液力式惯容器管道阻尼设计研究

针对液力式惯容器相互耦合的惯容管道阻尼、惯容量和有效刚度等特性极大限制了其振动控制范围的问题,提出了一种全新蜿蜒式布局的惯容管道。基于液力式惯容器的工作机理,利用机械与液压网络类比法建立了蜿蜒式管道对应阻尼的数学模型,仿真验证了在惯容量和有效刚度恒定时,通过调节蜿蜒式管道的关键设计参数可实现一定程度的管道阻尼独立调节。此外,研制了蜿蜒式管道的液力式惯容器原型样机,试验验证了蜿蜒式管道阻尼的模型正确性以及原型样机的性能准确性。结果表明,蜿蜒式管道设计实现了管道阻尼与惯容量、有效刚度的物理解耦,拓宽了液力式惯容器的振动控制范围,为同类液力式减振设备的研发提供了一种切实可行的阻尼设计新思路。

脉管制冷机双段惯性管调相性能研究

通过建立一维模型,结合响应面优化法,对结构参数如何影响双段惯性管调相性能、惯性管入口处声阻抗与冷头COP的关系进行了仿真研究。在此基础上,确定了最优双段惯性管尺寸,并对双段惯性管在不同运行参数下的调相性能,以及脉管制冷机整机性能进行了实验研究。结果表明,第二段惯性管直径对惯性管入口阻抗幅值和声功的影响较小,双段惯性管调相角度在运行频率60 Hz时达到最大值,惯性管入口阻抗最优点在阻抗相位60°、阻抗幅值9.5×10^(8)Pa·s/m^(3)附近。最优双段惯性管尺寸下,脉管制冷机能够在80 K制冷温度和150 W输入电功下,达到6.5 W的制冷量。

液氢温区大功率脉管制冷机模拟及实验研究

考虑到现有的热耦合双级脉管制冷机在第二级上存在效率低、冷量小等问题,对一种大功率脉管制冷机的第二级(视为整机)进行了单独的模拟和实验研究。模拟结果表明在回热器直径为55 mm的冷头设计下惯性管调相能力足够,减短惯性管长度或增大惯性管直径可有效改善回热器相位,并可通过调节工作频率使回热器相位达到理想状态。实验结果表明当惯性管长度为3 m,直径为10 mm,运行频率为58 Hz,工作电压为240 V时,获得47.8 K无负荷制冷温度,在输入功为777 W时,于129.3 K得到60 W制冷量,比卡诺效率为10.27%。因此,第二级具有较好的制冷性能。

液力惯容器螺旋管内单相流压降数值模拟

螺旋管内单相流压降是螺旋管式液力惯容器精细化设计中的重要参数。在Fluent中采用Realizable k-ε湍流模型对10种结构特性的螺旋圆管内单相流动进行数值模拟。数值模拟结果与已有的螺旋管内单相流准则关系式进行比较,验证了数值计算的正确性。对模拟结果数据集与准则关系式计算结果数据集进行了拟合,得到了液力惯容器螺旋管内单相流沿流道的压力场和速度场等流体特性以及雷诺数、曲率比和扭率对液力惯容器螺旋管内单相流压降的影响。结果表明:Murakami准则关系式与数值模拟结果数据集拟合最佳,Ito次之;压力核心区和速度核心区均位于管外侧,压降随雷诺数和曲率的增大而增大,随扭率的增大而减小。研究结论可为液力惯容器的结构参数设计提供理论依据。

脉冲管制冷机调相机构的研究第三部分惯性管调相能力的研究

惯性管作为脉冲管制冷机的主要调相机构,可以为制冷机获得合适的相位关系。但是有的制冷机仅仅使用惯性管作为调相机构,有的同时还采用双向进气作为调相机构,这引起了人们对二者使用的混乱认识。为了深入了解惯性管在脉冲管制冷机中的调相作用,对惯性管的调相能力进行了研究,发现惯性管并不能为所有的脉冲管制冷机实现所需的阻抗,因此双向进气模式在有的制冷机中仍然能够发挥积极的作用。

长颈管型脉冲管制冷机的频率特性

实验测量了小孔阀门、不同长度长颈管和变截面长颈管做调相机构的高频脉冲管制冷机的频率特性,通过冷端相位差和压力波幅值的变化分析了不同调相方式对制冷性能的影响规律,并在实际制冷机的降温实验中进行了验证。

80K脉管制冷机惯性管调相机理及优化研究

液氮温区脉冲管制冷机在高温超导等领域的应用越来越广泛。基于热声理论,本文采用Delta EC软件对纯惯性管及惯性管加气库的调相能力进行模拟研究,建立了80 K温区制冷机整机数值模型,分析了不同惯性管及气库组合方式对制冷机性能的影响。结果表明:纯惯性管结构和单段惯性管加气库两种方式可以达到较为接近的调相能力,采用双段惯性管接气库方式可以提高制冷机性能,最低温度可以达到48.8 K。最后搭建制冷机整机性能测试实验台对模拟结果进行了验证。

双向进气与惯性管功能的研究

基于线性热声理论,本文对斯特林型脉冲管制冷机的调相机构—双向进气和惯性管进行了系统的数值模拟,研究结果表明:在惯性管结构能够为脉冲管制冷机提供所需要的最佳阻抗时,双向进气模式不能提高脉冲管制冷机性能;但是因为惯性管调相能力有限,不能为小功率脉冲管制冷机提供所需要的最佳阻抗,此时双向进气仍然能够为提高脉冲管制冷机性能发挥积极的作用。另外,本文还总结了脉冲管制冷机调相机构实验中出现的现象,对其进行了理论解释,这也是对本文结论的有力佐证。

钛粉尘云最小点火能及抑制技术研究

为评价钛粉着火燃烧危险性,采用1.2L哈特曼管测试装置研究了喷粉压力、钛粉浓度、粒径及惰性粉体SiO2对钛粉尘云最小点火能的影响。结果表明:最佳喷粉压力为0.8 MPa,此时最有利于钛粉着火燃烧;钛粉尘云的最小点火能随钛粉浓度的增大先减小后增大,存在最敏感质量浓度,即1.2kg/m3,此时钛粉尘云的最小点火能最小;钛粉尘云的最小点火能随钛粉粒径的增大而增大;惰性粉体SiO2能有效抑制钛粉的着火燃烧,SiO2的含量越高对钛粉尘云最小点火能的抑制效果越显著,完全抑制质量分数为77%。

带预冷的4K斯特林型脉管制冷机设计

本文提出了采用两级G-M型脉管制冷机预冷一台单级斯特林型脉管制冷机来研究液氦温区斯特林型脉管制冷机性能的实验方案.基于回热器数值模拟软件REGEN3.3,重点研究了液氮温区回热器长度、回热器填料、气体工质对回热器效率的影响.采用低温惯性管作为斯特林型脉管制冷机调相装置,在小声功系统中实现了理想相位关系的调节,有效提高小型斯特林型脉管制冷机的效率.

毛细管测压技术及应用

毛细管测压技术是以氮气作压力传递介质，将井下压力传递到地面，在地面完成压力的测试，再将所测压力推算至井下测压深度处压力的一种测压技术。该技术具有测压精度高、井下部分结构简单、地面部分工作寿命长且易于检修的特点，能够完成各种稳定试井和不稳定试井工作，适用于直井、斜井、水平井和稠油热采井的单层测试和分层测试，满足机械采油和自喷采油不停产进行测试的要求，更适合海上油田使用。

惯性管在300Hz脉冲管制冷机中的应用

300Hz脉冲管制冷机与常用60Hz以下的脉冲管制冷机有着不同的特性。本文采用惯性管作为调相器,对不同管径和长度的惯性管进行理论分析和实验研究,研究表明,惯性管的几何尺寸对300Hz脉冲管制冷机的性能有很大的影响,惯性管处于最佳调相位置时,脉冲管热端和冷端的压力波与质量流之间的相位差分别在60°和30°左右。惯性管长度的变化对压缩机出口和脉冲管热端的压差也产生很大的影响。

300Hz脉冲管制冷机特性研究

从实验和数值计算两个方面研究了1台工作频率为300 Hz的单级脉冲管制冷机的制冷特性。实验方面,验证了平均压力、入口压比、惯性管长度以及均流化元件对其制冷性能的影响,该制冷机在平均压力为3.96 MPa、入口压比为1.21时获得了79.6 K的最低制冷温度;数值计算方面,基于线性热声理论的模拟结果与实验结果进行了比较,以验证程序的有效性。

长颈管在微型脉冲管制冷机中的应用分析

长径管作为调相器应用于微型脉冲管制冷机系统时存在阻抗不匹配现象,即调相效果好时,往往脉冲管热端阻抗大小,从而使脉冲管中的压力波幅值小,蓄冷器中损失增大,制冷性能降低;用不同管径和长度的长径管作为调相器时,最低制冷温度产生在阻抗匹配区域或热端阻抗最大的区域;对于本实验中的微型脉冲管制冷机,以长颈管作为调相器时最低制冷温度为107.3 K,低于以单纯的小孔阀作为调相器时所获得的最低制冷温度,但还达不到双向进气的水平。

惯性管盘绕方式对脉管制冷机性能的影响

为了研究惯性管盘绕方式对脉管制冷机性能的影响,揭示不同盘绕结构时惯性管调相能力及制冷机性能变化规律,为实际应用提供必要的实验数据或理论支持,结合湍流因素影响,计算了不同盘绕惯性管的压降损失,分析对调相能力的影响。研究发现,绕圈数越多,压降越大,惯性管调相能力越小。最后,选用了不同盘绕方式的惯性管进行了实验研究,实验结果显示随着惯性管盘绕圈数增加,压缩机效率略微减小,相同冷量下制冷机输入功率显著增大。对惯性管型脉管制冷机盘管方式的实际应用具有重要指导意义。

脉冲管制冷机中惯性管的数值模拟研究

本文利用Fluent软件对惯性管进行数值模拟,计算采用二维层流的数值模型,得到惯性管入口处质量流量与压力波之间的相位及惯性管内部的压力波幅值和质量流量幅值的变化,给出不同频率及惯性管尺寸对惯性管入口处压力波与质量流量之间的相位的影响.通过分析并计算得到脉冲管冷端质量流量,进行设计计算.

惰性粒子振动流化床中膏状物料干燥

报道了采用带浸没加热管的惰性粒子振动流化床干燥膏状物料的实验研究结果。考察了加料速率、振动条件、进气温度、进气速度、加热管功率等参数对干燥过程的影响,提出采用体积传热系数来评价干燥器传热性能,并得出了计算体积传热系数的准数关联式。结果表明,在流化床中增设振动和浸没加热管装置,能大大强化传热、传质,干燥器热效率达60%,干燥强度超过300kg.m-3.h-1,体积传热系数可达25kW.m-3.K-1,激光粒度分析仪的测定结果表明产品的粒度分布范围较窄,该流化床干燥可以直接得到平均粒径为0.35μm、比表面积为5.024m2.g-1的粉状产品。

脉冲管制冷机调相机构的研究第二部分：惯性管有无气库的研究

基于线性热声理论,通过计算证明了在层流状态下,带气库的惯性管调相机构可以用不带气库的单纯惯性管结构取代,单纯的惯性管结构更加便于在实验中进行调节变化,并且在尺寸的选择上具有更大的灵活性。在一台脉冲管制冷机上分别采用单纯惯性管和带气库的惯性管作为调相机构获得了相同的温度。

脉冲管制冷机惯性管调相能力的实验研究

为了验证脉冲管制冷机惯性管理论模型的准确性,通过修正压缩机活塞表面质量流的方法间接测量了惯性管入口质量流幅值及质量流与压力波之间的夹角。对目前脉冲管制冷机中应用较为广泛的单段惯性管加气库及双段惯性管加气库的调相能力进行了测量,并将测量值与简化湍流热声模型计算结果进行了比较。所测单段和双段惯性管阻抗幅值及相位角随内径及长度的变化规律均与理论模拟结果一致,惯性管相位角测量值与理论值偏差在±9°以内,体积流阻抗幅值测量值与理论值偏差在±20%以内。

超高频脉冲管制冷机研究

本文分析了超高频下脉冲管制冷机的两个特点,并在理论分析和计算的基础上,利用强波热声发动机作为驱动源,形成300 Hz的超高频条件,研制了一套两级的脉冲管制冷机,着重考察了调相结构(小孔气库和惯性管)对制冷机的影响。经初步优化,二级冷头温度在1000 W时达到了66.54 K,1200 W时达到了64.64 K。