基于笼屉结构的机载高能激光系统光学中舱温度适应性研究

相较于车载、舰载设备,机载设备受体积及工作环境的限制,发展较为缓慢。针对机载设备的轻小型化要求,系统采用“光路堆叠”思想,提出笼屉式分层结构,实现了系统体积的要求。因光学中舱中包含精跟踪及主激光支路,温度变化时各支路间的光轴一致性难以保证,导致跟踪目标发生偏移,主激光支路无法对目标进行精确打击,严重影响系统的工作。为解决上述问题,对光学中舱进行有限元仿真分析,研究光学中舱在20±5℃情况下各镜片的变形。对镜片变形中影响光轴偏折的刚体位移进行提取计算,计算出单个镜片的偏转角度。根据反射棱镜安装误差理论对各支路间的光轴偏移量进行计算,分析精跟踪支路与主激光支路光轴一致性偏差。经过仿真分析,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为109.634μrad,俯仰偏差为132.952μrad。在实验室中进行25℃温度实验,结果表明,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为104.019μrad,俯仰偏差为125.009μrad,与仿真结果误差分别为5.40%、6.35%,验证了仿真结果的合理性。

MOFs孔结构对固定化酶性能影响的研究进展

固定化酶是实现酶制剂产业化应用的有效途径,载体是影响固定化酶催化效果的关键因素。金属有机框架(MOFs)是结构高度有序的多孔材料,具有构效关系明确、孔结构均一、孔道性质与化学性质在原子层面可调、可设计和易化学修饰等特点,近年来,其作为酶载体方面的研究已有较大的进展。该文以MOFs孔结构对固定化酶性能的影响为主题,分析了MOFs孔结构的影响因素,总结了酶在笼型空穴与通道型孔这2种典型孔中负载的研究进展,详细论述了MOFs孔结构对酶的固定化、活性等方面的影响。最后,指出多级孔在固定化酶强化传质方面的特殊作用以及开发孔-酶匹配MOFs的重要性,展望了利用MOFs自身催化能力在纳米尺度内构建高效化学-酶级联催化剂的发展优势,以及通过调控微环境强化酶催化过程的可行性。

新型双层笼套式节流阀流场数值模拟分析

笼套式节流阀是高压气井开采常用的关键装置之一。高压气体通过节流阀进行调压和调产,在低温高压的环境下,由于焦耳-汤姆逊效应的影响,流体流经节流孔处时温度较低,极易产生天然气水合物,影响天然气生产的正常运行。因此,节流阀的性能将直接影响生产的质量、成本和安全。传统的笼套式节流阀降压效果较差、节流效率较低、使用寿命较短。基于此,以新型双层笼套式节流阀为基本模型,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对节流阀中天然气节流特性进行研究,并与传统笼套式节流阀的节流性能进行对比,在本文设置工况下,相比于传统笼套式节流阀,新型笼套式节流阀在节流孔局部的最低压力降低9.5%,最低温度提高7.8%,最大速度降低12.0%,更不易形成低温高压的水合物生成环境,且流体对结构的冲蚀作用更小,其总体性能优于传统式结构;同时研究得出了流体流动参数和节流孔结构参数的改变对新型笼套式节流阀节流性能的影响规律,对实际生产应用具有一定的指导作用。

气肋式充气膜结构风荷载作用下结构特性分析及模型试验

气肋式充气膜结构具有轻质、可移动、施工方便等优点,在临时会馆、机库等方面得到了广泛的应用。首先对气肋式充气膜结构的结构形式进行综述分析;随后以索笼绑带型气肋式充气膜结构为研究对象,建立共节点模型分析气肋直径、箍带数、内压对结构风荷载效应的影响,同时,通过在模型中删除索段的方法明确了各类索段的作用;最后进行了气肋加载试验,将试验结果和有限元计算结果进行了对比分析。

双阀芯先导笼式调节阀的设计仿真与试验

为解决高温高压工况下调节阀的不平衡力及密封力难以达到所需泄漏等级的问题,设计了一种大阀芯和小阀芯分段配合工作、充分利用阀前介质压力增加阀座密封力的双阀芯先导笼式调节阀。文中给出了调节阀的不平衡力计算公式、流量方程,分析了其流量特性,并对阀内流体的流动进行了仿真,分析了流体流过调节阀后的压力损失;对大阀芯内腔进行了流体流动仿真,分析了阀前压力、内腔温度以及密封力的变化;对大、小阀芯进行了运动仿真,分析了执行器驱动力、阀芯轴向合力和大阀芯速度的变化。常温介质阀体耐压试验和阀座泄漏量试验结果表明,阀体均无可见泄漏和变形,泄漏量设定为10滴/min时,3次实测泄漏量分别为1、1和2滴/min。高温介质阀座泄漏量试验结果表明,泄漏量设定为1.275 mL/min时,250℃高温水蒸气的3次实测泄漏量分别为0.11、0.11和0.13 mL/min,300℃高温水蒸气的3次实测泄漏量分别为0.19、0.19和0.22 mL/min,实测泄漏量均小于设定值。文中提出的双阀芯先导笼式结构增强了调节阀的密封力,阀体耐压强度和阀座密封性能均满足使用要求。

笼式调节阀的冲蚀磨损与空蚀

基于均质平衡流模型、空化模型和离散相模型,对煤直接液化工程中的笼式调节阀内气液固多相流动进行了仿真分析与预测,分析了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的基本分布特征,并结合阀笼实际失效情况,验证分析结果并确定了阀笼失效的主要原因。结果表明:阀内空化发生的主要区域均位于阀笼的内层节流孔内。阀门入口压力不变时,随着阀门开度的增加,蒸汽相体积随之增加,流体流经的节流孔数增加,空化发生范围也随之增加,空蚀强度也随之增强;阀笼导流槽内壁受颗粒直接冲击中心及周围区域存在明显变形和穿透性缺陷,多个开度下冲蚀磨损速率最高的区域均位于导流槽内壁远离调节阀的进口侧;阀笼内壁内层节流孔出口周围的坑状缺陷主要是由于空化气泡破灭冲击壁面产生。

集成于海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构波浪场特性研究

对安装在海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构的波浪场特性进行研究,掌握升降式网箱结构内部及结构后方水体的运动特征及速度场变化情况。基于OpenFOAM软件包开发了波、流与孔隙介质结构相互作用的数值计算模型,将网箱结构按等效阻力简化为多孔介质结构,开展升降式网箱结构的波浪场特性研究。研究结果表明:网箱结构对流体具有一定的阻流作用,网箱结构内部速度场得到一定程度的减小,网箱结构背浪侧也有一定的速度衰减区域;对比网箱结构顶部不同潜深条件下的网箱结构内部流场特征,网箱结构顶部潜深在1/4D~1/2D(D为水深)范围内网箱结构内部流场速度最小、流场最为稳定、速度分布均匀,网箱结构向浪侧前方和背浪侧后方流场波动较小。所得结论表明在钢管桩基础上安装升降式网箱结构时需要关注的网箱结构对流场特性的影响,充分考虑网箱结构阻力对流速的作用,掌握极端工况下升降式网箱结构保持优良养殖环境需要下潜的高度范围,以保障升降式网箱的安全。

笼式调节阀锥形孔阀笼与等百分比流量特性的影响分析

在笼式调节阀等百分比流量特性孔的基础上,用直线段拟合原本呈不规则形状的阀笼孔,并使之整体呈现锥形。研究各个锥角与锥高变化对笼式调节阀流量特性的影响,目的是为简化阀笼孔的设计提供新的思路。方法是应用solid works三维软件对整个调节阀进行建模,计算等百分比曲线并设置函数拟合实验,确定适用于拟合流量特性曲线的函数,设置参数及变量,进行单一变量实验,分析实验所得数据结果,得到各个几何参数的最佳取值。在单一变量实验基础上设计正交实验,计算并绘制出正交实验所得最佳参数组合的流量特性曲线,得出调节阀阀笼孔最佳参数组合结论。

压力大幅波动工况下的先导调节阀应用问题与改进

某三代核电机组联调启动中的VDA(大气释放系统)电动调节阀发生了力矩过载问题,且类似问题在国内另外一个三代核电同样功能位置也有发生,为了分析和处理该问题,本文通过综合分析该阀门的结构特征和设计原理,发现其主要原因为:已经成熟应用的先导式调节阀不能满足该三代机组的运行工况要求。通过针对性地采取包括阀芯组件和控制逻辑的一系列改进措施后,解决了该先导调节阀在压力大幅波动工况下的应用问题。先导式调节阀应用于压力大幅波动的工况时,会存在卡涩或调节异常等问题,且该情况并非个例,文中给出的验证措施和改进措施具有一定借鉴意义。

±800kV特高压直流不同型式跳线电气特性的比较分析

现有±800 k V特高压直流输电线路耐张塔大多采用鼠笼式或铝管式刚性跳线,而刚性跳线金具是线路金具结构中最为复杂的部分,实际运行中发现由耐张塔跳线引起的电晕放电现象比直线塔严重。为比较分析±800 k V特高压直流典型耐张塔不同型式跳线的优劣性,应用三维有限元分析软件,分别仿真计算了鼠笼式刚性跳线、铝管式刚性跳线和软跳线3种型式跳线的电场分布情况。同时,基于国家电网公司特高压直流试验基地,开展了可见电晕试验和电磁环境影响试验研究。研究结果表明:鼠笼式刚性跳线和软跳线的电场特性基本相当,铝管式刚性跳线的电场强度稍高;鼠笼式刚性跳线所采用的间隔棒的可见电晕试验完全满足最高工作电压要求;鼠笼式刚性跳线和软跳线的可听噪声、无线电干扰、可见电晕和地面合成电场测试结果基本相当,无明显差异。该研究成果可为后续的±800 kV直流输电线路金具、导线表面最大场强控制值要求和耐张塔设计提供参考。

特高压刚性跳线电晕对比试验研究

刚性跳线金具是线路金具中结构最为复杂的部分,其电晕比一般线路金具更严重,特高压交流刚性跳线尤为如此,必须通过试验研究不同类型的刚性跳线的结构及相应的电晕问题。笔者介绍了两种刚性跳线的形式,并对其分别进行了可见电晕试验研究。通过对比试验,分析了刚性跳线电晕的薄弱环节,为特高压刚性跳线设计提供了依据。

悬浮填料转笼式生物反应器的研制与应用

为了有效治理日益严重的河流、湖泊水污染,研制了一种悬浮填料转笼式生物反应器。其工作原理是:利用水流推动转笼转动,中心轴微孔曝气提升悬浮填料、转笼体内叶片搅拌悬浮填料,形成一个均匀混合的高效处理河流、湖泊污水的流化态微环境。将该反应器进行了应用实验研究,结果表明,该悬浮填料转笼式生物反应器处理低浓度污水比传统处理方式的处理效果高10%。

转笼生物反应器流场的滑移网格与动网格计算比较

转笼生物反应器是利用动态流化床的理念研制的一种新型反应器,其内部流场直接影响反应器的污水处理效果,采用计算流体力学方法(CFD)模拟其内部流场,对于优化转笼结构,提高污水处理效率有着重要作用.通过采用滑移网格与动网格两种方法对转笼内部流场进行计算比较,分析表明:滑移网格在模型处理、复杂运动边界模拟和计算结果连续性方面不及动网格模型;滑移网格在计算耗费方面优于动网格模型.

再造烟叶丝掺配均匀性的研究与改进应用

为解决再造烟叶丝在掺配过程中物料欠松散、铺料不匀、掺配均匀性差等问题,进行了相关研究与改进:1改进松散装置布局,将松散装置安装于皮带秤后双向输送带的出料口处,使该装置达到最佳松散效果;2利用行星轴式的无中心轴技术设计鼠笼式松散辊,避免中心轴对再造烟叶丝铺料产生影响;3利用单一变量法,得到传统式松散装置的最佳转速为114 r/min,鼠笼式松散装置的最佳转速为48 r/min;4利用"九宫格"式分割技术设计了检测掺配物铺料均匀性方法,在相同实验条件下,分别利用传统式和鼠笼式松散装置对再造烟叶丝松散度、铺料连续性、掺配均匀性进行对比试验。结果表明:1建立的分割式检验掺配物铺料均匀性的检测方法,提升了再造烟叶丝铺料均匀性的检测水平,消除了再造烟叶丝实际瞬时流量与设定瞬时流量的偏差。2采用鼠笼式松散辊代替传统式松散辊,有效提高了再造烟叶丝的松散效率和掺配均匀性,再造烟叶丝与叶丝在单位区域内所占比例之差的波动区间由±5%减少到±0.5%。改进后较好地解决了再造烟叶丝在掺配过程中的松散度和均匀性问题,提升了烟丝内在品质的稳定性。

预启式调节阀振动的试验研究

预启式调节阀是一类新型的过程控制调节阀,在某些工况条件下会出现强烈振动。为了揭示其振动机理,采用微型压力传感器和三向加速度传感器,在不同的调节阀开度和压差工况下,分别测量阀芯底部流体脉动压力和阀杆振动加速度响应。对脉动压力时域信号进行幅值分析,对加速度时域信号进行谱分析。试验分析表明:调节阀内流体流动的不稳定性是引起调节阀振动的主要原因。在大开度(70%～100%)及其对应的大压差(0.25～0.27 MPa)工况下,流场最不稳定,脉动压力幅值明显增大,阀杆振动较大。需要进一步研究调节阀结构参数变化对振动的影响。

全氮材料基础性能理论研究:Ⅰ.晶体密度预测

为了准确预测全氮材料的晶体密度,基于量子化学计算方法,建立了全氮材料的"特异性"分子力场。通过预测晶体堆积结构,计算了20种全氮分子的晶体密度。结果表明,N_4(T_d)、N_6(D_(3h))、N_8(O_h)、N_(10)(D_(5h))及N_(12)(D_(6h))五种笼形全氮分子的晶体密度分别为1.81,2.08,2.47,2.46,2.57 g·cm^(-3)。随着氮原子数的增加,笼形全氮分子晶体密度不同于文献中递增的趋势,而是在N_8(O_h)处出现了突变,体现了特异性力场参数的合理性。

快速笼式烟夹的设计与应用

为解决当前烟叶夹持设备存在的不足,进行了快速笼式烟夹的设计与应用研究。结果表明:密集烤房使用快速笼式烟夹,装烟量比传统人工编竿烘烤增加50%以上,烤房内同一装烟层面的风压、风速和温度更均衡,烘烤每公顷烟叶节省劳动用工41.78个,烤后烟叶外观质量明显改善。

兔笼类型对肉兔屠宰性能和宰后肉质的影响

【目的】通过测定单层大笼和三层兔笼饲养肉兔的屠宰性能和宰后肌肉成熟过程中肉质的变化,为肉兔养殖圈舍建设中兔笼的选择和兔肉加工消费提供参考。【方法】选择分别用单层大笼和三层兔笼饲养在同一栋兔舍内的70日龄、健康、接近群体平均体重的加利福尼亚肉兔各10只(公母各半),按家兔屠宰方法屠宰后测定其屠宰性能和肌肉成熟过程中的pH、肉色、剪切力、蒸煮损失和失水率。【结果】相同日龄下,两种兔笼饲养对肉兔的屠宰重影响不显著;单层大笼饲养的肉兔和三层兔笼饲养的肉兔相比,全净膛中段的百分率显著降低(P<0.05),而后段的百分率显著增加(P<0.05),腹腔脂肪率极显著降低(P<0.01),全净膛率和半净膛率均显著降低(P<0.05);单层大笼饲养肉兔的股骨重、径骨重和后腿肌肉率较高,而三层兔笼饲养肉兔的肝重和肾重较高。三层兔笼饲养肉兔肌肉L*值在成熟的第2天达到最大值,单层大笼饲养的肉兔在第3天达最大值;三层兔笼饲养肉兔的肌肉L*值在第6天显著高于单层大笼饲养肉兔(P<0.05),第7天极显著高于单层大笼肉兔(P<0.01);但在成熟的前3天,单层大笼饲养肉兔的肌肉L*值高于三层兔笼饲养肉兔。单层大笼饲养肉兔的肌肉a*值在成熟的第2、3和5天显著高于三层兔笼饲养的肉兔(P<0.05),在第4天极显著高于三层兔笼饲养的肉兔(P<0.01)。成熟过程中,三层兔笼饲养肉兔的肌肉b*值比单层大笼饲养肉兔的高,在第1天极显著高于单层大笼饲养的肉兔(P<0.01)。在兔肉成熟过程中的1—3 d,三层兔笼饲养肉兔的肌肉pH比单层大笼饲养的高,3天后比单层大笼饲养的低,整个成熟过程肌肉pH差异不显著。单层大笼饲养肉兔的肌肉剪切力在宰后和成熟的第1天和第3天显著高于三层兔笼饲养的肉兔(P<0.05),第2天极显著高于三层兔笼饲养的肉兔(P<0.01);第4天后,单层大笼饲养肉兔肌肉的剪切力低于三层兔笼饲养肉兔(P>0.05)。三层兔笼饲养肉兔的肌肉蒸煮损失在成熟过程中均大于单层大笼饲养的肉兔。兔肉在压力作用下的失水率情况和蒸煮损失一致。【结论】单层大笼饲养肉兔与三层兔笼饲养相比,能改变肌肉在胴体中的分布,改善兔肉肉质。

球笼式等速万向节内部接触应力的有限元分析

通过三维重构技术建立轿车球笼式等速万向节的三维模型,并应用ANSYS软件对其承受极限转矩时的内部接触应力进行有限元分析,最后对比两种极限工况的数值解。结果表明,球笼式等速万向节内滚道接触应力大,易于磨损,疲劳寿命短。

球笼式等速万向节滚道接触应力的有限元分析

球笼式等速万向节的截面形状影响钢球与沟道的接触应力。通过在三维造型软件Pro/E中分别建立圆弧型、双心弧型、椭圆型三种滚道截面形状的球笼式等速万向节的简化模型,导入有限元分析软件ANSYS对其承受极限转矩时的滚道接触应力进行有限元分析,通过和赫兹接触理论计算值进行比较,其相对误差较小。计算结果表明,内滚道接触应力大于外滚道;圆弧型内滚道接触应力大于其他类型滚道,而其外滚道接触应力稍小于其他类型滚道,双心弧型和椭圆型内外滚道接触应力相同;有限元分析结果基本与理论值相符,运用有限元分析方法分析其接触应力是可行可信的。