基于CFD的轻质燃油舱吸入口流动特性仿真研究

为研究轻质燃油舱中的日用舱和储油舱油舱吸入口流动特性,本文通过CFD仿真建立了日用舱和储油舱喇叭口、上斜口及增大储油舱集油槽后的吸入口有限元模型,模拟储油舱向日用舱进行油料调拨及使用日用舱向目标进行油料加注时油舱吸口周围的流动特性,采用湍流模型模拟实际流动状态。通过改变流动域、边界条件等设置,对不同油舱的不同吸入口形式进行CFD仿真,得到系列速度流线规律。仿真结果表明:1)同样布置情况下,采用上斜45°吸口相比于喇叭口吸口对集油舱内部扰动影响较小;2)吸入口相对于舱底、舱壁的布置位置对集油槽内流体扰动情况影响较大,在设计中需特别关注。

交错叶轮对双进口两级双吸离心泵压力脉动特性影响研究

为探究交错叶轮对双进口两级双吸离心泵过流部件压力脉动特性的影响,对同一水泵分别配置对称叶轮与交错叶轮作为对比方案,采用实验与数值模拟结合的方法开展研究,量化了吸水室、过渡流道及蜗壳在0.6Q、1.0Q、1.2Q三种典型工况下的压力脉动特性。结果表明:①在外特性方面,采用交错叶轮在各工况下的泵扬程与效率均高于采用对称叶轮,且1.0Q工况下可高出2%与3%;②在压力脉动特性方面,对于吸水室,各工况下交错叶轮对压力脉动的影响均较小,主频幅值相差不超过2%;对于过渡流道,各工况下交错叶轮对压力脉动均有抑制作用,如过渡流道隔舌处主频幅值较对称叶轮最高可降低13.5%;对于蜗壳,各工况下交错叶轮对压力脉动均有改善效果,如蜗壳隔舌主频幅值最高可削减31.9%。这一发现可为交错叶轮在双进口两级双吸离心泵中的应用提供参考。

激波串与进气道肩部分离泡相互作用

针对高超声速进气道激波串与肩部分离泡相互作用时的流动振荡问题,在来流马赫数为6的激波风洞中,采用高速纹影拍摄结合壁面动态压力测量,研究了有/无抽吸情况下激波串与肩部分离泡的相互作用过程。结果表明:当激波串前移至肩部附近时,有抽吸进气道也会产生大尺度的分离泡,进而有/无抽吸进气道内的激波串均会与肩部分离泡形成耦合振荡,并造成严重的脉动压力。在激波串的推动下,分离泡能够自由地越过肩部凸拐角,使得其自身的低频振荡特性能够显现。激波串内的压力波动会显著改变分离泡的形态,而分离泡形态的变化又会影响激波串内的压力,两者相互耦合从而维持这种低频振荡。无抽吸进气道具有相同的低频耦合振荡特性;而抽吸缝阻碍了上下游的信息传递,使得有抽吸进气道的分离泡低频振荡显著,而激波串振荡具有一定的宽频特性。经分离激波振荡范围和进气道入口速度无量纲后,有/无抽吸进气道低频耦合振荡的St均处于0.011~0.021,与经典分离泡的低频振荡特性相当。

稠油机抽井功图监控诊断系统的应用

有杆泵采油是塔河油田稠油油藏开采的主要方式,随着稠油的持续开发,注水、注气力度的加大,原油黏度增加、含水上升、能量下降,生产中地层出液量及性质剧烈波动,机抽井运行工况日益恶劣,计量极其不准。由于井口参数滞后于井下工况变化,生产中难以提前预防,异常发生后时常错过最佳的优化调整时机,导致断杆、稠油上返、气锁等异常情况频发,严重影响开采效益。为提高机抽井管理水平,基于塔河稠油井筒环境,通过深化远传功图监测技术,提炼了远传功图监测技术在塔河油田的应用情况,并针对稠油计量不准的问题创新性地提出了功图量油的方法。

三种水力驱动比例式施肥泵吸肥性能试验

为保障微灌系统首部施肥装置选型的合理性,通过试验研究比较了3种类型水力驱动比例式施肥泵的吸肥性能,分析了影响施肥泵入口流量和吸肥量的因素。结果表明:入口流量受施肥管道两端压差影响,但受进口压力影响不大。建立了各施肥泵入口流量的回归模型,比较得出:3种施肥泵入口流量与压差关系分别符合幂函数、对数函数和二次函数关系,这主要是因为施肥泵最小工作压差和不同压差下运行性能的差异;施肥泵吸肥量受入口流量和压差影响。高压、大流量的运行工况会影响施肥泵施肥效果,施肥泵工作时入口流量最好不要超过设计流量,施肥比例较小时入口流量更不能过大。在分析吸肥量影响因素的基础上,建立了施肥泵吸肥量的回归模型,可用于吸肥量的估算;同时,研究发现3种施肥泵基本按照所设施肥比例施肥,但稍有差异、精度不一。

6种文丘里施肥器吸肥性能比较分析

对北京地区微灌常用的6种文丘里施肥器进行了试验,在理论分析的基础上结合相关数据,建立了6种文丘里施肥器吸肥量、入口流量、临界流量和临界压差的回归模型并进行了比较分析。结果表明:进、出口压力直接影响了施肥器的吸肥量和入口流量,施肥器YR、RF对压力波动等不利工况较敏感,而AD系列和NF则更能适应波动的工作压力环境。NF和AD-1等临界压差小,工作区间大;而RF和YR工作区间小,只有临界压差达到进口压力1/2以后才可正常吸肥。文丘里施肥器的结构对其水力性能影响较大。

抽吸对高超声速进气道起动能力的影响

对在不同抽吸开孔率下,某典型高超声速二元进气道二维流场进行了数值模拟,给出了高超声速进气道性能参数随抽吸开孔率的变化规律,研究了抽吸对高超声速进气道起动和再起动能力的影响,发现抽吸可以有效地降低进气道的起动马赫数,改善进气道的流动性能,提高进气道的总压恢复系数,但降低了压比,且开孔率越大,上述变化越明显;同时还发现抽吸能够减小高超声速进气道的迟滞回路曲线,大大降低进气道再起动马赫数,改善进气道再起动过程中的超压、超温问题。

抽吸对高超声速进气道抗反压能力的影响

对不同抽吸开孔率下某典型高超声速进气道进行了二维数值模拟,简要分析了压比变化对隔离段内部流场的影响,在该分析的基础上讨论了附面层抽吸对进气道最大抗反压能力的影响,给出了最大抗反压能力随抽吸流量之间的变化规律,分析了采用附面层抽吸技术提高进气道抗反压能力的原因.分析结果表明:采用附面层抽吸技术能够提高进气道的抗反压能力,相当于增加了隔离段的长度.抽吸孔面积越大,相对抽吸流量越大,进气道的抗反压能力越大.

文丘里施肥器的空化特性试验研究

为了研究文丘里施肥器在压差较大的情况下产生的临界空化对微灌系统灌水器的工作压力影响,试验选取并研究了DN25型文丘里施肥器在吸肥过程中发生的空化现象,测试了7个不同进口压力水平下文丘里施肥器的吸肥流量随进出口压差变化的规律,同时采用动态应变仪测得了对应工况下施肥器喉部和扩散段外侧的应变数据,比较分析了应变数据的标准差与吸肥流量之间的关系,以及文丘里施肥器发生空化时内部流动特性变化规律.试验结果表明,当进口压力在0.20 MPa以下时,文丘里施肥器内部未发生空化;当进口压力在0.20 MPa以上时,吸肥流量增大至某稳定值时所对应的临界最大压差与进口压力呈线性关系,此时文丘里施肥器内部发生临界空化.当进口压力超过临界最大压差时,应变标准差随进出口压差变化的趋势曲线呈M型,且M型曲线的3个特征拐点对应的进出口压差均与其进口压力呈线性关系.

前缘抽吸对水翼水动力及空泡性能的影响（英文）

为了研究船用水翼前缘抽吸设置对其水动力性能及空泡性能的影响,应用数值模拟的方法进行了系统的计算分析。首先,以NACA0012为研究对象,采用两种湍流模型对翼型绕流进行模拟,通过与实验值对比,确定了合理的湍流模型。随后,计算分析了船用水翼添加前缘抽吸作用后,升力系数、阻力系数和升阻比的变化情况,及对失速角的影响,结果表明船用水翼在前缘布置吸口后可以提高失速角,扩大稳定工作攻角范围,提升翼型升阻比,起到增效的作用。最后,计算了NACA0012翼型及在其前缘加吸口水翼的定常与非定常空泡流动的数值模拟,计算结果表明:定常流动时,在翼型前缘加上吸口,可使空泡尺寸减小,改善了水翼的空泡性能;非定常流动时,加上吸口,可使空泡周期变长,空泡变化范围减小,抑制大规模空泡云的脱落,减少对水翼表面的剥蚀作用,降低空泡对水翼性能的影响。

正排量泵喷水推进理论研究

介绍了正排量泵喷水推进器的组成及其推进原理,比较了正排量泵喷水和负排量泵喷水的优缺点;在传统喷水推进理论基础上,引入动量/动能修正系数、边界层对来流动量的影响系数及泵吸收来流动量系数,对正排量泵喷水能量转换过程及推进理论如推进推力及效率等进行了详细研究;分析了推进推力及效率与各系数之间的关系。研究结果为设计高性能的正排量泵喷水推进器提供了理论依据。

来流附面层对吸附式压气机叶栅影响的数值研究

数值研究低速条件下来流附面层特性对吸附式压气机叶栅气动性能的影响,在不同正冲角时,设计不同方案的附面层厚度分布,对比分析叶栅出口气动参数的分布以及叶栅内的三维流场结构,讨论不同来流附面层情况下在压气机叶栅中采用附面层吸除的效果。结果表明,数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;附面层厚度的增加导致角区流动三维性增强,且变冲角性能下降,二次流横向作用和角区范围的增加使得附面层抽吸效果减弱;当来流附面层厚度增加时,通过增加抽吸量可以有效降低强吸附式压气机叶栅的损失,变冲角性能得到改善。

混流式喷水推进器空化性能数值分析

基于RANS方程,结合切应力输运湍流模型计算某混流式喷水推进器无空化状态时的流体动力性能。与厂商提供的数据对比表明,建立的数值模型和计算方法是可信的。在此基础上,嵌入基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型,对空化条件时该喷水推进器流体动力性能进行数值计算与分析。计算得到的功率、推力等宏观量与厂商提供的数据吻合较好。计算得到空化发生时的临界进口速比值。计算结果表明,喷水推进器叶轮发生空化时,泵的流量、扬程明显降低,进而引起推力下降;在等功率条件下,随着进口速比的降低,喷水推进器叶轮空化程度越来越严重;进水流道空化的发生较喷泵叶轮空化滞后,喷口部分仅产生空间空化,较叶轮空化提前,而固壁上不产生空化;数值计算结果还证明空化限制线即为等汽蚀比转速线,且空化限制线1、2、3对应的汽蚀比转速分别约为1280、1390和1580。

稠油井电泵井下监测技术应用与分析

针对电泵机组井口参数滞后于井下的运行参数,运行异常发生后时常错过最佳优化调整时机,导致异常停机的问题,引进电泵井下多参数传感器,监测井下机组运行的温度、压力、振动、泄漏电流等多个参数,详细阐述了稠油电泵井下传感器在塔河油田的应用情况,研究了各参数的相关性,总结了井下传感器的应用方法,对后期数据的诊断分析及调整优化具有一定的指导意义.

8m×6m风洞大尺度模型进气道和喷流试验技术

采用单台抽吸流量达383m3/min的真空泵抽吸系统和最大落压比达3.5的喷流模拟器,在8m×6m风洞建立了大尺度模型进气道和喷流试验技术,可实现8m×6m试验段大尺度战斗机100%进气流量和高落压比模拟要求,通过将3m量级风洞试验模型的比例增大1倍,能够更为精细地模拟战斗机气动外形,获得更为准确的飞机进气道性能、喷流对战斗机气动特性影响及矢量喷管性能参数。

非设计工况下叶轮进口附近的流动及其控制

对叶轮进口附近流动在偏离设计工况下的回流和汽蚀(空化)两大特性进行了系统的描述,阐述了它们的诱发机理及其对泵性能的影响.根据回流的诱发机理对诱导轮的作用进行了全面的分析,提出了控制回流发生的有效方法,从叶片进口流动这一角度完善了离心泵叶片设计理论.

水斗式水轮机转轮设计

本文论述水斗式水轮机的设计,特别论述水斗式水轮机转轮及其水斗的设计,详细解析其设计理论、设计原则及设计方法。

超声速进气道喉部附面层抽吸

为研究超声速进气道喉部之后流场激波附面层干扰,采用FLUENT软件模拟了单楔角进气道在设计工况下流动情况。通过分析,提出进气道喉部抽吸。计算了三种抽吸缝大小下进气道喉部之后流场,计算结果表明,喉部抽吸能使激波稳定于喉部,通过抽吸能改善喉部之后流场状况,提高进气道性能,少量抽气不改变流场结构,加大抽气量,使喉部之后激波串转变成正激波,正激波之后流场不分离,进气道出口性能参数提高显著。

立式循环泵进水流道的内部流场研究

进水流道设计是大型立式循环泵装置设计中的重要环节,为了解不同工况下叶轮对流道出口流场的影响,分别对考虑叶轮影响和不考虑叶轮影响下的进水流道内部流场进行计算和分析。研究发现不考虑叶轮影响下的进水流道内部流场特征几乎不受流量变化的影响,而考虑叶轮影响的进水流道情况则比较复杂。在小流量情况下,叶轮流场的进口回流效应会对进水流道出口流场产生显著影响。随着流量的降低,进水流道出口分析截面内的流速分布均匀度和流速加权吸入角两个指标逐渐降低,在0.4Q0流量时,截面外缘出现明显的圆周速度分量,其变化接近于涡核内的圆周速度曲线,并不断向叶轮上游流道扩展。

往复式压缩机节能降耗技术分析

针对如何最大限度地降低往复式压缩机的能耗问题,通过建立往复式压缩机的指示功量及功率理论公式,得出压缩机的气缸尺寸和转速一定时,压力比、压力损失和气体性质是影响压缩机功率的主要因素,并通过压缩机性能模拟计算软件,分别对天然气气体性质中的绝热指数、气体比重、压缩系数和工作参数中的进气温度、进气和排气压力等因素对压缩机功率的影响作了分析,得出了气体比重增加、绝热指数减小会使压缩机的排气量和功率下降以及工作参数中影响压缩机功率的主要因素是入口压力与压缩比的结论,并根据结论制定出了诸如改善压缩机的运行条件、合理布置管道、选用导热系数高且便于清洗的冷却器、定期清理机组空冷器等往复式压缩机日常生产运行中的节能降耗措施。