依托重点实验室构建地方高校研究生实验教学体系

地方高校在研究生招生面临巨大压力的局面下,应借助优势学科和重点实验室提升研究生培养质量,突出自身特色,进而吸引更多的优秀生源。通过利用重点实验室先进的实验平台、设备、仪器,整合重点实验室的协同创新中心、国际研究中心等资源,并将最新的科研成果提炼引入实验教学,建立包括基础实验、专题实验、创新实验的多层次研究生实验教学体系。实验教学强化自主性、开放性,教学方法多样化,从而促进研究生创新实践能力和科研素质的提高。

机械加工极齿倒角对磁流体密封装置耐压的影响:仿真分析

以常规磁流体密封装置为研究对象,考虑极齿的机械加工倒角影响,对比分析了矩形、单侧斜角和双侧斜角极齿倒角前后的耐压特性。研究结果表明:不考虑倒角影响时,矩形极齿、单侧斜角极齿和双侧斜角极齿密封压力理论值分别为0.218 MPa、0.235 MPa和0.224 MPa,矩形和双侧斜角形极齿理论密封压力接近,单侧斜角形理论密封压力最大。考虑倒角影响时,随着倒角半径的增大,矩形极齿理论密封压力近似呈指数递增;单侧斜角极齿理论密封压力先缓慢增大,后近似线性递增;双侧斜角极齿理论密封压力缓慢增大。矩形极齿理论密封压力对倒角变化最为敏感,单侧斜角形极齿次之,双侧斜角形极齿影响较小。这些规律为磁流体密封装置中极齿的实际加工对密封性能的影响提供理论参考。

不同叶型的液压动力轴的设计与数值模拟

涡轮可将高压射流的能量转换为维持液压动力轴运转的机械能,合理设计其型式可显著提升液压动力轴的工作性能。设计4种不同型式的涡轮模型,采用数值模拟的方法,分析了不同型式方案下液压动力轴外特性、内流场分布以及能量损失的影响。结果表明:在切击式涡轮方案下,涡轮平均总扭矩最大,装置水力效率最大,达到了94.37%;切击式涡轮叶片的湍动能最小,流体速度梯度变化更加均匀;由于此方案中涡轮设计与流体流动的匹配良好,旋转域部件和整个模型的总熵产值均最小,降低了水力损失,能量转换效果更优。在同一工况条件下,切击式涡轮方案的液压动力轴性能最优。

密封结构参数对安全阀磁流体密封压力的影响

为探讨安全阀磁流体密封性能与结构关键参数的关系,以安全阀磁流体密封装置作为研究对象,利用有限元分析软件计算出密封间隙内磁感应强度变化值,计算在不同密封结构关键参数下密封间隙内耐压值并对其进行分析,最终得到各参数之间的相互关系从而为提高密封能力提供指导。研究结果表明:当极齿齿槽宽度为3mm时,密封压力最大值在极齿宽度2mm处;当极齿宽度为3mm时,密封压力最大值在齿槽宽度2.5mm处;将矩形极齿改为单侧斜角极齿30°,密封压力会整体上升且最大值在极齿齿槽宽度3mm、极齿宽度1.5mm处;改变剩磁大小会影响磁感应强度但磁感应强度差值不变,对于密封压力最优值没有影响。这些规律为安全阀磁流体密封装置的设计提供了理论参考。

离心式铁磁流体微泵的设计及流动特性分析

铁磁流体微泵由于其自润滑性和自密封性,使其更加符合微流控技术应用在生物医学、生命科学、化学分析、航空航天等领域的需求,而在目前的结构设计中无法同时满足加工简单、可靠性高、流动稳定等优势,因此限制其应用及发展。为提高铁磁流体微泵的可靠性和稳定性,促进其发展和应用,本研究基于铁磁流体的外场控制原理、磁流变效应及介质流体的流体力学行为设计了一种离心式的新型铁磁流体微泵,并应用数值计算分析了介质流体流动特性。结果表明:该微泵可以有效实现泵送过程,当转速为10 r/min时,一个周期内的泵送净流量可达0.07 kg/T,且在两股铁磁流体的交替作用下可以阻断泵腔进口与出口的介质流体质量交换;由于铁磁流体与泵腔结构的动静干涉作用,导致出口流量存在轻微脉动(数量级为10^(-5)),但仍处于层流状态(Re<1),并且由于惯性力与特征尺寸相关而黏滞力与特征尺寸无关等力学因素,导致泵送动力对出口尺寸长度非常敏感,在转速4 r/min、出口段长度9 mm时无法实现有效泵送。同时对铁磁流体与泵送介质流体之间的相界面压力波动和自密封性能进行分析,得到相界面上的压力波动峰值远小于铁磁流体自密封性能,相差3个数量级,从铁磁流体的密封稳定性和界面稳定性角度验证了离心式铁磁流体微泵的可行性。

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。

常温下发动机冷热启动工况排放特性实验研究

燃油汽车冷、热启动时污染物排放量大,研究启动排放特性对进一步控制污染物排放具有重要意义。本文基于发动机台架和汽车车载排放测试系统(portable emissions measurement system,PEMS),测量4台柴油和2台汽油发动机的冷、热启动排放,分析和对比颗粒物数量浓度(particulate number,PN)及气体污染物的排放特性。研究发现:柴油机冷、热启动的PN排放特性相似,但冷启动时PN出现明显浓度峰,且浓度大于热启动浓度;柴油机冷启动排放的CO和THC明显大于热启动排放量,但冷启动的NO_(x)排放量却低于热启动排放量;汽油机冷、热启动时也形成PN排放峰,但与柴油机不同,汽油机的PN排放形成峰值后渐渐下降,而柴油机则逐渐趋于稳定;汽油机的CO和THC排放在冷、热启动工况排放规律相似,且排放浓度相当,但冷启动排放的NO_(x)却明显高于热启动的排放量。

极齿关键参数对磁流体密封装置密封压力的影响

以水轮机主轴为研究对象,在有限密封段条件下,利用电磁学原理构建水轮机主轴磁流体密封装置的磁路模型,得到密封压力与磁流体密封磁极角、极齿高度、极齿宽度和极齿槽宽的关系,然后进行数值分析与试验验证。研究结果表明,随着磁极角、极齿高度和极齿槽宽的增加,密封压力呈抛物线变化,磁极角在45°、极齿高度和极齿槽宽在10倍间隙值处取得极大值;随着极齿宽度的增加,密封压力线性减小;随着水轮机主轴转速的增高,离心力对间隙内磁流体扰动不断加剧,甚至造成密封失效。

极齿关键参数对磁流体密封热特性影响的试验研究

为探讨磁流体密封极齿参数对磁流体热特性的影响,利用传热学理论构建磁流体密封装置的传热计算模型,研究不同转速下密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度与磁流体温度的关系。在磁流体密封实验台上研究密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度对磁流体温度的影响,并利用模型计算结果对试验结果进行了验证。试验结果表明:随着密封间隙和极齿高度的增加,磁流体温度逐渐减小,呈负指数变化趋势;随着极齿宽度的增加,磁流体温度线性增加;随着极齿槽宽度的增加,磁流体的温度基本不变;密封间隙对磁流体温度影响最大,其次是极齿宽度和极齿高度,极齿槽宽度对磁流体温度基本没有影响。研究表明,在一定范围内适当增加密封间隙和极齿高度,适当减小极齿宽度,可以在一定程度上减小磁流体的发热量,提高磁流体密封装置寿命。

基于光纤光栅测试技术的隔水管力学行为实验研究

基于光纤光栅测试技术开展了隔水管力学行为的实验研究,运用相似理论确定了隔水管实验模型的基本参数。确定了光纤光栅传感器的布置方法。给出了基于光纤光栅测试技术的数据处理方法,开展了均匀流作用下的隔水管涡激振动实验研究。通过研究得到以下结论:光纤光栅测试技术可应用于隔水管力学行为实验研究中;实验条件下,流向的振动频率是横向的2倍,且横向的振幅明显比流向的振幅大。所应用的方法对于实验室研究隔水管力学行为实验具有重要意义。

超深水钻井隔水管系统动力学行为分析

基于超深水钻井隔水管系统配置特点,建立了考虑实际隔水管系统配置与载荷作用的动力学行为分析模 型,采用有限单元法结合Newmark-yff法对模型进行求解,并在深水试验池开展了相似试验,验证了模型的 有效性,最后结合南中国海某口超深水井的隔水管系统配置特点,采用南中国海一年一遇的海洋环境载荷计 算了其动力学行为,分析了该超深水井隔水管系统的变形特征、VonMises应力分布特征以及靠近海面以及海 底区域浮力块配置情况对隔水管系统动力学行为影响.研究结果表明隔水管系统配置特点对其变形特征和 VonMises应力分布有显著影响;在进行隔水管系统配置设计以及强度校核时应该根据其实际配置特点以及受 力情况进行计算分析;靠近水面的风、浪、流联合作用区,应该采用裸隔水管设计;靠近海底区域需根据现 场需要以及海底载荷分布情况决定浮力块的配置.文章的计算分析模型及其计算结果...符合现场实际情况, 可用于指导现场超深水钻井隔水管系统设计和强度校核.

大气有害颗粒物室内自然沉降实验研究

大气有害颗粒物(PM)对人体有极大的危害,紧闭门窗可使颗粒物自沉降,从而实现空气洁净。为研究室内有害颗粒物自然沉降的净化效果,该研究采用激光离散式颗粒物传感器与数据采集系统,对自然条件下室内大气有害颗粒物自然沉降进行实验研究。通过实验发现:室内大气有害颗粒物在重度污染(粒径小于2.5μm的PM>150μg/m^3)浓度下,有较明显的自然沉降速率,PM粒径2.5μm^10μm、1.0μm^2.5μm、0.3μm^1.0μm自然沉降速率分别为:1.76μg/(m^3·min)、0.67μg/(m^3·min)和0.51μg/(m^3·min),当颗粒物为中度与轻度污染浓度时(<150μg/m^3),自然沉降速率随浓度降低逐渐放缓;当密闭室内存在人员时,会加快室内大气有害颗粒物下降速率;此外,不同粒径的大气有害颗粒在空气中的分布均匀状态不同,粒径越大在空气中分布越不均匀,粒径越小越均匀,其在空气中自然沉降的速率越低。

液力透平实验台在研究生教学研究中的应用

为了使研究生在对液力透平的学习和研究过程中获得理想的实验数据,更加直观地了解液力透平的内部流动机理,设计性能良好的液力透平,提高液力透平工作时的效率和稳定性,保证研究结果真实可靠,同时增强研究生理论联系实际的能力,本文首先介绍了液力透平实验台的设计方法和实验步骤,然后通过选取算例证明了液力透平实验台在研究生教学和研究过程中的重要性。研究发现,液力透平实验台在研究生教学和研究中的应用大大提高了学生对液力透平内部流动机理的深入认识,对液力透平的性能改善具有重要的实际意义。

液力透平实验台的设计及在研究生教学中的应用

为了更好地研究液力透平性能,提高液力透平的效率和运转时的稳定性,保证研究结果的可靠性,特别是理论研究结果,须对理论研究结果进行实验验证,同时使在研究生液力透平的教学效果方面得到改善。文章通过综合考虑影响液力透平实验的各个因素,详细地介绍了液力透平实验台的设计方法和设计步骤,并通过在研究生教学中的实际应用,证明了液力透平实验台的可靠性,也使关于研究生液力透平的实验教学效果显著提高。

基于Fluent的上游泵送机械密封性能正交试验研究

提出一种斜线槽上游泵送机械密封,运用正交试验法设计上游泵送机械密封试验方案,基于Fluent软件进行数值模拟试验,分析各个试验参数对密封端面开启力和泄漏量的影响。结果表明:在试验参数的取值范围内,对开启力有显著影响的因素是槽数、径向夹角、槽深、液膜厚度、转速和压差,具体表现为开启力随着径向夹角、槽深、液膜厚度、转速和进出口压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多呈下降趋势;对泄漏量有显著影响的因素是槽深、槽宽比、液膜厚度、转速和压差,具体表现为泄漏量槽宽比、液膜厚度、转速和进出口压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多而呈下降趋势。依据正交试验分析结果,提出初步优化的密封端面结构参数。

大轴径磁流体真空动密封装置的优化设计

设计了一种大轴径两级真空磁流体密封装置,并在可变转速和径向间隙下测试其密封性能。利用ANSYS磁场有限元分析软件对不同极靴结构、径向间隙下的磁场强度进行数值计算,确定出具有最佳聚磁效果的极靴结构和密封间隙。基于计算结果设计了试验装置,采用饱和磁化强度分别为30.66 kA/m和41.75 kA/m的两种磁流体进行试验,转速可以在0~6000 r/min范围内调节,径向间隙取0.3 mm、0.5 mm和0.7 mm三种。结果表明,楔形极靴聚磁效果更好,可以大幅提高间隙内的磁感应强度;高饱和磁化强度的磁流体密封性能下降发生在低速区而低饱和磁化强度的磁流体密封性能下降发生在高速区;间隙对大轴径密封性能影响较大,尤其在高速工况下,0.7 mm间隙的密封结构密封时间仅为45 min左右。

基于DPM模型的某型号水轮机固定导叶泥沙磨损模拟与实验研究

含沙水对水轮机固定导叶的磨蚀不仅与流速大小、泥沙浓度有关,而且还和含沙水在过流表面速度方向有关。为了研究含沙水对某型号水轮机固定导叶冲蚀作用,验证DPM模型(Discrete Phase Model)对水轮机固定导叶磨损模拟的有效性并确定固定导叶表面重点磨损部位,应用磨损模型和DPM模型对某型号水轮机固定导叶进行数值模拟,并将导叶表面的磨损率的数值模拟结果与实验数据相对比,预估和验证了该水轮机固定导叶的在额定工况下的磨损情况,为该水轮机的固定导叶后期的抗磨损设计提供了参考依据。

污水厂沉砂池气提式提砂效率提升实验研究

搭建实验装置,研究积砂淹没深、提砂管管径、进砂方式对气提提砂速度和效率的影响。结果表明:(1)实际工程中最佳供气量宜介于:峰值提砂速度下的理论气量<最佳通气量<峰值效率下的理论气量;(2)提升管管径增大对提高气提提砂速度和效率的影响显著于改变积砂淹没深和进砂方式,且有助于提砂速度峰值前移;(3)适当地增加积砂淹没深、增加提升管的管径以及在提升管下部直管设置喇叭口等一系列参数优化配置后,气提装置整体提砂效率提升幅度在10%~12%。

“一带一路”背景下能源动力类人才培养模式探索

能源动力类高校毕业生主要从事电力工程、热能工程及水利工程等的研发、设计、运行和管理等工程工作。西华大学能源与动力工程专业是国家级一流本科专业建设点,是西南地区最早也是目前唯一开设以水力机械为特色专业方向的学校。以西华大学能源动力人才培养为例,从面向工程实践的目标出发,从能源动力类专业教学、工程实践中出发,分析西华大学人才培养中存的问题,进而针对问题提出解决的方法,探索出能源动力类人才培养模式。

工程教育认证背景下水工专业人才培养的OBE模式研究

文章首先剖析传统水工专业人才培养模式的不足,进而提出以OBE教育理念进行人才培养模式改革的必要性,以及与工程教育认证的相符性。从培养目标出发进行反向设计,构建"课程、项目、竞赛"三位一体的实践创新教学体系,利用现代教育技术对大类基础课程进行一流课程建设,针对学情特点安排专业教师辅导。基于大数据动态监控与数据分析的教学质量监控与评价机制,为专业人才培养提供三方反馈。