三向冲砂一体导锥的研制与试验

目前常规的冲砂笔尖多采用组合笔尖,造成了油管管材的极大浪费,此外过水流方向属单向,排砂效果不理想。本文研制并发明了三向冲砂一体导锥,改变了传统的笔尖过水模式,经过室内试验和现场试验,取得了较好的冲砂、排砂效果,且未发生任何井下工程质量事故,整体性能稳定,具有很好的应用前景。

轴流泵叶轮导水锥型式设计及其流道水力特性模拟

为探究轴流泵叶轮导水锥的设计方法，揭示导水锥流场的内部流动特性。基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和k-ε湍流模型，结合典型的收缩曲线，设计了维多辛斯基式、五次方曲线式、双三次方曲线式等5种导水锥。利用Fluent 软件对各型导水锥进行三维流场计算，分析了导水锥流道的流动特性，归纳了导水锥流场的3个流动部分以及流场轴面的速度分布规律。总结了轴向速度分布均匀度、加权平均偏流角随导水锥收缩型面的变化规律。分析各型导水锥水力损失发现：不同型式导水锥水力损失不同，直锥式导水锥损失略小，其他型式的导水锥水力损失相近。对流场均匀性相比较得出：在导水锥流场急剧收缩的断面上，轴向速度分布均匀度降低，速度加权平均偏流角和径向速度梯度增大。导水锥出口段收缩越平缓，整流能力越出色。综合考虑轴向速度均匀度和速度偏流角等指标，维多辛斯基式导水锥的整流能力最优，出口流场均匀性较好。当导水锥长度为叶轮外径的0.25～0.8倍时，导水锥长度增加，水力损失减小，导水锥出口流场品质提升。结合工程实际应用，给出导水锥长度最优取值范围为叶轮外径的0.5～0.6倍。

轴流泵叶轮导水锥型式对叶轮水力性能的影响

为探究轴流泵叶轮导水锥的设计方法,揭示导水锥流场的内部流动特性以及不同型式导水锥流场与叶轮流场之间的相互影响关系,并对导水锥头部圆整问题进行初步探索,该文基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和k-ε湍流模型,采用6种型式的导水锥,利用Fluent软件对各型导水锥流场及其叶轮流场进行三维流场计算。结果表明：出口流场均匀性最好的维多辛斯基式导水锥的叶轮水力效率最高,而出口流场均匀性最差的直锥式导水锥叶轮水利效率最低。叶轮对水流的预旋作用对导水锥流道出口断面轴向速度分布均匀度影响较大,而对速度加权平均偏流角和水力损失的影响很小。同时,水流预旋对导水锥出口流场的轴向速度影响较大,切向速度影响较小。导水锥流场液流越近叶轮,其受叶轮旋转的影响越大。适当增加导水锥的长度可提高叶轮水力效率,但导水锥长度过长会导致水力损失增加,建议导水锥长度最佳取值范围为叶轮外径的0.5-0.7倍。导水锥头部的圆整,可有效消除因尖锐头部造成的逆压梯度,从而减少流场的不稳定性。随导水锥头部圆整长度的增加,导水锥的水力损失降低,叶轮水力效率升高。建议导水锥头部圆整位置距导水锥头部应为导水锥长度的1/8-1/7倍。研究可为高效轴流泵水力模型设计提供参考。

加箍约束压缩机和吸声导流锥的气动声学研究

设计了两种新型的降噪技术装置——加箍约束式制冷压缩机和针对风机噪声的吸声导流锥结构. 加箍约束式制冷压缩机不仅使压缩机具有优越的低频抗噪能力,还解决了其他传统方法无法避免的压缩机散热问题. 吸声导流锥是利用泡沫塑料作吸声体,降低二次噪声,并有导流作用. 与传统方法相比,其优点是结构简单、成本低、降噪效果好.

锥导乘波机的构型设计与性能研究

以圆锥绕流流场为基础,运用锥导理论生成了不同的乘波机构型,并对乘波机进行了包括升力、粘性阻力、波阻、升阻比、乘波机长度、体积、容积效率等各主要性能指标在内的性能计算,初步确定出了锥导乘波机性能的变化规律及其决定性定型参数。计算结果表明:锥导乘波机构成方法简单且具有较高的升阻比和反设计性能,源流场圆锥半锥角、乘波机上表面型线曲率半径是影响锥导乘波机性能的决定性定型参数。

导片锥角和片数对悬锥装置水沙分离效率的影响研究

通过物理模型试验,将泥沙沉降过程中浑水含沙浓度作为量测指标,通过变量控制法就导片锥角和片数对悬锥装置的水沙分离效率影响情况进行了试验研究。研究结果表明:悬锥装置中导片片数的多少是影响该装置水沙分离效率的主要因素,而导片锥角的大小对装置的水沙分离效率影响不大。

鱼饲料环模颗粒机模孔导料孔锥角的优化

针对鲤鱼颗粒饲料在生产过程中经常出现的堵塞不出料的问题,本研究应用CATIA V5R16完成了导料锥孔的建模及有限元静力分析,寻求出导料锥角与环模孔轴向路径的应力与变形的影响关系,得出45°导料孔环模制粒时模孔堵塞的现象较少的结论,经制粒实践表明改进后的环模在防止模孔堵塞方面有极大的改善。

改良锥导乘波构型的数值研究

对乘波构型的上表面进行膨胀设计,并将膨胀角与其他设计参数一起进行优化,考察了由该方法生成的乘波构型的气动性能,采用数值模拟方法研究了一个带膨胀角的优化锥导乘波构型的外流场.控制方程取为雷诺平均N-S方程,湍流模型取为标准k-ε模型,离散格式取为AUSM+格式,用有限体积法求解上述方程.模拟结果表明,在设计状态下用该优化方法生成的改良乘波构型流场前后均匀,下表面横向速度小,利于推进系统的安放;构型的迎角特性良好,适合巡航飞行,与设计初衷吻合.

采用锥柱匹配导辊的圆锥滚子超精研凸度分析

提出一种采用锥柱匹配导辊的圆锥滚子凸度超精研方式,其后导辊是可通用的圆柱导辊,前导辊是具有螺旋曲面的专用锥形导辊。对滚子姿态和锥形导辊的锥角进行了简化分析,表明这是一种对滚子姿态有一定限制的斜置贯穿式超精研,其滚子的2个姿态参数中,斜置角的取值受到制约不能自由选择,倾斜角只能在一个较小的范围内选择。给出了斜置角和锥形导辊辊形锥角的简化计算公式。通过算例对这种超精研方式进行了凸度分析,结果表明:这种方式的滚子-油石接触线形态为"Z"字形,与正置超精研方式相比,滚子纵向截形的倾斜程度大幅增加,分布更加对称,可以形成凸度量更大、对称性更好的凸度。

三级压缩锥导乘波体设计技术与实验分析

为了充分发挥乘波体布局作为吸气式高超声速飞行器前体的预压缩功能,基于吻切锥原理发展了一种多级压缩乘波体设计方法。通过该设计方法设计得到了三级压缩锥导乘波体。设计状态下的数值模拟结果显示,该乘波体产生的3道锥面激波按照设计预期相交于底部截面上。该三级压缩锥导乘波体的上表面采用膨胀式上表面布局设计并在底部与进气道相连,将进气道唇口取为设计条件下3道锥面激波相交的位置,由此获得了进行风洞实验的三级压缩锥导乘波体前体/进气道布局。对该型三级压缩锥导乘波体前体/进气道布局开展了数值模拟与高超声速风洞实验的对比校验,在流场波系结构方面得到了相吻合的结果,表明了设计方法的可靠性。

多级压缩锥导/吻切锥乘波体设计与对比分析

将乘波体作为以吸气式超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器的前体,不仅可以发挥乘波体优异的气动力性能,而且起到了高超声速飞行器前体对来流的预压缩作用.为了进一步提升乘波前体的预压缩作用,基于Sobieczky提出的吻切锥原理,发展了一种新的多级压缩乘波体外形的设计方法.将该设计方法应用到锥导和吻切锥乘波体的设计中,生成了具有多个压缩面的多级压缩锥导和吻切锥乘波体,同时对相同设计条件和具有相同投影曲线的前缘条件下获得的三级压缩锥导和吻切锥乘波体的性能进行了对比分析.研究结果表明数值模拟计算结果与设计预期完全吻合,该多级压缩乘波体设计方法可以应用于锥导和吻切锥乘波体.

有压进水池消涡导水锥研究

采用单因素比较法对封闭式进水池进行CFD数值模拟计算,在ω形后壁形状的基础上进行了三角形导水锥和传统型导水锥的消涡CFD数值计算。研究表明,ω形后壁形状与进水池内流线线型最为相符,三角形导水锥高度HZ=(0~0.407)DL,锥形高度的增加阻碍喇叭管进水;三角形导水锥底径BZ=(0.5~1.0)DL,增加底径一定程度上提高了水力性能。传统型导水锥底径BZ=(0.5~1.0)DL,底宽增加阻碍喇叭管进水。设计流量下,三角形导水锥与传统型导水锥对泵效率的影响较小,但从消除进水池底部附底涡效果来看,设置防涡导水锥是有必要的。

快点火锥壳靶内爆自发光图像数据处理

为研究快点火预压缩过程中导引锥对压缩靶丸芯部辐射对称性的影响,在神光Ⅲ原型上开展了快点火预压缩的自发光测量实验。采集了相同长度黑腔中不同类型靶丸的内爆自发光图像和不同长度黑腔中同类靶丸的内爆自发光图像,利用最小二乘椭圆拟合方法对芯部的自发光半峰值强度等高线进行椭圆拟合,通过椭圆特征来分析靶丸在最强发光时刻的压缩对称性。分析结果表明:导引锥的存在会使发光区域沿着赤道方向拉长,降低了压缩对称性;有锥靶丸在1600μm黑腔内的形变小于在1500μm和1700μm黑腔内的形变,压缩对称性可以通过调整黑腔长度来控制。

悬锥装置在静态浑水中提高水沙分离效率的机理研究

通过物理模型试验,将沉降过程中浑水含沙浓度作为量测指标,对静态浑水在悬锥装置内的水沙分离特性进行了研究,分析了该装置提高浑水水沙分离效率的机理;并对模型装置中悬锥导片数量以及悬锥导片锥角的改变对该装置水沙分离效率的影响进行了试验研究。研究结果表明,容器中设置悬锥导片在沉降前期可以提高水沙分离效率4倍左右;悬锥装置的快速水沙分离机理是泥沙有效沉降面积的大幅提高;导片数量是影响沉降效率的主要因素,而导片锥角的大小对沉降效率影响不大。

影像学技术引导导丝定位在乳腺肿物诊断中的应用研究进展

影像学检查可以发现临床不能触及的乳腺病灶,在影像学技术引导下进行导丝定位对于乳腺癌早期诊断具有重要的指导价值。针对乳腺癌的影像学检查手段主要包括乳腺X线摄影(MG)、超声、磁共振成像(MRI)及锥光束乳腺CT(CBBCT)。MG引导下导丝定位对于超声显示不清、以微小钙化为主要表现的临床触诊阴性的乳腺病灶可能更为合适,除此类病变外临床多采用超声引导下导丝定位。MRI引导下导丝定位适用于MG和超声均不能检出的乳腺病灶,是对MG及超声引导下导丝定位的重要补充,有效地提高了早期乳腺癌的诊断率。CBBCT作为一项新型的高分辨率三维成像乳腺检查技术,可全方位更直观地观察乳腺内部形态,清晰显示病灶,引导定位更为精确,然而CBBCT引导下导丝定位术目前临床应用较少,仍处于试验阶段。

泵站进水流道的流动性能研究及其优化

针对某泵站项目的进水流道,基于雷诺平均N-S方程和SST k-ω湍流模型,通过数值模拟手段,研究分析了额定流量下不同水位泵站进水流道内部的流动性能,并对进水流道进行了优化设计。研究发现:在额定流量下,随着水位的下降,水泵周围出现自由液面涡,进水流道的水力性能变差。通过在喇叭进口增设不同直径的进水伞或新型的导水锥装置,对进水流道进行了优化设计;不同尺寸的进水伞对液面涡的消涡能力不同,增大进水伞的外径,可增强其消涡能力。三种优化模型均可使最低水位工况下自由液面涡减小或消失,但是加装新型导流锥装置的方案,可以使流道流线分布更均匀,泵进口来流条件更好。

基于CFX的双向立式轴流泵装置水力性能分析

为分析双向立式轴流泵装置的内部流动结构并进行性能预测,应用三维紊流Navier-Stokes、RNG k-ε湍流模型和壁面定律对泵装置进行全流场数值模拟研究,共计算了额定转速下240—460L/s流量范围内的9个工况点.分析了导水锥对进水流道水力性能的影响及导叶体对装置性能的影响,并通过泵装置模型试验对预测的外特性结果进行验证.研究表明,加设导水锥可消除喇叭口下的奇点,避免附底涡的产生,加设导水锥后进水流道出口断面轴向速度分布均匀度提高0.5—0.8个百分点,速度加权平均角提高了0.3°—1.28°.导水锥对自流工况的影响很小.大流量工况时扩散导叶对叶轮出口环量的回收效果优于常规导叶,泵装置效率明显提高.

神光Ⅲ原型装置直接驱动均匀辐照设计及在快点火中的潜在应用

研究了基于间接驱动设计的神光Ⅲ原型装置在直接驱动方式下提供的辐照均匀程度,在考虑激光瞄准偏差以及激光束间能量偏差的情况下,通过优化激光光斑内部光强分布实现了球靶表面较高程度的均匀辐照。研究表明光强均方根随激光偏差的减小而降低。在优化结果基础上,分析了优化光强与实际光强的联系,指出可通过同步放缩具有长度量纲的量调整靶球表面平均光强,为后续靶设计提供了依据。最后,研究了优化结果在直接驱动快点火技术途径下的应用,分析了导引锥对激光传输的影响,表明当导引锥位于靶球两极方向,并且半锥角小于30°时,导引锥对锥外部靶球表面的光强分布影响较小,优化结果亦可应用于直接驱动快点火。

高超声速远程滑翔飞行器外形设计方法

结合高超声速远程滑翔飞行器在升阻比、容积率和容积等方面的性能需求,对锥导乘波构型底部基线方程的确定方法、构型顶点至基本流场顶点的距离等问题进行研究;采用面元法计算分析了各外形控制变量对飞行器性能的影响规律;总结得出高超声速远程滑翔飞行器各外形设计变量确定的先后顺序及准则。

高超声速乘波构型气动特性数值模拟研究

乘波构型是突破常规"升阻比屏障"的有效途径,已成为高超声速飞行器设计的一种重要参考。在锥导和吻切锥乘波构型生成方法分析的基础上;针对两种设计外形开展了无粘和有粘气动性能的数值分析,获得了基本的气动性能参数。计算结果表明:锥导和吻切锥乘波构型不仅在设计状态下具有良好的升阻比特性,而且在较宽范围非设计状态下仍然具有良好的升阻比特性。锥导乘波构型容积率高,结构紧凑,可作为无动力滑翔式飞行器的设计参考;吻切锥乘波构型底部流动均匀,且外形调整方便,是超燃动力飞行器机身/进气道一体化构型的良好参考。