阀后管道突扩对控制阀门流阻特性的影响

为准确地描述非均匀流条件下控制阀门阀后采用突扩管道后的流阻特性,针对典型控制阀门(活塞式调流阀与固定式锥形阀),采用物理模型试验与理论分析方法,基于阀后突扩管道内的流场结构及试验段压力特性,研究阀后管道突扩对典型控流调压阀门流阻特性的影响规律。结果表明,不同阀型采用相同突扩体时的流阻特性变化程度不同,阀型的影响主要体现在改变了突扩体的入流、出流条件。在规范公式的基础上,考虑阀门出流流场结构(突扩体入流条件)与水流缩脉(突扩体出流条件)的影响,分析得到管道突扩比与阀门流量系数的定量关系,规范计算值与试验值的最大差异约为8%,优化公式计算值与试验值最大差异约为1%,说明改进后的突扩体流阻系数公式的计算精度较规范公式有所提高。研究结果可为高压差、大流量调流调压系统管路设计提供参考。

断控型碳酸盐岩油藏动态储量计算方法

断控型碳酸盐岩油藏非均质性强,不同尺寸的孔、缝、洞交错发育,采用一般物质平衡方法计算的动态储量可能大于静态储量。在引入水油比的基础上,考虑孔缝洞介质不同时的岩石压缩系数,得到了适用于断控型油藏的综合压缩系数,并在此基础上建立了断溶体流动物质平衡新方程,通过数值模拟,验证了新方程的准确性与适用性。结果表明:新方程计算的动态储量与数值模拟得到的静态储量误差仅为0.1099%,验证了新方程准确可靠;哈拉哈塘地区多口井用新方程计算的动态储量与地质建模雕刻的静态储量相对误差为-4.82%~-0.15%,远远低于物质平衡方程计算的动态储量与静态储量的相对误差,新方程计算结果更接近实际情况,更适用于哈拉哈塘地区断控型碳酸盐岩油藏的储量计算。

现场设计中气相控制阀故障工况安全阀泄放量的简化计算

安全阀作为化工装置中常用的超压防护装置,广泛运用于阀门误关闭、火灾等各类事故工况中。但目前有关安全阀计算的相关标准规范中缺少对控制阀故障工况下安全阀泄放量的简便计算方法,而详细设计过程对该工况下泄放量的确定经验并不一定适用于现场设计过程。根据相关标准规范及现场设计经验,文章基于国际电工委员会提出的控制阀流量系数的膨胀系数计算法,提出一种在现场设计条件下利用控制阀流量系数对气相控制阀故障工况安全阀泄放量的简便计算方法。

基于正交试验凹槽-襟翼垂直轴风力机数值研究

为改善垂直轴风力机气动特性,对凹槽-襟翼开展研究。以NACA0021翼型为研究对象,采用正交试验设计对格尼襟翼高度、格尼襟翼位置及凹槽直径等参数进行组合,通过数值计算对垂直轴风力机气动性能与流场结构进行研究,分析凹槽-襟翼流动控制机理及对垂直轴风力机的作用效果。结果表明:格尼襟翼高度是影响垂直轴气动性能的主要因素,且襟翼高度为1.75%c、位置为1.50c及凹槽直径为1.50%c时效果最佳;同时,凹槽-襟翼通过改变尾缘库塔条件以加速翼型吸力面流体流动,从而改善流动分离,增加翼型表面压差,提高垂直轴风力机气动性能;凹槽-襟翼在低尖速比时对垂直轴风力机作用效果较明显,当尖速比为2.33时,凹槽-襟翼垂直轴风力机平均风能利用系数较原始翼型最大可提高35.82%。

DCS系统调节阀流量特性单值数学模型及评估方法

由于进汽阀或本体设备特性变化,DEH配汽函数无法及时匹配进汽阀(组)的非线性特征,导致进汽流量控制精度下降。为适应DCS系统历史趋势图仅支持随时间而变化的折线图显示的特点,依据汽轮机原理,通过定义汽轮机流量特性因子和等效流量,提出两种较为实用的单一数值形式的汽轮机组调节阀流量特性诊断数学模型及评估方法。两种数学模型均可在DCS系统历史趋势中呈现随时间而变化的单一参数的折线趋势图,实现汽轮机组调节阀流量线性度的准确评估和实时预警功能。

大口径轮盘式特种调节阀流动特性分析

大口径轮盘式特种调节阀(简称特种阀)是高空试验台保证进气系统温度和压力及时达到发动机飞行环境所对应温度和压力的主要调节阀之一。为了提高特种阀流量系数控制模型的精度,基于Fluent软件模拟研究特种阀的内部流动特性,探索分析了9个开度(10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°(全开))和9个压比(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)对特种阀内部速度和压力的影响规律。结果表明:特种阀内速度和压力沿无级调节盘呈对称分布,气流速度随着开度的增大而逐渐增加,在阀前压力为200 kPa、压比为0.1时,开度为90°的进口速度为72.92 m/s,约为开度10°的9倍;在开度不变时,进口速度随着压比增大先不变后减小,存在临界压比;开度为10°~50°时临界压比约为0.5,开度在60°~90°范围内临界压比约为0.6;特种阀的流阻系数随着开度和压比的增大而减小,开度为10°~40°时,流阻系数下降速度最显著,其中开度从10°增大到30°时,流阻系数下降了88%。

燃气轮机气体燃料控制阀流动性能分析与设计优化研究

以燃气轮机气体燃料控制阀为研究对象,基于计算流体力学方法,研究了气体燃料控制阀在实际运行工况下的流场分布以及流量变化规律,拟合了该阀的流动特性曲线。结果表明:在阀前压力2.650 MPa、阀后与阀前压力比为0.49~0.78,相同开度下的控制阀质量流量与阀后压力变化无关,处于阻塞流状态;相同压比下的流量系数与开度近似线性相关,与工程实际要求相吻合;流量系数与喉部面积具有线性相关关系,通过优化阀芯型线,改善喉部面积随开度的线性曲线,提高了流量特性曲线的线性度。

1000MW机组协调控制系统优化研究与应用

针对某1000 MW机组协调控制系统存在的问题,分析了制约机组协调控制系统调节品质的主要原因。提出一种主蒸汽压力设定值在一定裕度内与实际主蒸汽压力随动的策略,同时结合燃料和给水前馈修正、水燃比控制策略修改、给水泵汽轮机转速控制PID参数和阀门流量曲线优化等手段对该机组协调控制系统进行优化,并通过负荷变动试验对优化后机组的调节品质、负荷响应速率进行分析。结果表明:该机组控制系统优化后参数稳定,具有较好的动态控制品质,能够满足机组安全、稳定、经济运行的要求。

4气门柴油机进气特性的数值模拟和试验研究

分析了4气门进气的特点,利用STAR CD流体软件对2个进气道在进气过程中气体流速、压力、温度的变化情况进行了分析,从而降低了新产品开发和试验周期,是产品设计和气道研究上的突破。

滑阀节流槽阀口的流量控制特性

提出以节流槽内节流面的串并联效应确定二节矩形节流槽阀口面积的原则,推导出阀口面积的计算公式并编制了阀口面积的计算程序;在此基础上对二节矩形节流槽的流量特性进行了试验,试验表明二节矩形节流槽阀口的流量系数是单节矩形槽阀口流量系数的组合,流量系数在阀口开度较小或接近全开时流量系数快速增大,在阀口开度中间区段流量系数较小,在二节节流槽的交界处流量系数增大,流出节流槽方向的流量系数比流入方向约大0.1;提出了反映节流槽阀口流量控制特性的参数阀口流量面积Aq,阀口流量面积为阀口面积和流量系数的耦合函数,与阀口面积及流量系数传统概念相比,阀口流量面积更加合理地表征了阀口几何面积和阀口形状对流量的控制作用。

多级降压调节阀阀芯流阻特性及参数分析

为了系统研究节流结构参数对调节阀降压性能的影响,对串式多级降压调节阀阀芯的内流与节流特性进行了研究,分析了不同结构参数对其内部流动特性的影响规律。结果表明,多级降压调节阀整体流量系数随着开度的增大而增大;流道倾角对节流结构控压性能有重要影响,当节流结构流道倾角设置为48°时,可以获得最低的紊流度;倒角能够显著减少涡流的产生;在流道倒角位置采用6 mm倒角时较无倒角方案平均湍动能降低73%,同时能够有效降低湍流耗散率,减小出口处分配的压降,避免汽蚀的发生。研究结果能够为串式多级降压调节阀的结构设计与优化提供理论支持。

自力式调压阀变开度流场及特性分析

以研究自力式调压阀性能为目的,利用动态网格方法对阀门内流场进行数值模拟。通过对不同入口流量和弹性系数的多个算例分析得到:稳定压力和入口流量呈直线关系;稳定压力、阀门开度和弹性系数呈二次曲线关系。调压阀在入口质量流量变化时,阀门可以很快稳定,实现对压力和流量进行的调节。

基于Fluent的调节阀内部流场数值模拟

建立了调节阀内部流场三维模型,采用通用CFD软件Fluent对其内部复杂流场进行了三维粘性数值模拟,通过对调节阀流量系数模拟值与理论值的比较,表明应用Fluent对调节阀进行模拟计算是可靠的,为调节阀结构改进提供了理论依据。

活塞式调节阀水力特性分析

通过数值分析研究了不同开度的稳态工况及启、闭过程的瞬态工况,对活塞式调节阀的水力特性进行了全面分析。求得调节阀的流量系数、流阻系数、汽蚀系数等随开度变化的特性参数曲线,并对比活塞阀芯在启闭过程的动态液动力,以及对阀内流场分布进行综合探讨。活塞式调节阀具有较好的流量线性特性,且只在较小开度下有明显流阻,开度增大后流阻迅速减小而保持较低的过流损失。本次研究工况范围内最小汽蚀系数为40.3,应确保调节阀的允许汽蚀系数小于该值。阀门的流开型结构使阀芯轴向的启闭液动力均作用于开阀方向,且开阀力小于关阀力。另外,对比了不同开度的阀内流速、流线、压力和湍动能等流场分布来对该活塞式调节阀的流动特性进行说明。

机油控制阀的流量特性试验

基于机油控制阀(OCV阀)是可变正时气门机构中的核心部件,研制了机油控制阀单体流量测试实验装置。通过调节不同占空比控制信号来控制阀口的开度,测试出了不同的油压与油温下机油控制阀的工质流量特性,从而得到了不同条件下机油控制阀的工质流量特性曲线。

液压挖掘机换向阀微动特性的健壮性评价

针对液压挖掘机换向阀微动性能评价问题,提出采用最小敏感流量系数作为定量化评价微动性能的方法。在先导压力与工作流量同步的条件下,以相对先导压力的工作流量变化梯度为其微动性能评价指标,并在以液压马达表达工作流量变化的前提下构建液压挖掘机换向阀微动的仿真过程,通过与多路阀动态特性实验台架物理实验结果对比来验证其仿真的可靠性;以某型号整机微动性能良好的液压挖掘机多路阀回转联为对象,在其微动初段敏感度与微动末段敏感度之比为7.35的情况下,敏感流量系数的变化具有健壮性。研究结果表明,将最小敏感流量系数作为其微动性能评价指标具有较高的合理性,对阀芯的结构拓扑形态优化设计具有实际意义。

直通单座调节阀额定流量系数的估算

提出一种用阀体流量系数和阀内件额定流量系数表达直通单座调节阀额定流量系数的方法。利用该方法对两种知名品牌的系列调节阀的额定流量系数进行估算,所得结果与制造商公布的额定流量系数相近。

锥型节流阀流量特性

针对不同结构参数的锥型节流阀阀口,分别分析了三角形(45°,53°,60°)、U形、矩形节流槽的特征,推导了各自的过流面积计算公式,并依据节流阀流量压差特性试验,利用Matlab程序进行处理,获得了不同阀芯锥型节流阀的流量系数。研究表明:锥型节流阀的流量系数不仅与系统压力、阀口开度有关,还与节流槽的结构有直接的关系。锥型节流阀的流量系数随着压力的升高而增大;随着阀口开度的增大而减小。53°和60°三角形节流槽阀芯的流量系数稳定性要好于其他3种结构,45°三角形节流槽阀芯的流量系数最不稳定。

四气门柴油机进气道流动特性仿真研究

为了提高某四气门柴油机进气道的性能,应用AVL-FIRE软件分别对气门升程为2、4、6、8、10 mm5个不同工况下的流场进行数值模拟。研究表明气道性能评价参数(涡流比和流量系数)的模拟结果与稳流试验测得的数据吻合良好,在保证涡流比大小满足发动机综合性能的前提下,通过分析气道内部流场,对气道结构局部设计不合理的地方进行优化,从而使流量系数值进一步提高。

大型客机机翼挂架接合位置定常吹气控制分析

对于采用下单翼布局翼吊发动机形式的大型客机而言,为了保证发动机与地面的安全距离,挂架高度较短,造成前缘缝翼被打断,大迎角下发动机短舱尾迹对其后方机翼上翼面的流动产生不利影响。采用数值模拟方法系统研究了在发动机挂架后方机翼上表面采用主动流动控制技术来提高着陆构型的气动性能。采用机翼+短舱构型研究了吹气参数对吹气效果的影响。结果表明:大迎角下,吹气可以抑制短舱后方机翼上表面的分离流动,使最大升力系数明显提高;吹气缝宽度、吹气质量流率由于会影响吹气总压的变化,对吹气效果的影响显著,对升力系数的影响量在0.05以上;吹气缝与上翼面夹角会影响能量注入的区域,对吹气效果有较大影响;吹气缝位置会影响吹气控制的范围,对吹气效果也有一定影响。分别对无短舱涡流片和有短舱涡流片的全机构型进行了校核研究。采用吹气措施之后,无短舱涡流片构型线性段升力系数增大约0.15,最大升力系数增大0.186,失速迎角增大1°;有短舱涡流片构型线性段升力系数增大约0.13,最大升力系数增大0.16。