泵用串联式干气密封的优化设计及其性能校核

通过多目标优化理论构建了螺旋槽气膜开启力与泄漏量之比的协调函数,并利用该目标函数,通过Maple软件,对泵用串联式干气密封进行近似求解,获得螺旋槽的最佳槽形参数,获得气膜厚度2.14μm.应用Solidworks软件建立螺旋槽和气膜模型,并利用Gambit软件对模型划分网格.运用Fluent软件,在给定的工作条件下,对螺旋槽内部微间隙三维气体流场进行数值模拟,得到了速度分布、压力分布和泄漏量等数据,经计算得到最终的气膜厚度2μm,与优化气膜厚度的误差仅为6.5%.从而证明可以利用该方法对此类干气密封装置进行优化设计及性能校核.     

新型柱面气膜密封的设计与试验

由于流体旋转机械面临复杂工况与交变载荷,导致其轴端采用的常规密封无法满足工况要求,因此研发一种低泄漏、高稳定与长寿命的密封变得尤为重要。基于浮动环的浮动性以及微槽的动压特性,研制了具有浮动与微槽特性的新型柱面气膜密封。对柱面气膜密封的界面形状进行设计与优化:流线型斜槽、矩形槽、优化流线型斜槽、优化矩形槽;使用3D光纤激光打标机对柱面旋转环进行表面槽型雕刻;搭建试验系统并分析不同工况、槽型下柱面气膜密封泄漏量的变化规律,观察轴套和浮动环表面的擦痕轨迹。试验结果表明:当压力流一定时,随着转速的增加,4种微槽的泄漏量都有所下降逐渐趋于稳定,并且优化槽的泄漏量明显小于原始槽,当转速一定时,压力的上升导致4种槽型泄漏量急剧上升,近乎呈线性分布。     

静压干气密封的开启力与气膜刚度的计算

针对静压干气密封气膜压力分布算法效率较低或收敛性较差等问题提出一种改进的有限差分算法,采用该有限差分法求解小孔节流式静压干气密封气膜的非线性雷诺方程;基于流量平衡原理,提出了变步长逐步逼近的迭代算法,使得有限差分算法的计算效率、稳定性和收敛性大大提高,并且保证有限差分法在小间隙气膜下的稳定性和收敛性.通过MATLAB数值软件编写求解静压干气密封气膜的压力分布程序.分析了干气密封的气膜厚度对气膜开启力以及气膜刚度的影响.结果表明,径向压力由节流孔向内径和外径方向呈近似抛物线状下降,压力最大值出现在节流孔处,为3.756MPa,最小值为0.212MPa;端面气膜开启力随气膜厚度的增大而减小;在一定的工况下,随着气膜厚度的增大气膜刚度逐渐减小.     

上游泵送机械密封液膜刚度的计算与分析

基于N-S方程和连续性方程,并用PH线性化及迭代法,对于上游泵送机械密封两端面间液膜流场的广义雷诺方程进行求解,并利用Maple程序计算在不同转速、压力、螺旋角、槽数、槽深下的液膜刚度。结果表明:随着螺旋角、槽数、槽深(几何参数)的变化,等温不可压缩流体条件下的液膜刚度随之发生变化,并且呈现非线性关系;随着介质压力、转速(工况条件)的增加,液膜刚度也随之增加,且呈线性关系。     

干气密封的历史及发展趋势

干气密封作为一种非接触式机械密封,具有以气封气、非接触、零泄漏、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、长周期运行、低运行维护费用等特点。本文将介绍干气密封的发展历史、现状,最后阐述了干气密封未来的几个发展趋势。     

螺套式螺旋密封在钻机上的应用

在钻机离合器和变速箱连接之间应用螺套式螺旋密封结构,可以实现密封效果,并且此结构制造简单,本文对螺旋槽旋向的确定、螺旋密封的优点等方面进行了简述。     

基于FLUENT的双蜗壳离心泵径向力数值分析

利用CFD软件Fluent对HD型石油化工流程泵的不同工况作流场计算.采用雷诺时均方程和标准κ-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对双蜗壳离心泵内部流场进行模拟,分析了双蜗壳泵静压力和速度场的分布规律,并对径向力进行了计算分析.通过模拟计算发现,数值模拟计算外特性曲线与试验曲线趋势一致,两者相对误差小于10%,说明应用数值计算结果建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性.利用离心泵径向力的数学计算模型,得出各个工况下叶轮所受的径向力的大小和方向.结果表明,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力.     

Slide在水利工程边坡稳定性分析中的应用

为了确定切实可行的支护开挖方案,本研究运用Slide软件并分别采用Bishop法、Janbu法、Fellenius法和Spencer法等对云南某大型输水隧洞洞口边坡在正常、暴雨、地震工况下进行稳定性模拟分析。结果表明,对于同一剖面,在相同运行工况下,运用Janbu法分析出的最小安全系数最小;对于同一剖面,在同一分析方法下,最小安全系数最小的为暴雨工况;采用Janbu法对边坡开挖支护的最终方案进行分析模拟,最小安全系数K=1.237>1.20,开挖边坡安全系数计算值满足规范要求,隧洞洞口边坡在各运行工况下处于稳定状态。     

基于有限元方法的螺栓法兰连接密封性能分析

螺栓法兰连接在石油化工领域应用十分广泛,而法兰密封泄漏是其最常见的失效形式。本文利用ANSYS Workbench平台,建立了螺栓法兰连接结构的有限元模型,分析了垫片在预紧状态下的比压力分布,并结合实际工况,分析了管道对法兰的作用力,以及法兰在管道外力作用下的密封性能。计算结果对实际的法兰选型给出了指导建议。     

转速对波度式机械密封性能的影响

以波度式机械密封为研究对象,采用差分法将雷诺方程离散化,利用Matlab软件编制有限差分方程程序,分析转速对波度式机械密封性能的影响。结果表明:在相同膜厚下,随着转速增大,密封开启力明显增大,泄漏量也随之增加,但变化幅度很小。     

锥阀稳态液动力及阀芯表面压力分布数值模拟

基于Fluent流场仿真软件,对锥阀外流和内流情况下阀芯所受稳态液动力及阀芯表面压力分布进行了数值模拟和分析。结果表明,稳态液动力随着阀口压差的增大而增加;当阀口压差大于2.5MPa时,阀芯表面出现负压,阀口处发生气蚀;当阀口开度为1mm时,稳态液动力最大;在其他条件相同的情况下,锥阀内流时的液动力小于锥阀外流时的液动力。     

蜗壳进口宽度对离心泵性能影响的分析

通过改变蜗壳的进口宽度,对蜗壳与叶轮的匹配关系进行了数值研究．在保证蜗壳断面面积不变的前提下,重新设计了两个进口宽度与原型泵互不相同的蜗壳,分别与原型泵叶轮组合作为研究所用的模型．利用FLUENT软件对离心泵内部流动进行了三维定常和非定常数值模拟．计算结果表明：泵的效率和扬程均随蜗壳进口宽度的增加而降低;随着蜗壳进口宽度的增大,蜗壳扩散段内的低速区域扩大,进口处的速度值减小;速度分布越向壁面分散,漩涡的范围越大．     

混流式水泵水轮机驼峰区非定常内流动特性研究

为了研究混流式水泵水轮机在泵工况下驼峰区内的流场信息,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,对模型机组进行了全流道非定常数值计算。结合试验数据,分析了泵工况下驼峰区内流道内不同位置处的流态特征,讨论了流量变化对驼峰区内流动特性的影响。结果表明:当机组进入驼峰区时,流量减小,介质的轴面速度变小,冲角增大,这时流体射向叶片的背面,在工作面上出现流动分离、旋涡现象。双列叶栅处部分固定导叶和活动导叶压力面及吸力面逐渐被低速区流体包围,这些低速流体形成旋涡,阻塞了流道,能量损失变大,导致水力效率降低。这些因素是驼峰区形成的主要原因。     

模拟给定压强边界流动的HSMAC方法

采用HSMAC(Highly Simplified Marker And Cell,HSMAC)数值模拟方法对物理模型给定进出口压力边界的流体问题进行数值模拟研究.对压力边界的处理有两种方法.第一种方法是采用线性外推来联系物理模型内部区域与边界压力关系的.第二种方法是通过给定边界压力解关于边界速度的动量方程、质量守恒方程来求出边界速度从而进行计算.通过两种不同的方法解得的结果不同.第一种方法得到一个流体从非充分发展到充分发展的流场,但第二种方法流体是完全充分发展的流场.进一步分析表明,第一种方法适合于发展段流动的计算,第二种方法适合于充分发展段流动的计算.     

角式调节阀流向对流量特性的影响及分析

以角式调节阀为研究对象,应用计算流体力学软件FLUENT对其内部流场进行了三维数值模拟,得到了流量特性曲线及流道内的速度场、压力场分布．通过不同流向和开度的对比分析,表明此类阀门在大开度时流闭型可显著提高流量系数．     

介质流向对截止阀流场和流阻特性的影响

为探索介质流向对截止阀内部流场和流阻特性的影响,应用SOLIDWORKS软件建立截止阀的三维模型。使用Fluent软件中的有限元法和标准k-ε湍流模型,在不同开度的情况下,采用数值模拟分析的方法,研究不同介质流向下截止阀的流场和流阻特性,分析阀体内部的速度和压力分布规律。结果表明:在两种不同的流向下,阀门的流通能力相差较小;在小开度时,介质高进低出时能够减小阀门的压力损失,在流通高压介质的情况下,高进低出的流向能够极大的减小阀门的关闭力。流场的分析为截止阀的结构设计和优化提供参考。     

多级导叶式离心泵导叶内部CFD计算分析

通过Fluent前处理软件Gambit对MD40-6.3多级清水离心泵的导叶进行三维建模,生成网格,利用Fluent对设计工况下的三维紊流场进行了计算,得知:速度流经扩散段逐渐减小,压力逐渐增大,从反导叶出口的速度值可以看出反导叶出口的速度大于下级叶轮进口速度,且出口处产生了旋涡,并且在压力图上可以看到在出口区产生了一个低压区等流动特征.以此证明了此反导叶设计的不合理,为改进其线型、轴间震度及叶片厚度的变化规律提供了依据.