轴流式止回阀缓冲结构参数对止回性能的影响

针对轴流式止回阀的止回性能,通过动网格数值试验的方法,采用正交试验设计和极差分析,研究缓冲结构的活塞直径、活塞行程、阻尼孔直径3个结构参数对阀瓣止回性能的影响。分析3个结构参数对止回性能的权重影响;以阀瓣的完全闭合时间及止回过程中的最大液动力为目标进行多目标优化设计,在保证瞬态液动力尽可能小的情况下减少阀瓣的闭合时间,实现“快关缓闭”,提升阀门的稳定性。结果表明:笛形缓冲结构在0.0352 s时,由于通孔面积变化导致缓冲阻尼发生突变,使得阀瓣闭合过程中发生震颤,而改进后的缓冲结构具有恒定的阻尼,提升了阀瓣运动的稳定性;通过对3个结构参数的正交试验结果进行极差分析可知,3个结构参数对于阀瓣闭合时间的影响程度排序为:活塞直径(0.0218)>缓冲行程(0.0178)>阻尼孔直径(0.0135),对于最大液动力的影响程度排序为:缓冲行程(204107)>活塞直径(140362)>阻尼孔直径(140086);缩短阀门的止回时间与减小阀芯振动是两个相悖的目标,不存在唯一的最优结构参数,应根据实际工况选取适当的优化结果。

微型高速燃油泵非定常流动及振动特性

以某微型高速燃油泵三维模型为研究对象,采用SST k-ω湍流模型、PCB 352C33型加速度传感器和DASP-V11采集与实时分析软件,基于数值计算与试验手段分别获得了定常工况下燃油泵内部压力、速度、湍动能及非定常工况下燃油泵径向力、轴向力、监测点压力脉动及3个轴向X,Y,Z的振动加速度值,并采用快速傅里叶变换得到监测点与3个轴向的频域图.研究结果表明:采用SST k-ω湍流模型及叶片表面加密的数值求解结果与试验结果相吻合,叶片表面Y^(+)为0~2.00,蜗壳壁面Y^(+)为0.03~25.58;与常规离心泵一样,小流量工况下,燃油泵叶轮与蜗壳中存在明显的流动分离与湍动能耗散区;非定常流动中,燃油泵径向力在X,Y方向的分量没有明显的周期性,而轴向力的周期性与叶片数相等;蜗壳、叶轮动静干涉区的监测点呈明显的周期性,压力脉动幅值在叶频960 Hz,而振动脉动幅值在2倍叶频1 920 Hz,Z轴的振动幅值均高于其他2个轴向.研究结果可为高速燃油泵非定常流动设计优化提供一定的参考依据.

轴向间距变化及涂层对高压涡轮叶片振动的影响

为了研究不同轴向间距及涂层对涡轮叶片振动响应的影响,采用SST(shear stress transportation)湍流模型对高压涡轮导叶尾迹作用下的某高压涡轮转子叶片非定常流动进行数值模拟。通过对时域叶片表面压力载荷进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)频域分解获取激振力的谐波分量,建立了三维非定常流场激励下特定振动模态的涡轮叶片强迫响应分析模型,利用压力扰动均方根有效值作为气动激励强度的量化参数以及获取流场激励下的叶片幅值响应,对比了不同轴向间距、考虑有无涂层的叶片振动响应差异。结果表明:在保持进气条件不变时,存在叶片振动响应幅值随轴向间距的增加而减弱的趋势,即轴向间距的增加能有效降低叶片的振动应力;叶片涂层亦有助于降低叶片的振动响应幅值。

快轴流CO_2激光器评述

快轴流CO2激光器是最重要的工业激光器之一。作者对它的发展状况及关键技术,如气流方式、放电结构和谐振腔稳定性等进行了评述,希望能对国内快轴流CO2激光器的发展提供帮助。

高功率轴快流CO_2激光器控制系统的研制

为了提高高功率轴快流CO_2激光器的稳定性和智能化程度,以满足激光加工的需要,采用可编程逻辑控制器和尾镜取样功率稳定技术,研制出了以西门子可编程逻辑控制器为核心的高功率轴快流CO_2激光器控制系统,并在4kW轴快流CO_2激光器上进行了实验验证,取得了气压稳定度、功率稳定度、放电波形以及激光模式等实验数据,气压波动小于±50Pa,功率稳定度达到±0.1%,并可实现连续、脉冲、超脉冲放电。结果表明,该套控制系统可以满足高功率轴快流CO_2激光器的控制需求,提高了高功率轴快流CO_2激光器的稳定性和智能化程度。

轴快流CO_2激光器谐振式软开关电源

采用新型谐振式软开关技术,成功地研制出激励高功率轴快流CO2激光器的零电流谐振式软开关电源。该电源工作在25 kHz的开关频率下,主电路采用半桥式谐振变换方式,电源处于软开关工作方式,IGBT功率管为零电流开通和关断。该电源输出电流5～120 mA连续可调,功率管低损耗工作,无需镇流电阻,实现了6支CO2激光放电管的并联起辉和稳定工作。

轴快流CO_2激光器放电管与风机匹配的特性

本文研究了轴快流CO_2激光器中气体质量流和气流速度随放电管截面变化的趋势.提出应当选择合适尺寸的放电管,使之与所给定的风机的性能相匹配,使激光器具有最佳运行状态的气动结构而获得更好的输出特性.

轴快流CO_2激光器的气压信号处理

研究轴快流激光器气体流动的特性,以及气压信号的相关的硬件电路和控制程序,所编写的控制程序程序进一步提高了激光器系统的稳定性和操作性。可编程序逻辑控制器应用于轴快流CO2激光器上有着良好的实用性。

快速轴流型与密封型CO_2激光器超脉冲特性研究

快速轴流型ＣＯ＿２激光器和密封型ＣＯ＿２激光器超脉冲运转时，能够获得前沿迅速上升、脉宽窄、峰值功率高的激光脉冲输出，在激光加工和激光医疗等领域有重要应用价值。本文从理论和实验两个方面对快速轴流型与密封型ＣＯ＿２激光器超脉冲特性进行了研究，设计并研制了适合ＣＯ＿２激光器超脉冲运转的控制电源，在国内首次实现了快速轴流型与密封型ＣＯ＿２激光器的超脉冲运转。

高功率轴快流CO2激光器的数值模拟进展

综述了国内外高功率轴快流CO_2激光器数值模拟的研究进展。分别从理论方程、计算方法、计算结果3方面对已有的数值模拟进行了比较和分析,重点探讨了理论模型的组成形式、物理意义和近似条件,分析了不同计算方法的优缺点,列举了不同计算结果得出的激光器性能和参量之间的关系。最新结果表明,轴快流量激光器的性能和输出与放电管的结构,电极结构,管内的温度场、速度场、压力场和湍流状态等参量分布都有关。依据轴快流CO_2激光器和计算机技术的发展,提出了轴快流CO_2激光器数的数值模拟未来需要改进的方向,进而对基于新的计算平台的数值模拟结果在激光器的优化和设计方面的应用前景进行了展望。

轴快流CO2激光器放电管结构的研究和设计

为了深入了解高功率轴快流CO_2激光器放电管结构和内部流场对激光器工作性能的影响,得到更均匀稳定的辉光放电,采取对放电管内部工作气体的流动状态分别进行数值模拟和实验的方法,得到了关于放电等离子体的流场分布数据,数值模拟结果和实验结果一致,并对不同结构的管内的流场和放电表现进行了比较和分析,设计了一种新结构的放电管。结果表明,放电管内的流场特性影响着辉光放电的均匀性和稳定性,新设计的放电管内能得到更均匀的辉光放电,但还需进一步优化。

计算流体力学在CO_2激光器换热器设计中的应用

为了提高轴快流CO2激光器换热器设计的灵活性、缩短研发周期、降低成本,采用计算流体动力学方法对换热器内部流场和热交换过程进行了分析。根据分析结果设计出流阻为154.5Pa、换热量为8888.5W的换热器。由4kW轴快流CO2激光器的运行试验证明,采用计算流体动力学法设计的换热器满足激光器的运行需求。结果表明,计算流体动力学法是一种精确、高效的轴快流CO2激光器换热器的设计方法。

千瓦级快轴流CO_2激光器的射频系统

在千瓦级快轴流ＣＯ＿２激光器中，我们用单个射频源通过５０Ω传输线和π型网络给８段光管馈电，在这样的安排下将１５ｋｗ连续波射频功率有效并均匀地耦合到８段光管的等离子体中。这种技术的关键是阻抗匹配。

高功率CO_2激光器热平衡分析及热交换器换热计算

针对研制的千瓦级快速轴流高功率CO2 激光器的内部循环热交换工作过程 ,建立了热量的平衡方程 ;针对激光器工作的特点 ,比较分析了几类热交换器的关键技术要求 ;选择矩形翅片圆管束热交换器作为激光器的散热部件 ,并进行了换热计算。经选定参数计算 ,结果表明所选用的矩形翅片圆管束热交换器能够满足激光器的换热要求。

轴向流动激光放电管温度场的解析分析

从能量守恒定律出发 ,分析了快速轴向流动激光器放电管中的传热情况。采用微元分析法建立了快速轴向流动激光器放电管的热能平衡方程。根据实际器件放电管的工作气体流场 ,进行了合理的数学物理处理 ,并应用热传导的物理边界条件 ,求出了热能平衡方程的解析解 ,得出了实际器件放电管横截面内的工作气体温度分布公式及温度分布曲线。

射频激励快轴流CO_2激光器串行电极系统的研究

本文探讨了射频(RF)激励快轴流CO_2激光器单源多极激励的串行系统,给出了系统的均压设计方法和系统频率负载特性。

轴流式通风机动叶振动的数值研究

采用雷诺时均 Navier-Stokes 方程和 RJNGK-ε湍流模型,采用非结构化四面体网格,对2K70型轴流式通风机计算区域内的流体运动进行数值模拟,利用非定常数值模拟方法获取通风机内部测点上的时域压力变化数据,应用快速傅立叶变换分析动叶前缘测点的压力脉动,揭示了通风机动叶的振动规律。这为提高通风机运行的安全性能、降低风机的噪声提供了数值依据。本文的研究方法可以推广到所有叶轮机械振动的研究。

高功率轴快流CO_2激光器气体循环系统的研究进展

为将高功率轴快流CO_2激光器放电过程中产生的大量热量带走,保持放电区气体温度接近常温,更利于激光器稳定运行,对于气体循环系统的优化设计至关重要。先就其气体循环系统组成及重要性进行阐述,后对其各个组成方面的研究发展进行综述,并对已有的模型建立以及数值模拟的发展进行综述,并运用计算流体动力学方法对气体流场进行数值模拟,通过对模拟结果分析得到对气体循环系统进行优化设计的方向,最后对课题组已经进行的一些工作进行阐述。

快速轴流CO_2激光器

本文报道我们设计的快速轴流ＣＯ_２激光器和实验结果，激光器的光学谐振腔为三折Ｚ形折叠半共焦腔，输出耦合镜为ＧａＡｓ材料，透过率为７２％的，得到最大输出功率２５３０Ｗ，电光转换效率最高达到２４％。

高功率射频轴快流CO_2激光器L型阻抗匹配实验研究

针对高功率射频激励轴快流CO_2激光器的射频匹配问题作了实验研究,采用L型匹配网络,对多段并联放电管进行射频匹配实验。在输出激光功率达10kW时,实现了均匀稳定的射频放电,反射率可以控制在2%以内。研究了匹配网络参数不变时,射频电源不同调制模式对反射率的影响。实验研究表明,脉冲宽度调制模式的稳定度要明显高于振幅调制模式。