固液两相流体属性对滚针轴承润滑与承载特性的影响

目的探究线接触滚针轴承润滑剂中颗粒对润滑特性的影响,为提高滚针轴承的润滑性能提供数据参考。方法建立两相流润滑模型及两相流中含有的颗粒变形承载数学模型。其中,颗粒变形承载模型基于变形连续性假设,综合考虑在弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形3个阶段下颗粒的变形承载力,研究不同尺寸、质量分数和密度对颗粒承载量和两相流体润滑特性的影响。结果润滑油中含有颗粒时,颗粒会承担部分外载荷,但承载量相较于油膜承担的载荷量较少。在相同的变速条件下,颗粒尺寸越大,会因产生较大的尺寸变形而增大颗粒的承载量,进而降低油膜承载力,增大油膜厚度,0.5μm的颗粒承担的载荷相较于0.3μm的颗粒提高了119.2%;颗粒密度的减小和质量分数的增大均会增大两相流中颗粒的数量,进而提高两相流中颗粒的承载量,质量分数为10%颗粒的承载量相比于质量分数为2%颗粒增大了251.8%,密度为3×10^(3)kg/m^(3)的颗粒相较于密度为7×10^(3)kg/m^(3)的颗粒的承载量增大了86.9%。承载颗粒会因接触表面变形而产生接触摩擦力,且接触摩擦力远大于油润滑产生的摩擦力,该摩擦力对系统产生的负效应远大于颗粒承载产生的正效应。结论润滑油中颗粒的存在会改变其润滑性能,颗粒与轴承表面的接触摩擦会导致接触表面出现点蚀等现象,进而降低轴承的使用寿命,应尽量避免润滑油中含有尺寸较大、数量较多的杂质颗粒。

航天遥感器用泵驱两相流体回路热真空试验研究

针对航天遥感器核心组件的高精度与高稳定度的控温需求,设计并搭建了一套泵驱两相流体回路(MPTL)试验装置,该装置使用了一套具有被动冷却能力的两相控温型储液器。为验证MPTL系统在高真空、极低温与变化外热流条件下的工作能力,在真空罐内对MPTL系统在不同工况点下的散热与控温能力进行了测试,并通过温度和压力等数据研究了主回路的运行特性、储液器内热力学变化特性及两者之间的传热传质过程。结果表明:MPTL系统的控温点可通过储液器进行快速调整,蒸发器温度的变化受外热流与热源开关影响较小;进入毛细管中的过冷液与储液器中的液相形成的温差保证了储液器冷量的供应;主回路发生相态转变时,储液器与主回路工质交换特性引起了系统压力降脉动。

横向流中两相流体诱发的振动

从工程应用的角度介绍了管壳式换热器中两相流体诱发的振动这方面的研究成果。文中简要说明影响振动的主要参数,重点阐述了横向流时两相流体诱发振动的机理以及必要的计算公式。

高热流散热泵驱两相流体回路设计及飞行验证

针对激光、雷达等载荷空间应用中存在的超过100 W/cm^2高热流密度散热问题,采用泵驱两相流体回路结合金刚石微槽道的方法实现了271 W/cm^2热流密度的散热。对系统设计及关键部件设计进行了研究,整个系统经过地面和在轨飞行验证,运行平稳。利用储液器控温的方式,实现了系统温度的准确控制。测试结果表明,地面和在轨飞行期间的换热及流阻相当,验证了重力无关设计的正确性。

多孔介质中非水相流体运移的数值模拟

针对多孔介质中水、气和非水相流体(NAPLs)的多相流动特点,建立了非水相流体(NAPLs)污染物迁移模型,分析了非水相流体在土壤非饱和区和地下水系统中的运移规律。通过有限元数值解对轻非水相流体和重非水相流体在土壤系统中的迁移过程进行模拟,得到了污染物的时空分布特征和污染范围。计算结果表明,数值模拟方法能够合理地描述非水相流体的运移过程和污染特征。土体渗透性和污染物残余饱和度是其重要影响因素。

转鼓分流分相式气液两相流体流量测量技术研究

提出了一种分流分相式气液两相流体流量计 ,其采用转鼓作为分配器 ,从被测的两相流体中成比例地分流出约 2 0 %的气液混合物 ,并应用分离法分别测量出其中的气相和液相流量 ,然后根据比例关系确定被测两相流体的各相总流量 .理论分析和实验结果都证明 ,分流系数等于分流通道数与总通道数的比值 ,而与流型无关 .实验中出现的流型包括分层流、波状分层流和环状流 .在实验范围内 ,流量测量的平均误差小于 5 % .实验结果也表明 ,转鼓运动间隙是影响实际分流系数稳定性的主要因素 ,转鼓的加工精度愈低 ,运动间隙过大 。

两相流体椭圆渗流数学模拟与开发计算方法

水力压裂是一种有效的增产技术，它能使油井周围地层形成一个对称的垂直裂缝面。垂直裂缝井工作时在地层中诱发平面二维椭圆渗流，即形成以裂缝端点为焦点的共轭等压椭圆和双曲线流线族。基于扰动椭圆的概念和等价的发 展矩形的思想，建立了油水两相随圆二维渗流数学模型。它属于具有活动边界的拟线性问题。分别运用特征线法和有限差分法求解，得到了含水饱和度分布和活动边界的变化规律。结果表明，特征线法和有限差分法获得的结果吻合得较 好。从 而为用数值模拟的方法研究垂直裂缝井注水开发油田提供了理论依据，还为垂直裂缝井注水开发低渗油田的数值模拟研究奠定了基础。此外，研究了非活塞驱替理论，导出了垂直裂缝井注水开发油田时产油量和压差及井排见水时间的 计算公式，并进行了实例计算分析，得出了产油量及压差随时间变化的规律。

P110油管用钢液固两相流体冲蚀实验研究

在油气井压裂改造过程中，高速含砂流体引起的冲蚀是油管失效的重要啄图之一。利用自制的喷射式冲蚀实验装置，以3．5wt％NaCl含砂流体为介喷，研究了油井管常用的P110油管用钢冲蚀速率随冲蚀时间、介喷流速和含砂量的影响。研究结果表明，在冲蚀时间60～90min时，Pll0钢材的冲蚀速率趋于稳定；在传统的纯冲刷磨损公式E=KV^n基础上，增加了蒋蚀因子吖对公式进行修正，与实验数据尤其是低流速时的实验数据拟合误差减小；砂含量在25kg／m。时，冲蚀速率达到最大；继续增加含砂量时，颗粒之间碰撞消耗的动能使得冲绌遣率先减小，然后缓慢增加。实验结果为P110油管在新型储层改造中的应用提供了一定参考。

两相流体非线性渗流模型及其应用

基于三参数非线性渗流运动定律、质量守恒定律及椭圆渗流的概念,建立了低渗透介质中两相流体椭圆非线性渗流数学模型,运用有限差分法与外推法求得了其解,导出了两相流体椭圆非线性渗流条件下油井见水前后开发指标的计算公式,进行了实例分析· 结果表明:非线性渗流对含水饱和度分布影响较大;非线性渗流使得水驱油推进速度比线性渗流的快,使油井见水时间提前,使得石油开发指标变差;非线性渗流使得同一时刻的压差比线性渗流的大。

基于两相流体网络的翅片管换热器仿真模型研究

基于两相流体网络 ,建立了针对具有复杂流路布置的翅片管换热器稳态通用分布参数仿真模型。模型考虑了实际换热器内部存在的翅片间导热 ,这使模型的建立假设更接近于实际的换热条件。通过对给定参数的实际换热器性能预测结果与实验结果对比分析表明 ,该模型和算法可以对具有复杂管排布置和连接方式的翅片管式换热器稳态性能进行仿真 (其仿真误差小于 5 % ) ,完全达到工程运用的要求。该模型可以用来预测和分析具有复杂制冷剂流路的翅片管换热器稳态性能。

API油管接箍液固两相流体冲蚀数值模拟

采用射流试验得到了超级13Cr钢半经验预测模型,结合数值计算进行API油管接箍冲蚀模拟,得出了API油管接箍冲蚀速率分布规律。模拟结果表明,接箍凹槽内壁面冲蚀速率远小于油管内壁;最大冲蚀速率产生于直冲壁面;冲蚀速率随排量增加而增大,排量达到6 m^3/min时冲蚀速率出现极大值点;砂比40%时冲蚀影响最严重。

固相流体热萃取-GC/MS分析土壤中氯苯类有机污染物

选用不同配比的正己烷与丙酮混合液、乙腈作为提取溶剂,应用固相流体热萃取仪对土壤中的氯苯类有机物进行提取分离,用气相色谱 质谱进行测定。结果表明:仪器工作条件为提取温度120℃,冷却温度为30℃时,正己烷与丙酮混合提取效果明显优于乙腈。方法线性关系良好,相关系数高于0.99,回收率大于80%,相对标准偏差小于5%,氯苯类物质检测限为2ng/g。

含碳纳米管二相流体润滑剂对钢-钢接触疲劳性能的影响

制备了含碳纳米管的二相流润滑剂,利用自制的球-棒疲劳试验机研究了碳纳米管对钢球接触疲劳寿命的影响;利用扫描电子显微镜分析了碳纳米管抗滚动接触疲劳机理.结果表明:与基础油相比,含1%质量分数碳纳米管的二相流体润滑剂可以使钢球的接触疲劳寿命L10提高3倍以上;当碳纳米管含量增加到3%时,钢球的接触疲劳寿命基本保持不变;利用微粒吸附模型和微粒垫衬模型可以较好地解释碳纳米管提高钢球接触疲劳寿命的原因.

非水相流体在多孔介质中迁移的研究进展

从非水相流体(NAPLs)在多孔介质中的持留特性、渗透特征、迁移的数学模型以及试验方法和技术等方面综述了非水相流体在多孔介质中迁移理论的研究进展。在分析国内外研究现状的基础上,指出了今后非水相流体在多孔介质中迁移理论研究的方向和发展趋势,提出了需要进一步研究的关键性问题。

厚壁圆筒式两相流体致裂仪研制

两相条件下岩石强度是重要力学参数,是CO2地质封存、油气田开发、非常规能源开采等工程中压裂增采与安全控制共性科学问题。厚壁圆筒式两相流体致裂仪的开发,可以对含有两相流体的厚壁圆筒试件施加不同内压、轴压、围压和孔隙压力的应力组合,实现两相条件下岩石拉破坏试验控制。该研究解决了试验过程中温度稳定、饱和度控制、内压和孔隙压力密封性等技术问题。为检验仪器的性能,采用某砂岩进行可重复性验证试验、两相流体条件下致裂试验和不同应力路径下致裂试验。试验结果表明:致裂仪的温度及压力稳定性好,控制精度高,试验结果可重复性强,可以为两相流体岩石拉剪破坏特性研究提供新的手段。

包气带中轻非水相流体运移速率的研究

轻非水相流体(LNAPL)从地表入渗至饱水带污染地下水的过程中,其运移速率及包气带厚度决定了污染物到达饱水带的时间。全面地了解LNAPL的分布,可为修复土壤污染提供参考。本文通过三组室内试验,研究了不同入渗压力及不同入渗方式对LNAPL运移速率的影响。试验结果表明,同等入渗方式下入渗压力越大,LNAPL入渗速率越大,到达饱水带的时间越短;同等入渗压力下,点状自由入渗到达饱水带的时间较长;点状自由入渗在未到达毛细带时,其竖直方向运移速率较大且稳定,到达毛细带一定深度后,LNAPL的运移速率急速下降;面状压渗过程中,LNAPL入渗速率上下浮动,速率曲线呈波浪式,入渗方式呈现"活塞"式下渗,但总体上入渗速率呈现下降趋势。

一类潜热型功能液固两相流体的定压比热研究

应用两相流与热物理理论，严格推导出一类潜热型功能液固两相流体的定压比热计算公式．

月球着陆器两相流体回路性能衰退分析与验证

针对嫦娥三号着陆器两相流体回路12个月球昼夜的寿命需求,开展了氨分解导致两相流体回路传热温差增量的分析和试验验证,结果表明寿命末期不凝气体引起传热温差增量不超过2. 2℃,同位素核热源(RHU)向探测器的供热量减小0. 6 W,设备温度整体降低0. 6℃,对热控系统影响可忽略。根据在轨遥测,寿命周期内,两相流体回路工作在45℃~50℃时不凝气体引起的传热温差增量不超过1. 5℃,与地面验证结果吻合较好;经历52个月球昼夜周期内,传热温差在3. 5℃~4. 7℃内波动,在轨工作良好。

基于两相流体的超大面源黑体控温技术

面源黑体作为红外源标在红外测温、红外成像、红外相机标定等领域广泛应用,红外源标红外辐射性能主要取决于面源黑体温度场的控制。为了适应星载和机载红外探测器大孔径、大视场角的发展需求,文中对超大尺寸面源黑体温度控制技术进行了研究。外场条件下,面源黑体会随着尺寸的增大而增加温度控制的难度,控温系统采用两相流体回路技术实现了外场3m×3m面源黑体不同目标温度下高温度均匀性、稳定性温度控制,试验结果表明,黑体表面温度均匀性控制优于±0.60℃,稳定性控制优于0.14℃/15min。