煤矿用离心通风机导叶叶型结构的优化设计研究

对煤矿中使用的离心通风机结构及相关参数进行介绍,阐述了前导器内导叶结构参数对设备性能的重要性。基于CFD有限元软件构建离心通风机的模型,模型中选用SSTκ-ω湍流模型,将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。对平板形、弧形和对称翼形3种导叶结构进行对比研究,发现对称翼形结构下的通风机效率最佳。在原有翼形结构的基础上,设计了4种翼形导叶结构,主要是改变了叶根和叶尾的形状、叶根与叶尾之间的扭转角。数值模拟结果表明,翼形3导叶结构的全压、效率、压力损失、湍动能等均处于最佳状态。所以将翼形3导叶结构确定为最优的结构,能够显著提升离心通风机的综合性能。

加速型IGV对高负荷轴流风扇性能影响研究

目的为了进一步提升小型高负荷轴流风扇在微小空间的高通流及高负荷能力,提出一种加速型进口导叶(IGV)结构设计方案。方法采用三维设计软件Pro/E设计不同加速型IGV,通过数值模拟方法研究其对风扇不同流量系数下的压力系数、全压效率以及流道损失的影响。结果采用加速型IGV使得风扇流道内通流能力增强,叶片尾缘气流延缓分离,下游流动更加均匀;随着进口气流加速程度的提高,设计工况点全压效率基本呈单调递增的趋势;相比无加速IGV风扇,当IGV加速程度为1.1、1.2时,在设计工况点,风扇压力系数提升百分比为1.61%,1.24%,效率分别提升了3.49%,5.05%;IGV的加速程度从1.0增至1.5时,风扇效率提高6.69%。结论在小型高负荷轴流风扇中,加速型IGV与无加速IGV相比,加速型IGV对风扇压力系数以及效率的提升具有更优的效果,并且IGV加速程度也并非越大越好,当加速程度为1.1、1.2时风性能表现最优,为小型高负荷轴流风扇的研究提供相关设计参考。

重型多轮车辆半主动悬挂复合控制策略

针对重型车辆半主动悬挂系统和其关键部件可调叶片式减振器,提出了一种含深度置信网络逆模型的分层复合控制策略。首先基于可调叶片式减振器在道路模拟实验台架上的试验数据建立了基于深度置信网络的逆模型,可以根据需求阻尼力反求出控制电流。然后根据14自由度半车模型和单轮悬挂模型,分别建立了约束最优控制器和模糊控制器,通过一个S函数对二者进行加权分配并得到最终的需求阻尼控制力输出。基于Python和Matlab/Simulink环境搭建了虚拟试验平台,验证了深度置信网络逆模型的可行性,并对复合控制策略进行了仿真验证,结果表明,所提出的复合控制策略能够有效提高车辆的舒适性和安全性。

弯曲设计在涡轮一体化过渡段中的气动效果分析

为提升某对转涡轮过渡段性能,并研究叶片弯曲技术在过渡段中的气动效果,对某一体化设计涡轮过渡段进行数值模拟。对过渡段内支板及气动导向叶片进行弯曲设计,控制弯曲叶高50%,设计正弯、反弯、J型、反J型四种弯曲形式,弯角变化范围10°~20°,通过对比分析不同的叶片弯曲方案,初步探讨叶片弯曲在一体化过渡段内控制二次流动、减小损失的机理。结果表明:过渡段中主要损失区域集中在支板和气动导向叶片吸力面尾缘角区,采用J型设计能够有效改善叶片表面压力分布,大幅缩小高损失区范围,优化主流流动,20°弯角J型设计能够使通道内能量损失系数相对降低7.4%,对控制一体化过渡段流场内二次流动起到改善效果。

广州港南沙港区深厚层软土原位测试方法

广州南沙港区作为广州市重点发展的深水港,其港区内广泛分布深厚软土层,局部软土深度超过30 m。港区内软土层特征主要受两次大规模海侵、海退及珠江水系的影响。上层软土主要由淤泥组成,厚度约10~20 m,夹粉细砂薄层或条带状砂层;下层软土主要由淤泥质土组成,含有机质及腐木碎,厚度约4~8 m。软土参数是影响南沙港区工程建设的重要指标,采用原位测试不易受到影响,可准确呈现软土的力学性质。通过对比分析各种常用的原位测试方法,提出适用于南沙港区深厚软土层的原位测试方法。在工程实践中分别采用不同的原位测试方法获取工程参数,尤其采用不同规格的十字板板头进行十字板剪切试验,旨在为区域内同类软土勘察、设计及施工提供参考。

叶片式分离元件结构及性能影响因素研究进展

叶片式分离元件是一种主要依靠惯性进行气液分离的元件,因其高处理量、高分离效率和低压降的特点而广泛应用于气液分离领域。本文从叶片式分离元件分离机理、结构及性能影响因素两个方面进行了详细的调研。论述了叶片流道内的液滴惯性分离、液滴撞击以及液膜破裂导致的二次夹带问题等分离机理研究进展,从机理层面分析了二次夹带现象的成因并提出了抑制思路。归纳了叶片式气液分离元件的主要结构特征,分析了曲级数、弯折角度、间距以及疏水钩等结构参数对分离性能的具体影响。通过对比现有不同叶片结构的优缺点与适用场合,提出了增加拦截面积及开辟排液通道的叶片结构设计优化方向。分析了波形板叶片式分离元件及静态起旋转元件的应用现状,为叶片式气液分离技术应用选择及优化提供了参考。归纳了气流速度、压力以及入口湿度等操作工况对波形板叶片式分离元件性能的内在影响规律。最后,结合分离机理、结构研究与性能影响规律对波形板叶片式分离元件的结构设计与性能优化方向进行了总结与展望。

煤矿用离心通风机导叶叶型的优化研究

离心通风机是煤矿中重要的安全机械设备,以煤矿离心通风机为研究对象,利用UG和CFD商业软件建立通风机的有限元模型。设计了平板型、弧型、翼型3种导叶结构,经有限元分析发现翼型结构具有更好的性能。为了进一步确定翼型结构参数,设计了4种不同的翼型结构,再次进行对比分析发现第3种翼型结构对应的风机全压和风机效率均比其他结构要高很多。在设计流量和大流量工况下,翼型3导叶结构比平板型导叶的风机效率分别高1.3%和5.1%。因此可以将通风机导叶确定为翼型3结构形式。

一种新型导叶式油水分离水力旋流器

针对传统切向水力旋流器不适用于狭长空间(如井下油水分离)的问题,根据某油田含油污水的物性参数,设计了一种新型导叶式油水分离水力旋流器,研究了旋流器的压力场、速度场、湍动能及油相体积浓度分布特点,并分析其分离性能。结果表明,该导叶式水力旋流器具有稳定的离心力场,油水两相分离过程主要发生在大锥段,小锥段也有分离过程的发生,而直管段则主要起着稳定流场的作用;设计的旋流器在某油田现场具体条件下,当入口流量为5 m^(3)/h时,压降低至0.35 MPa,而分离效率高达80.51%。

基于AMESim的叶片式可变排量机油泵产品开发

根据叶片式可变排量机油泵的初步设计参数,建立了AMESim一维模型。依照配套发动机要求的工况进行机油泵综合性能仿真计算,并通过样机试验对计算结果进行验证。对不同配流盘正时的叶片腔内部性能进行计算分析,得出了一个较优的吸、排油窗口启闭角。对比定排量与可变排量叶片泵的仿真计算结果显示:可变排量叶片泵在中高转速范围内可明显降低驱动功率,最多可降低54.17%。流量计算值与试验值有较好的一致性,且仿真计算能够精确预测初始变量点。

叶片式可变排量机油泵的研发与试验研究

结合发动机全工况对润滑油的实际需求,以一维模型计算所得的结构参数为基础,建立了可变排量叶片泵三维模型,并采用PumpLinx软件对其进行CFD计算分析。根据CFD计算和试验结果,提出结构改进方案并进行了试验研究。研究结果表明:根据CFD计算结果对叶片泵结构进行优化设计具有可行性,设计的机油泵样机能够满足与之配套的发动机全工况要求,在6 000r/min时该样机能够减少27.2%的润滑油流量,降低21.6%的驱动扭矩消耗。

高压子母叶片泵流量均匀性

针对液压用油的可压缩性,研究高压子母叶片泵流量均匀性及其改善的办法。对液压传动领域中传统的忽略油液可压缩性的理论瞬时流量公式进行修正,建立考虑油液可压缩性时的理论瞬时流量数学模型,绘出理论瞬时流量波形图,计算出流量不均匀系数。通过研究泵的工况参数变化与流量不均匀系数的关系,确定影响高压子母叶片泵流量均匀性的主要因素是油液的体积弹性模量、泵的工作压力、转速和阻尼的结构型式及参数,而不是排油腔几何容积变化率的不均匀性。研究结果表明,选择合适的阻尼结构型式及参数,使工作腔在预升压过程中,由机械闭死压缩、阻尼倒灌及吸油区叶片伸出耗油而产生的瞬时损失流量在时域上叠加,并将叠加后的幅值近似为常值,可有效地改善泵的瞬时流量均匀性。

蓄液器在板式贮箱中的应用及性能分析

蓄液器是板式表面张力贮箱最重要的组件之一,它即可以和导流板搭配使用,也可以单独使用,来对推进剂进行有效管理。介绍了几种典型蓄液器的结构,在此基础上,介绍了蓄液器的工作原理,以及蓄液器在微重力下工作的基本方程,同时给出了蓄液器的临界加速度、最大蓄液量、临界蓄液量、推进剂残留量、有效蓄液量的求解方法,并采用这些方法对一典型的蓄液器的性能进行了分析。通过这些性能分析,可以为蓄液器的优化设计和微重力试验提供指导和依据。

小孔径预应力锚索内锚力增强技术研究

为解决目前深井高应力及复杂环境下巷道存在的小孔径预应力锚索内锚强度低、锚固可靠性差的问题,采用现场调研、实验室仿真试验方法,分析总结了常规预应力锚索可能的失效原因,指出锚索索体光滑是导致锚索内锚可靠性较低的重要原因之一,基于上述研究提出了一种内锚力增强技术即叶片式锚索锚固结构。实验室仿真试验及现场工程应用结果表明:叶片式锚索能够有效避免钢绞线穿过锚固剂而发生的假性锚固;能够将树脂锚固剂聚酯薄膜包装袋充分搅碎,并将固化剂与胶泥充分混合均匀,对提高锚索内锚强度、锚固可靠性及控制高应力、深部复杂巷道围岩变形效果显著。

基于内角流动的板式表面张力贮箱内推进剂流动过程研究

分析了在微重力环境下,板式表面张力贮箱内推进剂的流动和定位过程。利用VOF方法对贮箱内推进剂的重定位过程进行了仿真计算,验证了贮箱及PMD的推进剂管理性能。用数学方法分析了液体在导流板的内角流动,用解析计算的方法求出流动过程中液面的长度,并和仿真计算结果进行了对比。因为实际的贮箱模型比较复杂,仿真计算结果和理论计算结果存在一定的误差,但其流动趋势保持一致。本文的工作能够为内角流动的研究提供有益的参考。

新型管道式导流片型油水分离器结构优化初探

介绍了一种用于油水分离的新型管道式导流片型分离器,与切向入口旋流器相比结构更为紧凑,空闻利用率更高,更适合于井下油水分离。通过室内实验,对其油水分离性能的影响因素一流速、导流片和除水孔的结构进行了初步研究,得到了流速对油水分离性能影响的规律;并对导流片和除水孔结构进行了优化。实验结果为进一步研究新型管道式导流片型油水分离器提供了方向,对促进其在海上油田井下油水分离系统中的推广应用具有重要意义。

侧向微重力环境下板式表面张力贮箱内推进剂晃动行为分析

侧向微重力是航天器在轨飞行时在东西位置保持和南北位置保持状态时所处的加速度环境.由于航天器贮箱内推进剂在侧向加速度环境下的重定位过程易产生晃动,因此侧向加速度环境对贮箱内推进剂管理装置(PMD)的管理能力的要求更高.为确保板式贮箱对推进剂的在轨管理能力,需要开展一系列的数值仿真与试验对PMD的管理能力进行验证.本文以板式表面张力贮箱为研究对象,采用VOF两相流模型对侧向微重力环境下重定位过程中贮箱内推进剂的运动进行数值模拟,并对推进剂运动中的晃动行为进行分析.最终,通过数值模拟结果验证了板式表面贮箱的管理能力,为微重力落塔试验与空间站试验提供参考依据.

不同叶型叶片扩压器对离心压缩机性能影响的数值模拟

不同叶型叶片扩压器对离心压缩机的性能影响差别很大。首先,用数值模拟的方法研究了4种叶型叶片扩压器的气体流动,得到不同叶片扩压器的流场和压力分布规律,初步对比这4种叶片扩压器的扩压效果。然后,对包含4种叶型叶片扩压器的离心压缩机进行数值模拟计算,综合分析了这4种不同扩压器对离心压缩机性能的影响。结果表明:采用翼型叶片扩压器的离心压缩机综合性能最好。

微重力环境下大叶片板式贮箱内流体行为的数值仿真与试验验证

大叶片板式贮箱是当前最为先进的一种新型贮箱,大叶片板式结构是该贮箱推进剂管理的核心部件.对微重力条件下大叶片板式贮箱内流体行为进行了数值仿真和微重力试验验证.采用液体体积分数法(VOF,volume of fluid)两相流动模型数值模拟板式贮箱内流体流动特性,得到了流体分布规律.搭建了大叶片板式贮箱缩比模型试验系统,对板式贮箱内流体行为进行微重力落塔试验,得到微重力环境下流体特性.数值仿真和试验结果表明,大叶片板式贮箱在微重力环境下管理流体性能良好,大叶片板式结构为空间流体(包括低温流体)管理提供一种良好的途径.同时本文仿真和试验为国内板式贮箱设计提供了必要的支撑数据.

离心压气机凹槽导流片式机匣处理失速控制研究

针对一种新型的可显著改善原有压气机稳定裕度的机匣处理结构,进行了时间精确的三维数值模拟,详细对比分析了带实壁机匣结构和凹槽导流片式机匣处理结构的离心压气机转子叶片顶部区域流场,以及叶片通道内子午速度沿径向的分布情况,揭示了凹槽导流片式处理机匣结构的扩稳机理。并通过分析不同参数的凹槽导流片式机匣处理的计算结果,表明:轴向叠合量的增大,对于压气机裕度的改善有利,而不利于压气机的效率提升;处理槽深度的减少,会使压气机稳定裕度有所改善,但峰值点总压比与失速点总压比都有所降低。

微重力下板式贮箱内液体晃动性能研究

板式贮箱内推进剂管理装置(PMD)以板式结构部件为主,其抑制液体晃动性能应能够满足卫星平台高稳定度和快速机动的需求。针对微重力下板式贮箱内液体晃动性能,建立基于有限体积(VOF)方法的气液两相流流动模型,通过数值模拟计算手段,比较分析研究了微重力环境下有防晃叶片和无防晃叶片的板式PMD晃动性能。计算分析结果表明,有防晃叶片的板式PMD抑制液体晃动性能明显优于无防晃叶片的板式PMD,使液面快速趋于稳定。同时,将计算分析结果与液体晃动微重力试验结果进行了分析比较,微重力试验结果与计算分析结果非常相近。研究结果表明,有防晃叶片的板式PMD具有更好的抑制液体晃动功能,能够显著地抑制贮箱内推进剂晃动,以满足卫星平台的高稳定度和快速机动的需求。