介质黏性对螺旋离心泵内部流动特性的影响

采用国家重点研发计划沉潜油回收项目研发的一款螺旋离心泵作为研究对象,采用数值仿真的方法,探究不同油品输运过程中螺旋离心泵的外特性变化规律。以清水作为对照组,选取常见的2种油品参数,开展计算研究。通过计算发现,在设计工况下,油品1扬程降低4.8%,油品2降低10.6%。随着流量继续增大至70 m3/h,油品2输送中,扬程降低23%,功率增加了近100%。这表明,黏性系数的增大,导致油品之间的摩擦力增大,进而导致内部压力增大,蜗壳近壁面的速度降低,削弱了流场内速度梯度,消耗了油品获得的能量;同时,油品运动过程中的摩擦力增大,导致泵送系统的功率增加。综上,通过计算分析,获得了油品对螺旋离心泵输送过程的影响规律,为后续螺旋离心泵开展溢油回收工作奠定了基础。

黏性条件下基于导叶和叶轮匹配关系的多级导叶式离心泵PAT性能预测

在实际流程工业中,用单级蜗壳式离心泵反转作透平无法有效地从高压液体系统中回收能量,需采用多级导叶式离心泵反转作透平来回收这部分能量,而现阶段理论不能预测多级导叶式离心泵在透平工况下最优工况点性能参数。此外,离心泵作透平回收液体余压能量时,实际流道内液体往往具有一定的黏度,介质黏度的变化会导致其在透平工况下最优工况点的性能参数较介质为清水时会有差异。为研究实际工业流程中多级导叶式离心泵的选型问题,借鉴离心泵叶轮和压水室的匹配原理和ISO国际标准《输送黏性介质离心泵的性能修正》的修正方法,理论推导了黏性条件下基于导叶与叶轮匹配关系的性能预测公式,得到介质为黏性液体时泵工况与透平工况之间的流量之比与扬程之比,通过数值模拟的方法验证理论推导的准确性。结果表明,性能预测公式得到的流量之比与数值模拟方法得到的流量之比的误差在4%~6%,而扬程之比与数值模拟结果之间的误差在2%~7%。证明研究可为多级导叶式离心泵作透平用于回收黏性液体中余压能量时的选型提供依据。

复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形

针对复杂形状TA2钛合金半管件室温成形困难,进行黏性介质压力成形研究,制定零件的成形工艺方案,并采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其成形过程进行分析,得到黏性介质压力分布和黏性附着力对坯料流动规律、变形均匀性和成形试件壁厚分布及回弹的影响规律。在此基础上,进行复杂形状TA2钛合金半管件黏性介质压力成形试验,验证有限元分析结果的准确性。结果表明:室温条件下利用黏性介质自身性能特点,可以实现复杂形状TA2钛合金半管件的精准成形。

基于短算子设计的黏性介质叠前时间偏移

为了提高频域黏性介质叠前时间偏移的计算效率,本文采用加权最小平方方法设计高精度的、最优时域褶积短算子,发展了一套表驱动的时域黏性介质叠前时间偏移方法.该方法将大量的逐频率补偿运算转化为少量的时域褶积运算,并将走时、振幅表和补偿褶积短算子系数表的计算过程与补偿成像过程相剥离,提高了时域算法的计算效率;通过控制最大的补偿因子,保证了黏性吸收补偿的稳定性.二维黏性介质理论模型处理结果表明:加权最小平方方法设计的短算子具有很高精度,时域算法与频域算法的补偿成像效果基本相同,但计算量却与常规叠前时间偏移相接近.

黏性介质叠前时间偏移方法

根据衡Q模型,将吸收系数引入黏性介质的相速度中,以相移法为基础,利用稳相点原理,推导基于叠加速度和等效Q值的黏性介质叠前时间偏移的走时和振幅计算公式,研究适合于黏性介质的叠前时间偏移方法.理论数据处理结果表明,该方法具有精确的复杂构造成像能力,能够将黏性补偿结合到偏移过程中,有效恢复深层界面的高频信息;在准确构造成像的同时,提高地震成像的分辨率.

薄壁变径构件黏性介质内压成形方法及应用研究

提出黏性介质内压成形选择构件最小尺寸作为成形用筒坯直径,并在筒坯内侧注入加载黏性介质,使之成为在黏性介质较高成形压力和较大黏性附着力共同作用下可均匀变形的一种成形新方法。给出了黏性介质内压成形原理,并通过有限元和试验方法讨论了黏性介质内压成形变形特点及在复杂薄壁变径构件中的应用情况。

螺旋板式换热器高黏性介质换热特性的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法对螺旋板式换热器高黏性介质的传热特性进行了数值模拟。通过热流通道的润滑油、减压渣油和导热油3种介质与冷流通道的水模拟,计算传热系数和压降,并整合做出曲线。分析了不同黏度流体对螺旋板式换热器传热性能的影响。

加载方式对黏性介质外压缩径成形的影响

采用有限元方法分析了加载方式(即注入加载通道的直径和数量)对黏性介质外压缩径过程黏性介质压力场及坯料的失稳起皱过程中压应力变化的影响,并对有限元分析结果进行了验证。研究结果表明,注入黏性介质的加载通道直径较大、数量较多,有利于改善黏性介质压力场的分布,延缓坯料失稳的产生,提高褶皱可消除程度。

界面润滑条件对薄壁零件黏性介质压力缩径影响的有限元分析(英文)

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对薄壁零件黏性介质外压缩径过程中模具与筒坯之间摩擦因数对变形的影响进行有限元分析模拟。结果表明:在缩径过程中筒坯料的变形速度方向与作用在表面的黏性介质的运动方向始终保持一致。模具与筒坯的摩擦因数的临界值是0.12,当小于0.12时,摩擦因数对缩径成形过程的影响较小;当大于0.12时,随着摩擦因数的增大,其对缩径成形过程的影响不断加剧。改善模具与筒坯之间的界面润滑条件有助于缩径成形极限的提高。

黏性液压介质供液管路设计与密封测试

基于提高精密液压支撑结构刚度的需要,采用体积模量较大的甘油作为液压工作介质,而由此导致的黏性液体内部气泡需要作特殊处理。设计了一种适用于排除黏性工作介质的除气罐;搭建了液压支撑的供液管路。观测表明所设计的结构和管路达到了良好的除气效果。为进一步确保其支撑稳定性,还对液压支撑管路进行了密封试验。对试验数据进行最小二乘拟合后,得出了管路压强的三次多项式变化规律,为其批量应用奠定了基础。

黏性介质下泵反转作透平的换算关系

为了研究黏性介质下泵反转作透平的换算关系,选用5台不同比转速离心泵反转作透平,在5种不同的介质黏度下,对透平工况进行数值计算。为了验证数值计算的准确性,对离心泵反转作透平在清水介质下进行实验,实例表明数值模拟结果与实验结果吻合较好。通过引入以透平叶轮进口圆周速度为特征速度,进口半径为特征长度的叶轮雷诺数,得到某一比转速下泵作透平流量换算系数、压头/扬程换算系数随叶轮雷诺数变化的规律,以及流量换算系数、压头/扬程换算系数与叶轮雷诺数、比转速的关系。结果表明:对于同一比转速下泵反转作透平,流量、压头/扬程换算系数随叶轮雷诺数的增大而减小;随着黏度的增加,透平最优效率点向大流量工况偏移;基于泵和透平在最优效率点数据,采用拟合方式将流量、压头/扬程换算系数表示成仅与比转速、叶轮雷诺数有关的关系式。实例表明:在研究范围内,所得关系式可比较准确地计算任一比转速、任一黏度的流量、压头/扬程换算系数。

PEI板材黏性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺(PEI)力学性能和黏性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材黏性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了黏性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明:PEI板材在20~150℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材黏性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。

筒坯直径对黏性介质外压缩径成形的影响

针对筒坯直径对黏性介质外压缩径过程的影响问题,采用试验和有限元方法进行了分析,得到了不同筒坯直径条件下1Cr18Ni9Ti薄壁管件的失稳缩径量和极限缩径量。研究结果表明,在缩径区长度一定条件下,筒坯直径对黏性介质外压缩径成形影响较大,失稳缩径量随筒坯直径的增大而减小,极限缩径量随筒坯直径的增大而增大。

黏性介质压力成形技术研究进展

黏性介质压力成形技术采用半固态、可流动、具有一定粘度的高分子聚合物作为传力介质,近年来已被应用于解决航空、航天等领域中难变形复杂形状零件的成形制造问题。黏性介质作为一种应变速率敏感性材料,能够在成形过程中自适应于板材的变形状态,其独特的力学性能有利于提高零件的尺寸精度、优化壁厚分布、克服局部失稳。针对黏性介质提供的黏性附着力提高板材成形性的机理、黏性介质压力成形过程中非均匀压力场的梯度分布特征和板材与体积变形的有限元法和无网格法的耦合算法等方面对黏性介质压力成形技术的研究进展进行了综述。

低温黏性介质的石墨换热器选型

石墨换热器在低温黏性介质流体的换热场合应用比较广泛。从工艺计算和设备结构等角度对石墨换热器在低温黏性介质冷却工况下的应用作了分析,改良设备结构,提高换热效率,在工艺计算上体现为传热系数的提高。以硫酸法钛白粉生产过程中的偏钛酸冷却工段为例,进行实例计算和结构确定,为类似工况提供工艺计算和结构参考。

黏性介质叠前时间偏移技术在黄土塬地区的应用研究

在地震勘探中地层的吸收作用会导致地震波的频带随着其传播过程而逐渐变窄,进而使得地震勘探的分辨率降低.黄土塬地区地表高程起伏大,低速带吸收严重且厚度变化大,这都加剧了黏性吸收导致的幅值衰减的复杂性;同时近地表地形复杂导致的多种干扰使得地震资料信噪比较低,给高频恢复带来困难.黏性介质Q叠前偏移技术可以实现沿地震波的传播路径恢复地层吸收所损失的高频成分,进而提高地震成像的分辨率.通过考察该项技术的不同实现技术路线,基于黄土塬地震资料特点和地质任务需求,我们选择了结合稳相方案的黏性介质Q叠前时间偏移成像技术.该项技术路线实现过程中,其稳相方案用于压制高频补偿噪声,而利用分区域人机交互“所见即所得”的扫描方式确定等效Q值,解决了困扰工业界已久的黏性介质建模难题.实际工业数据的应用成效展示了结合稳相方案的黏性介质Q叠前时间偏移成像技术在提高黄土塬地震资料分辨率方面的良好应用前景.

界面不稳定性引起混合过程的二维数值计算

在可压缩多介质流体动力学高精度欧拉计算方法多介质流体分段抛物方法(multi-fluid piecewise parabolic method,MFPPM)基础上,运用算子分裂技术,增加二阶空间中心差方法和两步Rung-Kutta时间推进方法计算动力学黏性以及热流部分对流场的影响,发展适用于NS(Navier-Stokes)方程的可压缩多介质黏性流体计算方法多介质黏性流体分段抛物方法(multi-viscousity-fluid piecewise parabolic method,MVPPM).文中采用MVPPM对英国AWE(atomic weapons establishment)激波管实验进行二维计算,给出了与实验图像基本一致的计算结果;应用MFPPM和MVPPM分别对二维柱对称内爆动力学界面不稳定性及其后期混合过程进行数值模拟,给出内外界面演化、速度历史以及后期中心气穴不同半径内因RT(Rayleigh-Taylor)界面不稳定性引起的混合量分布情况,从计算结果比较可见黏性对物质界面处混合量的分布影响明显.

Viscous warm pressure bulging process of AZ31B magnesium alloy with different ellipticity dies

Based on the bulging principle of different ellipticity dies, the methyl vinyl silicone rubber with excellent thermal stability and heat transfer performance was chosen as the viscous medium. The finite element analysis and experiments of viscous warm pressure bulging （VWPB） of AZ31B magnesium alloy were conducted to analyze the influence of different ellipticity dies on the formability of AZ31B magnesium alloy. At the same time, based on the grid strain rule, the forming limit diagram （FLD） of VWPB of AZ31B magnesium alloy was obtained through measuring the strain of bulging specimens. The results showed that at the temperature range of viscous medium thermal stability, the viscous medium can fit the geometry variation of sheet and generate non-uniform pressure field, and as the die ellipticity increases, the difference value of non-uniform pressure reduces. Meanwhile, according to the FLD, the relationship between part complexity and ultimate deformation was investigated.

黏性介质中圆截面弹性细杆的平面振动

讨论圆截面弹性细杆在黏性介质中的平面振动.基于Kirchhoff理论,以杆中心线的Frenet坐标系为参考系,建立其动力学方程,杆中心线为任意平面曲线时,其扭转振动与弯曲振动解耦.讨论两端固定条件下任意形状杆的平面扭转振动,以及无扭转的轴向受压直杆和圆环杆的平面弯曲振动,导出其自由振动频率和阻尼系数.证明空间域内压杆的Lyapunov稳定性和欧拉稳定性条件为时域内渐近稳定性的充分必要条件,或无阻尼压杆的稳定性必要条件.圆环杆平衡恒满足渐近稳定性条件.

Effect of aluminum particle on properties of viscous medium during warm viscous pressure bulging

Incorporating aluminum particles into viscous medium was proposed to improve the thermal conductivity of the viscous medium and the efficiency of warm viscous pressure forming(WVPF)process.The influence of aluminum particles on a viscous medium was investigated through settling,thermal conductivity,and compression experiments.Warm viscous pressure bulging(WVPB)experiments were conducted on polyetherimide(PEI)and AZ31B magnesium alloy sheets to determine the influence of the aluminum particles size and fraction on the forming efficiency and formed specimens based on the heating preparation times and profile curves,wall thicknesses and surface roughness values of the bulging specimens.The results show that the thermal conductivity of the viscous medium and the WVPF efficiency can be greatly improved via the addition aluminum particles with appropriate size and fraction under certain temperature condition,but have less influence on other properties of viscous medium.