵送过程的几何模型,建立“8”字形密封螺旋泵排液体积的数学模型,分析啮合副型面参数对排液过程工作特性的影响机制。结果表明:单个转动周期内螺杆增压段螺槽被密封盘分为两个腔室,“8”字形盘密封螺旋泵排液体积较同半径下的圆盘密封螺旋泵提高了约55.7%;排液体积随密封盘大圆半径、密封盘过渡圆弧半径、螺杆半径变化均呈近似正比例线性关系。

超声波、微波预处理对核桃粕蛋白肽钙螯合能力、结构及稳定性的影响

本研究基于超声波、微波预处理核桃粕蛋白肽及CaCl_(2)的混合物制备核桃粕蛋白肽钙螯合物。分析不同处理对核桃粕蛋白肽钙螯合率、结构变化及稳定性的影响。结果表明,相较未处理的核桃粕蛋白肽钙螯合物(WPP-Ca),超声波处理核桃粕蛋白肽钙螯合物(UP-WPP-Ca)和微波处理核桃粕蛋白肽钙螯合物(MP-WPP-Ca)的螯合率均有所提升,超声波和微波处理有效提高了肽钙螯合能力。基于紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱分析,发现超声波、微波主要是影响了核桃粕蛋白肽的氨基、羰基、羧基、酰胺键及羧酸盐基团等钙离子结合位点;X射线衍射结果表明超声波、微波处理改变了核桃粕蛋白肽的分子排列进而使核桃粕蛋白肽钙螯合物的结构更有序;荧光光谱结果表明超声波、微波处理促进了芳香族氨基酸与钙离子的螯合。此外,UP-WPP-Ca和MP-WPP-Ca在不同pH值、温度和胃肠道消化中表现出良好的稳定性。总之,超声波、微波预处理后进行的核桃粕蛋白肽钙螯合反应可提高其钙离子螯合能力和稳定性,结果对核桃粕蛋白肽钙螯合物的加工生产及补钙产品的开发具有一定的指导意义。

高压混相激光脸浅槽机械密封润滑状态转变特性及密封性能分析

以激光脸浅槽微接触式密封为研究对象,求解考虑混相介质特性和密封端面粗糙度效应的雷诺方程,通过分形接触理论求解微凸体接触力,利用不同微凸体接触状态下求解出的液膜承载系数对混相微接触式机械密封混合润滑状态进行分级,探究了压力及转速等工况条件和开槽形式对密封的润滑状态转变的影响规律.结果表明:混相微接触式机械密封混合润滑状态可分为弹性混合润滑状态、弹塑性混合润滑状态和塑性混合润滑状态3个级别;随着转速升高,液膜承载力不断增大,微凸体接触力逐渐趋向于0,密封环分开实现非接触,此时液膜承载系数为1;压差和槽深越大、混相介质气相容积比越高,矩形槽角度和周期数越小,临界转速越大,润滑状态更稳定,摩擦副分离越困难.

CO_(2)/CH_(4)混合物理论跨临界增压过程的热力性能研究

伴生气增压回注驱油是油气开采中实现碳减排的重要措施,但伴生气主成分为CO_(2)/CH_(4)混合物,组分波动剧烈,且CO_(2)在临界点附近性质极不稳定,这对注气压缩机的稳定性提出了严峻挑战。为厘清CO_(2)/CH_(4)混合物跨临界增压特性,构建了混合物物性PR方程,计算了混合物物性及相态变化规律,明确了安全增压路径。据此构建了CO_(2)/CH_(4)混合物理论跨临界增压热力学模型,得到了混合物跨临界增压过程p-V图、阀片运动规律及指示功率,并对比分析了组分浓度对物性特征及压缩机热力性能的影响机理。研究结果表明:随着CO_(2)浓度升高,饱和气相线向高温区移动,临界温度升高,增压过程中进排气压力损失增大,CO_(2)浓度从20%增加到100%过程中压缩机功耗降低22.93%。相关研究结果可为CO_(2)/CH_(4)混合物跨临界增压压缩机的设计和可靠运行提供理论依据。

DeeplabV3+中引入注意力机制的小面积溢油识别方法

海面溢油危害大、分布广、时间空间不确定性大,对海洋溢油进行高精度识别与监测对全球生态环境的保护有着重要意义。针对传统卷积神经网络模型对小面积溢油分类不准确的问题,提出一种基于深度学习的SAR影像海上小面积溢油的高精度提取方法。该方法以DeeplabV3+网络模型为基础,引入SE注意力机制来提高网络对海面上小面积溢油的分类精度。基于欧空局开源数据集Oil Spill Detection Dataset建立了海面溢油提取模型,训练得到的平均交并比为77.70%,平均像素精度为98.16%。通过目视对比模型预测图和对比两类精度指标,发现经过注意力机制优化后的DeeplabV3+网络模型明显优于原始网络模型,对小面积溢油监测的效果明显提升。

基于虚拟仪器技术的单螺杆压缩机性能测试实验教学平台开发

为推进过程流体机械一流课程建设步伐,结合中国石油大学(华东)国家一流专业过程装备与控制工程对学生工程实践能力及自主探索能力培养的要求,完善了实验课程内容体系,设置了开放性、探索性和创新性实验项目。在现有实验平台基础上,基于虚拟仪器技术构建了可实施开放性、探索性实验的单螺杆压缩机工作性能测试实验平台。该实验平台既能够实现单螺杆压缩机关键性能参数及p-V图的测试,还支持学生自主设计实验参数,开展变工况性能研究及热力变形特性研究。该平台可为学生工程实践能力及自主探索能力培养提供一种新思路和切实可行的方案,具有较高的教学实用性。

基于SVD-AVMD的液膜密封声发射特征提取

将声发射技术应用于液膜密封端面状态监测时,声发射信号易受噪声影响、特征信号难以提取,为此提出一种基于奇异值分解和自适应变分模态分解(SVD-AVMD)的信号处理方法。该方法首先以奇异值分解消除信号中的随机强噪声影响,获取降噪信号,然后在不同模态数下对降噪信号作变分模态分解,并计算各模态分量与降噪信号之间的显著性水平,以显著性水平大于阈值作为分解的停止准则,最终达到获取最优模态分量的目的。结果表明:SVD-AVMD对各模态分量中心频率的捕捉能力以及对各模态分量的恢复效果均明显优于单纯的变分模态分解,能够滤除背景噪声的同时最大程度地保留有效信息;获得表征液膜密封端面状态的声发射信号,实现了对液膜密封端面状态的识别。

可视化离心泵汽蚀实验装置研制与教学应用

汽蚀对离心泵的性能和寿命影响极大,离心泵汽蚀实验是流体机械类课程的核心内容。该文研制了可视化离心泵汽蚀教学实验装置,采用有机玻璃透明泵盖和半开式叶轮设计加工了被测离心泵,利用频闪仪和高速摄像机实现了对离心泵旋转叶轮内汽蚀过程的全程清晰观测,并开发了实验监测系统。该实验装置能够完成离心泵汽蚀性能曲线测试,且能够拍摄到旋转叶轮内部汽蚀过程中气泡的产生、溃灭和冲击过流部件等现象,有助于更深入地分析汽蚀过程的内在机理,进一步提升教学效果。

武威市农民田间学校节水灌溉技术培训实践与评估

为适应乡村振兴和现代农业发展新需求,贯彻落实国家节水行动各项重点任务,推进农民教育培训与农业产业发展深度融合,本文采用参与式农村评估(PRA)方法,通过实地踏查、深入访谈、调查问卷、H型评估图等方法对武威市农民田间学校开展的节水灌溉技术推广模式进行分析研究。结果表明,试点村农户通过农民田间学校节水灌溉技术培训,节水意识明显提升,操作节水设备的水平明显提高,教学与农业生产实践的紧密结合有效提高了水利科学技术的转化与应用率。

基于工程能力培养的高等流体力学课程案例库建设

高等流体力学是高校为研究生开设的一门重要专业基础理论课,由于课程基本概念多且抽象,学生易陷入复杂的数学公式之中,而忽视对流动特性物理本质的思考和理解。文章从课程案例库建设的必要性切入,提出课程案例库应注重与学科方向、工程应用技术以及国际化相结合的思路,并基于生活和工程两个方面介绍了课程案例库建设实践,通过注重流体力学中物理概念和物理现象的讨论、突出流体力学在工程技术问题中的应用,激发学生的学习热情和创新性思考,从而全面提升研究生教育质量。

基于Aspen Plus的热力循环虚拟仿真系统设计与教学应用

该文基于Aspen Plus化工流程模拟软件设计了开放探索式多热源-多热力循环虚拟仿真系统。该系统既能支持学生开展多种类型余热回收系统的设计、热力性能模拟及热经济性分析,又能支持学生自主进行单螺杆膨胀机、换热器、泵、节流装置等关键设备选型,以及装置运行参数对余热回收系统节能特性影响的研究,有助于学生深入理解化工过程节能原理与技术,提高工程实践能力及自主创新能力,具有很好的教学实用性。

转子涡动工况下螺旋槽液膜密封性能研究

基于转子在临界转速下的涡动特性,分析转子涡动的轴心运动轨迹。由于动环圆心运动轨迹追随转子,故以动环圆心的圆形运动轨迹为研究点,建立动环偏心的液膜区域模型。采用有限差分法对广义雷诺方程进行离散,通过SOR迭代方法对离散方程进行求解,得到液膜密封端面压力分布,并探讨动环偏心距对液膜开启力、摩擦扭矩、泄漏量以及空化率等液膜密封性能参数的影响规律。结果表明:随着偏心距的增大,内径开槽的密封环槽区面积减少,导致动压效应降低,使密封端面压力呈现出不对称分布的结果;液膜开启力和摩擦扭矩由于密封环表面压力降低且分布不均匀都呈现出下降的趋势;泄漏量随偏心距的增加有下降的趋势,而空化率随着偏心距增加呈现出先上升后下降的规律。

基于OBE教育理念的过程流体机械课程建设与探索

过程流体机械是工科院校非常重要的一门专业课,传统的教学理念已很难适应现代工程教育要求。首先,分析了传统目标导向下的过程流体机械课程教学现状;然后,结合中国工程教育的"成果导向教育"(OBE)理念,通过在教学内容、教学方法、实践教学环境、考试方法等方面的改革与探索,更新教育理念,重构教学模式;培养学生分析、解决复杂工程问题的能力,提高学生的综合素质。

以实验设计为目标的《流动参数测试技术》课程教学改革

《流动参数测试技术》为专业学位研究生的必修课程之一,涉及动力工程等多个专业领域,直接关系到研究生实践能力和工程创新能力的培养。以实验设计为教学目标,将课程内容进行模块整合,建立了测量实践视频与理论课件相结合的教学案例库,改传统单一教师上课模式为专家式阶段授课模式,由熟练掌握相关测试技术的教师组成任课教师团队,进行案例教学。研究生结合科研方向进行“流体测试实验设计”大作业,并进行课堂讨论,深入研究多种测量技术,取得了很好的教学效果。

以工程设计为主线的人才培养模式探索

当前我国经济迅速发展,对工程创新能力强的高素质应用型人才需求更加迫切。在确立专业核心知识点及专业毕业生核心能力和素质的基础上,建立工程设计主线人才培养模式,相应完善工程设计主线课程体系、渐进式实践教学体系和三段式专业实习模式,并强化校企协同和科教融合,增强学生的工程意识和工程创新能力,实现学生从工程素质培养到工程计算和工程设计能力锻炼再到工程创新精神树立的飞跃,解决宽口径培养与企业深度专业需求不匹配的问题,为工科院校高质量人才培养提供参考。

双列螺旋槽液膜密封的相变流动特性

为研究高速、低温工况下的液膜密封气液两相流现象,基于均相流体理论,构建了液膜密封相变模型,分析了流体膜两相流动特性和工况参数对相态转变的影响。结果表明:流动空间发散是槽区相变的主要因素,相变的吸热散热导致温度场显著变化;转速升高时,流体动压增强,温度升高,相变范围扩展,相变速率增大;介质温度升高使流体动压减弱,汽化吸热量增大、黏性耗散热量减少是端面流体冷却的原因。

双螺杆泵多点啮合型转子设计与内部流动特性

针对传统双螺杆泵螺杆转子螺旋面啮合区磨损严重、内泄漏大等问题,根据啮合原理,建立椭圆弧及其共轭曲线的啮合模型,构建传动比为2∶3的主从螺杆端面型线,提出一种新型多点啮合型螺杆转子结构.应用计算流体动力学方法对新型双螺杆泵内部流场进行数值计算,研究了泵内部流动特性.研究结果表明:所提出的新型螺杆转子在轴截面上可实现三点啮合,在双螺杆转子上形成多重密封;采用V形凹槽的主螺杆转子齿顶压力分布均匀,采用传统结构的从螺杆转子齿顶处压力分布呈阶梯状;从螺杆转子周向啮合间隙处泄漏速度为主螺杆转子的1.8倍,表明主螺杆转子齿顶V形凹槽两侧的光滑顶棱与泵腔内壁面形成的类迷宫密封可有效减小周向啮合间隙处的泄漏;新型螺杆转子较大改善转子的磨损适应性,有效减小了双螺杆泵的内泄漏,对提高双螺杆泵的高压环境适应能力具有重要意义.

裂褶菌胞内多糖的提取纯化及生物活性分析

为提高裂褶菌胞内多糖得率,并研究裂褶菌多糖纯化组分的生物活性,本研究采取超声波破碎和热水浸提相结合的方法提取裂褶菌胞内粗多糖,利用响应面法对提取条件进行优化,通过DEAE-52离子交换柱层析和Sephadex G-100凝胶柱层析对提取的粗多糖进行分离纯化,并进行结构表征、抗氧化性和抑菌性试验。结果表明,裂褶菌胞内粗多糖的最优提取条件为:提取温度90℃,水料比30:1,超声时间30 min,超声功率230 W,裂褶菌胞内粗多糖得率达到了18.14%±0.33%。纯化多糖组分NSPG-1为β型吡喃糖,分子量为1.05×10^(6) Da,NSPG-1多糖具有较好的抗氧化性和抑菌性,其对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的IC_(50)值分别为6.97、1.07和11.41 mg/mL,对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的IC_(50)值分别为7.56、12.54和10.42 mg/mL。本研究结果为裂褶菌多糖的工业化生产和开发利用提供了基础。

鸡蛋膜荧光传感器光谱信息表征及三聚氰胺检测方法的构建

为了实现奶制品中三聚氰胺的快速准确检测,基于溶液中三聚氰胺能使荧光素的荧光强度在一定浓度范围内线性增强的特点,利用天然食品分析物鸡蛋膜作为生物膜基质,建立一种固定荧光素到鸡蛋膜上的生物传感器并用于三聚氰胺检测的方法,优化传感器体系中的荧光素浓度及戊二醛质量分数。该鸡蛋膜传感器的线性工作范围为1～500μg/L,检出限为0.47μg/L。相比溶液中三聚氰胺的检测方法鸡蛋膜固相传感器检测方法特异性强,稳定性好,具有更高的选择性和低检出限。该种鸡蛋膜荧光传感器能成功应用于市售奶制品中三聚氰胺的检测。