Simulation and experimental investigation of inner-jet electrochemical grinding of GH4169 alloy

GH4169 alloy is one of the most commonly used materials in aero engine turbine blades,but its machinability is poor because of its excellent strength at high temperatures. Electrochemical machining（ECM） has become a common method for machining this alloy and other difficult-tomachine materials. Electrochemical grinding（ECG） is a hybrid process combining ECM and conventional grinding. In this paper, investigations conducted on inner-jet ECG of GH4169 alloy are described. Two types of inner-jet ECG grinding wheels were used to machine a flat bottom surface.The machining process was simulated using COMSOL software, and machining gaps under different machining parameters were obtained. In addition, maximum feed rates and maximum material removal rates under different machining parameters were studied experimentally. The maximum sizes and the uniformity of the distributions of the gaps machined by the two grinding wheels were compared. The effects of different applied voltages on the machining results were also investigated.

柴油机喷孔内流动及射流初始破碎过程研究

为研究喷孔内燃油流动特性与近孔区射流初始破碎的过程及影响因素,搭建柴油机燃油喷射雾化的可视化试验平台,采用高速可控闪光摄影及显微成像技术,同时,基于计算流体力学(CFD)软件OpenFOAM、大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)理论和VOF(Volume of Fluid)方法,分别开展柴油机喷孔内流动及喷雾特性可视化试验和数值计算。结果表明:喷孔内燃油流动呈现空穴流动,空穴从压力室开始,逐渐向喷孔内发展。喷油压力决定近嘴区射流破碎形式,喷油压力20 MPa时,射流呈现Rayleigh破碎;喷油压力40 MPa时,射流呈现第一、第二风生破碎;喷油压力60 MPa时,射流呈现雾化破碎。射流破碎从射流“伞形”头部开始,射流头部气/液相界面处存在很大的速度和压力差,引起射流头部的首先破碎。数值模拟还展现射流初次破碎以及液滴的二次破碎过程。

海上嵌岩钢管桩内卷边切割机器人的设计研究

海上风电桩在基础打桩过程中,容易造成钢管桩下端内卷边,这会增加下插的阻力,须将影响下钻的内卷边切除,提高风电桩插桩效率。现阶段内卷边的处理多是潜水员下水切割,处理过程较为繁琐,难以应对复杂的工况,且有一定的危险性。为解决以上问题,设计了一种用于海上嵌岩式钢管桩内卷边切除的切割机器人。通过对钢管桩内卷边切割现有的施工工艺和施工作业要求进行分析,总结了内卷边切割机器人所需满足的设计要求,提出了适用于切割钢管内卷边的多轴联动机器人系统;确定了总体方案,对内卷边切割机器人的力学性能进行分析,并进行具体结构设计。基于SPH-FEM耦合算法,对磨料水射流切割钢管壁过程进行研究,确定切割工艺参数,对射流反作用进行分析,并结合切割参数进行算例验证。理论分析以及仿真模拟验证表明,所设计的内卷边切割机器人符合施工要求,能改善海上嵌岩式钢管桩内卷边的精确切除问题,有助于完善海上风电桩基础施工工艺的完整性,可为后续内卷边处理技术的发展提供经验。

环形缝隙喷嘴改进导流内锥式除尘滤筒脉冲喷吹性能的数值模拟

为提高除尘滤筒脉冲喷吹性能,研究了环形缝隙喷嘴对导流内锥式除尘滤筒清灰性能的改进作用,采用CFD数值模型对喷吹性能进行模拟,考察了除尘滤筒内部流场特征,研究了喷吹距离、文丘里管增设对喷吹效果的影响。结果表明:相比于普通喷嘴,使用环缝喷嘴后滤筒上部的负压几乎消失,滤筒内压力增大,喷吹强度提升;喷吹强度随着喷吹距离的增大呈先增后降的趋势,且喷吹均匀性逐渐改善,环缝喷嘴在喷吹距离为400 mm时,滤筒的清灰性能最佳,喷吹强度提升了44%;在滤筒上方开口处增设文丘里管可以使滤筒内压力峰值得到较大的提升,随着文丘里管安装高度升高,滤筒内的喷吹强度先升高再缓慢降低,变异系数呈先增后降的趋势,文丘里管安装高度为-30 mm时对喷吹强度提升最大(29%)。

内循环贴附射流对玻璃幕墙辐射不对称影响研究

针对玻璃幕墙辐射不对称展开研究,采用内循环贴附射流加热玻璃幕墙内表面的方法减缓辐射不对称。通过实验及模拟分析了内循环贴附射流对不对称辐射温度的影响,并提出满足人体舒适度要求的射流策略。结果表明,在室外温度为-20℃、距玻璃幕墙1.75 m以内区域不对称辐射温度大于限值10 K时,通过调节内循环贴附射流送风参数可改善这一情况。基于人体舒适度限值要求,讨论和分析了射流角度和风速对辐射不对称温度的影响,得到安装距离为100 mm、200 mm时射流角度与最小射流速度耦合的数学模型,为内循环贴附射流系统智能运行策略的建立提供了关键性依据。

贯通式潜孔锤反循环钻进技术在矿区勘探中的应用研究

河南三道庄钼钨矿区地质条件复杂、地层破碎,存在一些勘探难题,贯通式潜孔锤反循环连续取芯钻进技术进行探矿施工,取得了良好的应用效果。该方法具有钻进效率高、岩矿样采取率高、钻孔质量好等优点,有效地解决了破碎漏失地层的钻孔问题。针对复杂地层中漏失极其严重和岩芯完整度较差的难题,对反循环钻头进行改进设计,主要介绍该工艺方法的技术特点及其应用实践。

基于Lighthill方程的球阀气体内漏喷流声场数值模拟

建立考虑喷流扰动速度影响的Lighthill气动力声学方程。采用二阶加权平均中心差分隐格式方法,对不同内漏间隙下球阀气体内漏喷流声场进行了数值模拟。数值模拟结果表明,球阀内漏喷流流动伴随喷流噪声的产生。对于球阀结构,在发生内漏时存在二次截流,二次截流点为喷流噪声强度最高的位置。球阀通孔与阀体通道形成的过流空间是喷流噪声最强的区域。球阀下游流道喷流噪声强度要高于上游。模拟结果为球阀内漏声学检测提供了依据。

闸阀气体内漏喷流声场的数值模拟

以Lighthill气动声学方程为基础，采用时域差分方法，对不同开度下的闸阀气体内漏喷流声场进行了数值模拟。数值模拟结果表明，内漏喷流噪声在气流喷柱扰动和闸阀内壁反射的影响下，具有很强的方向性，下游声场强度要比上游大15～30dB，在扩压腔产生最大声强。模拟结果为阀门内漏的声学检测提供了依据。

高负荷好氧生物技术在生活污水回用中的应用研究

喷射式内循环反应器处理大庆东城区生活污水的试验结果表明,水力停留时间仅需0.5～1h,对COD去除率大于80％,对BOD的去除率高于85％,处理出水即可达标排放。试验中最高的容积负荷为10.91 kgCOD/(m^3·d),是常规活性污泥法处理生活污水的10倍。好氧条件下,喷射式内循环反应器具有除磷脱氮效果,对总氮的平均去除率高于50％,对总磷的去除率高于70％。与膜过滤联合的污水回用工艺试验结果表明,两种联合工艺均可满足生活杂用水水质标准,综合考虑运行费用和处理效果,联合工艺2更具优势。

双侧吸气射流增氧机内吸气作用的分析

为提高射流增氧机的吸气效率,在其射流器喷嘴内增设吸气管以增加一次吸气。利用流体分析软件,结合试验现象,对内吸气部位的流场进行了CFD三维仿真及分析,从压力分布、流体流速与流动方向两方面,计算分析喷嘴及内吸气管内部的液、气两相流体运动规律,以判断喷嘴内能够形成吸气的条件及吸气状况。结果证明当位置系数在一定范围内变化时,内吸气管确实发挥了吸气作用,当内吸气管轴向位置系数R=0,射流器喷嘴内吸气作用达到最佳效果,而当R=1时,射流器喷嘴内吸气作用最差。此外,对不能形成吸气的情况进行了对比研究。

微细电火花内冲液小孔加工的非电参数工艺研究

采用内冲液方式能有效提高微细电火花小孔加工的效率,研究了微细电火花内冲液孔加工中的内冲液压力、电极转速等非电参数对加工效率和电极损耗的影响及电极转速对孔径大小的影响。通过实验发现,当内冲液压力达到一定值后,其对效率的提高作用会减弱;高转速电极对提高加工效率、降低电极损耗很有必要;且电极转速越高,放电越均匀,加工出的孔径越小。

悬浮固粒存在于射流区的运动射流稳定性研究

利用相耦合模型 ,推导出大雷诺数下悬浮固粒存在于射流区的运动射流的稳定性方程 ,通过数值计算得到了不同运动速度和不同固粒属性的流场稳定性特征曲线 ,进而得到了关于悬浮固粒的属性及流场运动速度对流场稳定性影响的结论 .这些结论对于运动两相射流的发展认识和工程实际中实施对运动两相射流场的人工控制有重要意义 .

绿色磨削加工技术研究现状及进展

传统的磨削加工大量采用磨削液浇注法降低加工区温度,磨削液的大量使用给环境和操作者健康带来了很大危害,而且增加了磨削液排放回收的成本。本文分析了绿色磨削加工技术,如干磨削技术、微量润滑、液氮冷却、低温气体冷却、高压射流冷却、内冷却和固体润滑冷却技术在机械制造中的应用及其技术特征。绿色磨削加工技术将逐渐取代传统的浇注供液方法,是未来制造业的发展方向,具有很好的发展前景。

全射流喷头内部流场测量实验研究

简述了隙控式全射流喷头的工作原理。介绍了国内外附壁射流现象的研究进展。在国内外现有研究成果的基础上,提出了采用粒子图像测速技术(PIV)对全射流喷头内部流动理论进行研究,并简要介绍了PIV系统的工作原理。设计了全射流喷头附壁射流流场测试实验。针对射流元件内部流动状态和射流控制切换规律,将实验分为静态和动态两部分。静态实验观测稳定状态下的附壁射流流场,动态实验对喷头实际工作状态下的附壁频率、压力分布进行测量研究。对实验中存在的附壁点判断、操作精度控制、运转震荡、观测区尺寸偏小的难点进行了分析,并针对难点提出了相应的解决方案。

容器内壁射流清洗效果的评价与优化

以清洗面图像的平均灰度值为指标,对清洗效果进行评价,从而达到对容器内壁清洗进行研究和分析的目的;以固定式清洗球作为产生射流的基本元件,通过改变流体的压力、清洗的时间、清洗球的位置等方式来研究清洗效果的影响因素,对容器内壁射流清洗的参数进行优化.实验表明:在某一水平高度上,如果要得到较好的清洗效果,清洗球应置于中心位置;清洗球水平居中,变换其竖直位置,置于容器顶部时的清洗效果最好.

基于FLUENT的喷气织机主喷嘴内流场的三维数值模拟

为研究喷气织机主喷嘴内流道中气流运动特性,利用Solidworks建立主喷嘴内流道的几何模型,并通过FLUENT采用标准κε二方程湍流模型对高压、高速可压缩的气流三维模型进行数值模拟.模拟结果表明,等效温度下的高压理想气流,从进气孔喷入内流道便产生湍流流动,而进入锥形区域后逐渐趋于稳定,并且气流速度在主喷嘴内流道喉部达到最大,同时压强达到最小.通过数值模拟,形象地呈现了喷气织机主喷嘴内流道的流场状况,对优化喷气织机主喷嘴内流道的相关参数具有参考价值.

水下爆炸气泡对内加筋圆柱壳结构毁伤机理分析

以内加筋圆柱壳为研究对象,对近距离非接触爆炸作用下气泡的脉动载荷以及气泡溃破高速射流对内加筋圆柱壳结构的毁伤机理进行计算分析,并且探讨结构参数、药包位置等相关物理量对结构变形特征与毁伤模式的影响。研究结果表明,水下爆炸气泡膨胀产生的膨胀脉动冲击造成结构的整体变形,另一方面气泡溃破所造成的高速射流(速度>100 m/s)则会对局部区域造成严重破坏,弹塑性边界以及自由液面效应会对气泡的形状产生显著的影响。

内电极直径对大气压氩等离子体射流放电特性的影响

为了研究电极结构对大气压等离子体射流放电特性的影响,通过氩等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量以及发射光谱及发光图像的光学特性的诊断,研究了内电极直径对氩等离子体射流放电特性的影响。实验研究了内电极直径分别为0.5、0.95、1.6 mm时,氩等离子体射流放电的演变规律,并进一步计算得到了放电功率、传输电荷、电子激发温度、分子转动温度和振动温度等,分析了它们随内电极直径变化的规律及机理。结果表明,氩等离子体射流放电可分为电晕放电、DBD以及射流形成3个阶段,这3个阶段可通过测得的电气特性和发光特性进行区分。内电极直径对氩射流特性的影响主要表现在射流阶段:随着电极直径逐渐减小,放电面积增加,放电变强,相应的放电电流脉冲的幅度和激发态粒子数量增加,放电功率和传输电荷也更多。内电极直径越小,分子振动温度、分子转动温度和电子激发温度也越小。分子振动温度和分子转动温度随电压幅值的增加而增大。

给水管道生长环的冲洗与防治

给水管道在运行过程中产生了“生长环”。生长环是管道内细菌繁殖的场所,它的存在缩小管道过水面积,增加阻力系数,直接影响管道的通水能力和供水水压。生长环的存在还影响了水的浊度及色度等感官水质指标,使供水水质恶化,加速了管网的腐蚀。现场生产试验的结果显示,高压水射流法和气-水脉冲法是高效、简单和低耗的清除管道内生长环的方法;反转内衬管法和挤压内衬塑料管法是施工方便及经济节能的给水管道内防腐方法。

粒子冲击钻井钻头内流道冲蚀特性研究

粒子钻头喷嘴及内流道水力参数设计、冲蚀规律及防冲蚀和耐磨损研究对粒子冲击钻井技术的成败至关重要。通过理论分析、数值模拟及试验研究相结合的方法,设计了粒子钻井用射流喷嘴及流道结构,研究了粒子钻头内流道冲蚀特性,并提出了粒子钻头内流道防冲蚀和耐磨措施。研究结果表明,粒子钻头采用等径12 mm锥直型双喷嘴组合,内流道收敛段和加速直线段长度分别为37和60 mm,喷嘴入口直径25 mm,收缩角半角10°;粒子钻头内流道由于过流断面突变存在多个低压漩涡区,可能导致内流道空蚀磨损,而冲蚀磨损主要在内流道底部,可通过倒角直径变大和内流道镀镍表面强化处理措施解决;钻头内流道最大冲蚀磨损率不到1%,冲蚀磨损较轻,说明内流道结构设计合理。