Theoretical and Experimental Investigation of Flexural Vibration Transfer Properties of High-Pressure Periodic Pipe

According to the theory of phononic crystals, the hydraulic pipeline is designed to be a periodic structure composed of steel pipes and hoses to suppress the vibration of the hydraulic system with band gaps. We present theoretical and experimental investigations into the flexural vibration transfer properties of a high-pressure periodic pipe with the force on the inner pipe wall by oii pressure taken into consideration. The results show that the vibration attenuation of periodic pipe decreases along with the elevation of working pressure for the hydraulic system, and the band gaps in low frequency ranges move towards high frequency ranges. The periodic pipe has good vibration attenuation performance in the frequency range below 1000 Hz and the vibration of the hydraulic system is effectively suppressed. A11 the results are validated by experiment. The experimental results show a good agreement with the numerical calculations, thus the flexural vibration transfer properties of the high- pressure periodic pipe can be precisely calculated by taking the fluid structure interaction between the pipe and oil into consideration. This study provides an effective way for the vibration control of the hydraulic system.

基于流固耦合共轨高压油管振动特性研究

为了研究流固耦合作用下共轨系统高压油管的振动特性,建立了高压油管的有限元模型。首先根据输液管道动力学方程,利用ANSYS软件分析管道附加流体质量下的湿模态特性;然后以均方根(root-mean-square)量化时程内的振动能量,研究流固耦合作用下管道不同弯头的振动响应,不同燃油脉动率、压力及激励频率对管道流致振动的影响,最后对比了共振频率下管道增设管夹前后的振动特性。结果表明:流固耦合下管道固有频率下降,在高阶模态下降率较明显,附加质量系数超0.13;不同弯头振动差异较大;振动能量与燃油脉动率呈正相关,与压力大小并无直接关系;接近自振频率下管道发生共振,振幅会急剧增大至超标;并且增设管夹后共振现象消失,振动能量下降率超90%。

高压油泵阻尼孔对燃油系统压力特性的影响研究

为实现更高的热效率和更优的排放,柴油机的喷射压力不断提高。阻尼孔作为高压油泵等压出油阀的关键结构,对燃油系统的压力特性有重要影响。本文研究了阻尼孔大小对喷油器的喷射特性以及高压油管压力波动特性的影响,结果表明:随着阻尼孔由0.1 mm增大至2.0 mm,喷油器喷油持续期相对缩短,循环喷油量减小,这是不同阻尼孔对应的高压油管残余压力大小不同,以及不同阻尼孔大小对系统压力调节的速度不同的结果;此外,阻尼孔较小(0.1 mm)时,燃油系统存在二次喷射现象,而阻尼孔过大(3 mm)时,系统内还会存在零压区,即存在穴蚀的风险;对高压油管残余压力的频谱分析发现,阻尼孔较小时,高压油管内压力脉动与出油阀的运动存在较强的相关性,而阻尼孔较大时,压力脉动与回油阀的运动相关,即供油系统中多种阀件的运动是高压油管压力脉动的主要原因。

基于平板热管的高温质子交换膜燃料电池堆启动特性

高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)运行温度约160℃,较传统低温电池具有更佳的电化学反应动力学、更简单的水热管理和更高的CO耐受性等优势。但运行温度提高,如何实现HT-PEMFC的快速预热启动成为制约其应用推广的重要挑战之一。当前工作中,针对一个额定功率为500W的HT-PEMFC电堆,尝试利用一种平板热管(FHP)对该电堆进行预热启动。设计搭建了实验装置,从预热时间、温度分布、传热量分布等方面对这一方法进行评估。实验结果表明,提高加热功率可以显著缩短预热时间,500W时预热耗时3000s,1500W时则仅需980s;但同时也造成温度均匀性出现恶化,500W时竖直方向最大温差约28℃,1500W时该温差则达到了80℃。此外,水平方向的温差也随加热功率的提高而增加,且越靠近热源的区域越明显,最高达15.7℃,这无疑会加速质子交换膜的机械失效。实际中,应在不过多影响电池运行寿命的前提下,提高加热功率以缩短启动时间。

新型热管堆装料及外推临界实验技术研究

热管堆为当前先进核动力的研究热点。由于新型热管堆采用少量大块燃料,传统的外推临界实验技术适应性差,使其在装料及外推临界过程中面临安全挑战。本文结合该反应堆的特点,确定了先装配块状燃料,再逐步提升侧反射层达临界的方案。基于蒙特卡罗程序,计算分析了堆芯装配过程中的临界安全,确定了安全可控的初始堆芯装配方案;确定了中子源和探测器的布置;开展外推临界实验技术研究,针对直接外推侧反射层体积造成外推曲线上凸的问题,提出了以侧反射层的反应性价值为权重因子对体积进行加权处理的修正方法。利用此技术模拟了外推过程,结果表明本文确定的外推临界实验方案是可行的。本文结果可为新型热管堆装料及外推临界提供指导。

几种柴油机转速测量方法对比与转速适配器的实现

柴油机转速是反应柴油机综合性能最重要的指标之一,转速的波动和平稳则直接反应柴油机的工作质量和状态。本文不仅阐述了五种柴油机转速测量方法:喷油管法、振动法、排烟管法、点烟器法、MEMS加速度传感器法,而且论述了MEMS加速度传感器法的转速适配器的总体设计和软硬件实现。该研究设计的转速适配器试验结果表明:MEMS加速度传感器法能够准确的测量柴油机转速,与其他转速测量方法相比,测量精确度更高。

乏燃料池热管式被动散热系统开发研究

乏燃料池的长期有效冷却是核电站安全运行的重要一环,目前广泛使用的主动冷却方式在极端条件下存在安全隐患。基于分离式热管技术,对可应用于乏燃料池被动散热的热管换热器进行开发研究,提出工程应用结构方案,通过理论分析和数值模拟分析其可行性,并在冷侧自然对流条件下对换热器热管单元样机进行试验研究,结果表明:充液量对热管传热性能及温度分布有显著影响,热管存在最佳充液量;池内水流速的变化一定程度上影响热管冷凝段的温度分布;热管单元可有效控制乏燃料池水温,证明被动散热系统可满足乏燃料池长期被动散热的要求。

飞机燃油管路安装间隙闪电击穿电压研究

闪电击穿电压是飞机遭遇闪电雷击时会否在燃油箱内产生电火花的重要评判指标。为研究飞机燃油箱内典型燃油管路安装间隙下的闪电击穿电压,搭建了闪电击穿电压测试台架,并采用可调冲击电压发生器模拟出符合标准《SAE ARP5412B》要求的闪电电压波形。实验发现:安装间隙为3 mm时,实验室环境下测得的最小临界耐受击穿电压值为9.0 kV,飞机燃油箱内燃油管路周围部件的种类和燃油管路的安装形式对闪电击穿电压的影响不大,燃油管路的管径大小以及管路表面的油漆层对闪电击穿电压的影响可忽略不计,保持3 mm安装间隙不变,在部件表面涂覆1 mm厚密封胶,耐受击穿电压值从9.9 kV跃增至22.5 kV,安装间隙击穿所需的电压幅值大幅提高。实验结果表明:在燃油管路表面涂覆密封胶是减缓小间隙处发生闪电击穿风险的一种有效措施,可为飞机燃油管路安装间距选取和闪电防护设计提供参考和依据。

高压燃油系统油管接头密封性能研究

为了研究燃油系统油管接头密封性能的影响因素,以某柴油机高压油管接头为研究对象,借助Hypermesh及ANSYS软件建立高压油管接头密封的有限元模型。根据赫兹接触理论及vonMises应力计算,探究不同预紧力、不同轨压作用下高压油管接头密封带宽度及最大等效塑性应变的变化规律。结果表明:密封带宽度、最大等效塑性应变与预紧力呈正相关,且最大等效塑性应变与预紧力变化呈三次方关系;密封带宽度与轨压呈负相关,而轨压对等效塑性应变影响不显著,该研究结果可为高压油管接头的安装设计及管接头预紧力的选择提供理论支撑。

LNG双燃料集装箱船燃气系统通风设计

液化天然气(LNG)双燃料集装箱船已经处于快速发展阶段,LNG自身物理特性决定了该类船需要成熟的通风设计保证安全,以23000标准箱LNG双燃料集装箱船为研究案例,基于IGF Code和BV NR529规范,开展燃气系统双壁管通风设计分析研究,介绍了双壁管通风系统设计的研究意义,阐述了案例船的一些优化方案,同时和母型船进行了定量对比,针对重点事项给出相关建议,为后续相关LNG双燃料集装箱船的燃气系统设计提供参考。

LNG管道内爆炸效应数值仿真分析

LNG作为一种优质的清洁能源,其可通过管道从燃料舱输送到气体燃料发动机,在此过程中管道易发生爆炸类的安全隐患,因此需要对LNG管道内爆炸情况进行数值仿真分析。采用Ansys/Lsdyna开展甲烷爆炸数值仿真分析,分析甲烷在无抑爆和抑爆工况下的爆炸破坏特性,并研究在多种不同比例的爆炸压力下2块挡板应力场、应变场及能量场的分布趋势,得出终端接收的能量与爆腔的爆炸压力呈正相关关系等结论,为后续LNG燃料系统结构安全提供技术参考。

某型航空发动机核心机起动点火性能优化方案研究

在某型发动机核心机试验中,出现起动喷火、点火时间波动、点火时间过长等现象。该文通过对该型核心机起动点火时的影响因素进行分析,找出影响该次试验的关键因素是分配器后的燃油管路填充速度偏慢,点火时燃油喷嘴进口压力偏低,喷嘴在低压差情况下燃油雾化效果差,导致不能在第一时间点着火。结合试验数据与发动机实际附件特性,提出该型核心机的起动点火优化方案,增大起动点火前初始供油流量,延后开始供油与点火时间后,达到优化点火电嘴的工作环境,加快点火速度,减少点火前的燃油泄漏的目的。试验结果表明,优化方案可解决该型核心机在地面台架试验时的起动点火问题。

LNG燃料动力船舶双壁管施工工艺

随着国家对环境保护的重视程度与日俱增,对新能源战略和节能减排措施大力推进落实,LNG燃料动力船舶的建造进入了高速发展期。本文简要介绍了LNG供气系统的构成、双壁管的结构形式和现场施工工艺过程,总结了双壁管制作、安装施工中的相关注意事项,期望对相关从业人员有所益处。

基于自增强理论的船用柴油机高压油管设计

随着燃油系统压力的提高,高压油管需要进行重新设计或强化。基于自增强理论,对高压油管三向应力与等效应力进行理论分析,并对采用自增强工艺前后的高压油管进行对比计算,进一步开展该工艺下的高压油管关键参数的影响研究,得出油管外径与自增强压力对等效应力的变化规律。结果表明, 200MPa工作压力下未经自增强处理的高压油管内壁面区域已发生塑性变形,而经自增强后的高压油管则处于完全弹性状态;自增强后油管的最大等效应力对油管外径的变化不敏感;自增强压力并非越高越好,自增强压力过高,最大等效应力也将增加。

AFA3G燃料组件拉棒机爪头收爪工艺分析与改进

分析AFA3G燃料组件拉棒机拉杆爪头收爪工艺的原理及存在的问题,提出有针对性的改进措施,包括爪头和卡管的材质、尺寸、表面处理等方面的优化。通过定性和定量对比分析,改进后的收爪工艺的可靠性明显提升,有效避免了燃料组件产品的质量隐患。

双壁管通风计算与风机选型

为了研究双壁管通风系统的流量与压强损失的关系,指导风机的选型,以某主机的双壁管通风系统的通风管路为研究对象,采用混合气体模型在293.15K下研究不同通气流量条件下的吹扫过程,对5种工况进行数值研究。结果表明:双壁管的通气流量与通风管路的压强损失呈非线性关系,随通气流量的增加而增加;通过函数拟合获得通气流量和双壁管通风管路的压强损失的具体公式,并对比4种工况下的数值计算结果和公式预测结果,双壁管通风管路压强损失的误差均小于2.0%,验证了公式的准确性,根据计算结果选择的风机有效地实现双壁管通风系统的经济性和安全性。研究成果对于工程应用具有一定的参考价值。

基于概率有限元法的飞机燃油焊接管路可靠性分析

以相贯焊形式的飞机燃油焊接管路为研究对象,首先,建立了燃油焊接管路各区域的可靠性数学模型,并根据各区域之间的串联关系,推导出管路单元的可靠性数学模型;然后,求解了介质压力和机体变形载荷下的管路单元可靠度;最后,采用有限元-响应面法对管路的几何尺寸和材料参数进行灵敏度分析。结果表明,分支管角度与焊接区域最大应力呈负相关关系,角度越小,应力越高,其主要归因于较小的分支管角度导致焊接区域的应力集中程度更高。此外,焊接管路的焊缝区最大应力主要受热影响区宽度和热影响区泊松比的影响。对提高燃油焊接管路系统的安全性和可靠性具有工程意义。

高压油管漏油问题的分析与研究

在柴油机的燃油供给系统中,高压油管是将喷油泵中的高压燃油输送至喷油器的通道。在柴油机运行过程中,受到柴油机点火间隔、喷油脉宽控制MAP以及喷油泵性能等多种因素的影响,高压油管始终处于脉冲高压的恶劣工作环境中,极易出现各类故障。本文以V型8缸单体泵供油系统柴油机的高压油管为研究对象,采用故障树分析(FTA)的方法,针对整车试验过程中出现的高压油管漏油故障,构建了相应的故障树。从高压油管的设计、生产工艺以及使用等三个方面,系统地分析了高压油管漏油故障的根本原因。通过在高压油管的工艺过程中增加清洗工序、烘干工序以及解剖检查工序,有效地解决了高压油管腐蚀漏油的问题,提升了柴油机的安全性和可靠性。

浅析LNG动力内河拖轮建造检验要点

本文分析了LNG动力内河拖轮建造检验与普通拖轮建造检验的不同点,简述了28米LNG动力内河拖轮的燃料加注系统,燃料围护系统,燃料供应管系,气体探测系统等具体要求,最终确定了LNG动力内河拖轮建造检验的要点。

缸内远后喷与排气管喷油在DPF主动再生过程中的性能对比研究

在一台高压共轨柴油机上,进行了缸内远后喷与排气管喷油在DPF主动再生过程中的性能对比研究。试验结果表明,相同再生热管理水平下,缸内远后喷再生持续时间长,再生油耗及HC泄露偏高。经过再生限油后,缸内远后喷再生过程HC泄露峰值降低约55%,但仍然比排气管喷油再生偏高。研究结果为DPF再生方法及其控制策略的制定及优化提供理论依据。