管路附件对管路系统声传递-辐射特性的影响

为控制海水冷却系统通海口产生的辐射噪声,考虑管路及管路附件的弹性影响,建立了简化的通海系统流噪声传递-辐射的仿真模型;从避免管路流噪声传递损失的角度,提出了基于总传递损失的管路系统声传递-辐射特性的评价方法;借助商业软件计算了不同管路附件影响下的管路声传递-辐射的总传递损失,给出了管路附件对管路声学总传递损失的影响规律。计算结果表明,与无管路附件的直管路相比,换热器可以使总传递损失提高94.9 dB,挠性接管可提高33 dB,截止止回阀可提高28.5 dB,相比之下,滤器、变径管、弯头对总传递损失的提升均小于10 dB,蝶阀仅可提高1.5 dB。通过研究发现,管路附件可以提高对通海系统辐射噪声的控制效果。实际的海水冷却系统的管路附件集中在系统出口管路,使得出口管路附件多于进口管路,导致进口管路辐射噪声控制不足。增加进口管路上的管路附件可提高系统辐射噪声的控制效果。     

牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明：牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。     

流体激励下多级离心泵辐射噪声特性研究

为研究多级离心泵运行时产生的外场噪声,以一台五级导叶式离心泵为研究对象,研究了流体激励下泵的辐射噪声特性.通过外场噪声试验结果与计算结果之间的对比,验证了多级离心泵辐射噪声数值预测方法的有效性.提取泵全级数流体表面偶极子声源,并基于声振耦合方法计算了泵外场噪声.研究结果表明:泵外场噪声声压水平约为75~85dB,随着流量增大,噪声水平先减小再增大;流量变化对辐射声功率谱上特征频率处水平影响不明显,对宽频带影响较大;在大流量工况下,叶轮及正导叶叶片数对辐射噪声影响明显,反导叶叶片数影响较小;BPF2频率处声压水平比BPF1处高约11~20dB;在BPF2处辐射声压分布中0.4Qd工况下,上游噪声强于下游,随流量增大,噪声最大值区域向出口附近转移.     

水隔泵的噪声研究与控制

对水隔泵噪声的产生机理及原因进行了分析与研究．阐述了水隔泵机械性噪声与清水阀开度的关系：流体动力性噪声是当清水阀节流时,断面收缩处流速增高所致;气穴噪声是由于清水阀内压力低于流体气化压力,流体急骤地气化而形成的．阐述了噪声对人体及设备的危害．提出了改进阀芯密封形式,改进阀芯结构,在管路设置降噪声设施等控制方法,以降低或消除水隔泵噪声．通过实验证明改进阀芯结构既起到降底噪声作用,又起到泄荷和减小驱动力的作用．     

轴向振动对液压胶管出口压力波动影响

为了提升和改进硬岩掘进机工作时液压胶管内流体能量的传递特性,基于复合材料层合板理论和流固耦合理论,建立了缠绕式胶管轴向振动流固耦合模型.仿真和实验研究了振动参数、结构参数和流体参数对胶管出口压力波动影响.研究结果表明:当基础振动频率在40Hz附近时,出口压力波动幅值最大,此时激振频率接近胶管固有频率,出口压力波动幅值在一定范围随振动幅值呈线性增长;胶管长度对出口压力波动影响强于胶管内径;随着流体流速增加,胶管出口压力波动幅值逐渐减小,流体黏度对压力波动影响较小.     

中间支承输流管道自由振动的有限元分析

基于Euler梁模型研究中间支承输流管道的动力学特性。首先,利用虚功原理,建立系统动力学有限元方程。然后,分析了支承刚度、流体离心力、预应力等因素对管道振动的影响。结果表明:支承刚度对管道系统动力学特性有重要影响,管路设计时须着重考虑;揭示了流体离心力是造成固有频率随流速增大而降低的根本原因;流体科氏力对各阶固有频率影响较小;预应力对振动的影响不可忽略,尤其是第一阶固有振动。     

带浮筏装置的船舶结构水下声辐射计算及分析

针对带浮筏隔振装置的机舱段,从声辐射的指向性、声辐射功率以及场点辐射声压、声强的角度出发,采用有限元和边界元相结合的方法,计算分析了船舶结构在水中航行时,由船舶辅机的振动引起的船舶壳体的辐射噪声特性,并考虑流体与船舶结构的流固耦合问题,计算结果表明,船舶结构的振动辐射噪声有着很强的指向性,频率越高,指向性越强,辐射声压随着传播距离的增加而迅速下降,下降的梯度与激振频率、场点的远近有关.     

连铸中间包控流装置优化的水模实验

通过对某厂板坯连铸中间包进行控流装置优化的水模实验,发现原中间包结构造成钢水在中间包内的最小停留时间过短,死区体积大;合理结构的挡墙和湍流控制器能够明显改善中间包内的流体流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面更加平稳.     

连铸中间包控流装置优化的水模实验

通过对某厂板坯连铸中间包进行控流装置优化的水模实验,发现原中间包结构造成钢水在中间包内的最小停留时间过短,死区体积大;合理结构的挡墙和湍流控制器能够明显改善中间包内的流体流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面更加平稳.     

连铸中间包控流装置优化的水模实验

通过对某厂板坯连铸中间包进行控流装置优化的水模实验,发现原中间包结构造成钢水在中间包内的最小停留时间过短,死区体积大;合理结构的挡墙和湍流控制器能够明显改善中间包内的流体流动特性,可以使钢包长水口注流区上方的液面更加平稳。     

喷管入口气温影响下的射流流场及声场特性

为了研究亚声速喷管入口气温对射流流场及声场的影响,建立了亚声速喷管计算模型,在与实验及模拟数据对比验证的基础上,分别计算了不同喷管入口气温作用下的喷管外流场和远场噪声,探究了喷管入口气温改变时喷管出口射流速度沿轴向及径向的分布规律以及喷管出口轴线上射流温度的变化特性,同时也分析了喷管入口气温对射流流场发展和远场噪声的影响。研究结果表明:射流温度增加会较为显著地缩短势流核心区域长度,势流核心区域宽度会有少许降低;射流轴线上的静温和总温在喷管后一定距离存在一个温度上升过程,各工况静温最高处比总温最高处有延后,且射流温度越高,温度开始上升位置越接近喷管出口;温度的升高对不同频率噪声影响有很大差别,降低工质入口温度有利于降噪。该研究内容为进一步探究射流噪声形成机制打下基础,同时也可为喷流噪声的控制提供新的思路。     

节流板孔直径及流量对核级管道流致噪声的影响

建立了核级节流管道的流动-振动-辐射噪声仿真模型，并基于实验和仿真研究了辐射噪声产生的机理及节流孔径和来流流量对振动噪声的影响规律. 节流管道的噪声受节流管道流场中流体尾迹涡的影响:流体在管壁上产生周期性的激振力，且激振力的频率与管道模态所对应的频率相近，从而加剧了振动，导致辐射噪声的产生. 此外，随着节流孔直径的增加，节流管道的振动及辐射噪声逐渐减小；随着来流流量的增加，节流管道振动以及辐射噪声逐渐增大.     

车用发动机润滑油流动特性研究

为提高车用发动机的润滑效果,建立一套用于研究流体在管路中流动特性的实验系统.基于Bernoulli方程等,研究了三种润滑油的流动摩擦系数、管件出口流量系数、能量损失系数.研究表明,在雷诺数为10＜Re＜140范围内的流动特性参数实验系统是有效的和适用的,可以为预测和深入研究对应管路中流体的流动特性提供基础.     

盘式制动器刹车片钢背结构对制动噪声影响研究

通过改变刹车片钢背形状方法来研究汽车制动噪声,主要分为2阶段:1)通过建立实体和运动学模型进行分析和仿真研究; 2)采用声振实验进行验证.在声振实验过程中,采取激光测振仪以及LMS冲击锤2个实验,同仿真分析结果交叉对比以证明仿真分析的准确性; 采用3层结构的刹车片,相比传统的2层结构刹车片,该刹车片在不改变制动强度、保证安全系数的基础上具有更好的阻尼特性,有效地抑制噪声的发生.根据制动器噪声台架试验的结果,确定了刹车片固有频率对制动器噪声的贡献,并在此基础上,设计了不同结构形状的钢背刹车片来改变刹车片固有频率,利用ANSYS进行模态分析并制作样品进行噪声实验.仿真和实验结果表明,新设计的钢背刹车片能有效地减小汽车制动噪声的产生.     

翼型流激噪声计算及实验研究

针对翼型绕流产生的湍流边界层脉动压力激励结构振动易引起流激噪声的问题,设计了三种不同尾缘(尖锐型、方型和鱼尾型)结构的翼型,采用大涡模拟(LES)和声振理论计算了其流场和声场,并在水洞中开展了声振特性实验研究,得到了不同攻角下各翼型的声振特性:各翼型的振动加速度总级和总声压级均随着攻角的增大而增大,其频谱曲线除峰值点外基本上随着频率的增大而减小.数值计算和实验结果均表明:尖锐尾缘翼型的振动和噪声最大,鱼尾型尾缘翼型的较小,可为水下航行器翼型的声学设计提供理论指导.     

三角形通道入口段流动与换热性能的研究

本文对直角等腰三角形通道内流体在混合入口段的流动特性和换热特性进行了数值分析,并用激光多普勒测速仪作了流动特性的实验研究。在理论计算中,考虑了通道内二次流和湍流切应力的各向异性,采用一组贴体正交曲线网格、湍流代数应力模式和k-ε方程,从而得到接近于真实流体的流动与换热性能。实验数据与计算结果吻合较好。     

7流方坯连铸中间包结构优化

在实验室建立了7流中间包流体流动的物理模型,研究不同的控流装置组成的中间包结构对流体流动特性的影响.研究结果表明,采用原设计的导流隔墙,中间包的流体流动特性差,最小停留时间和峰值时间小,特别是第3,4流.各流的平均停留时间短,死区体积分数大于49%.中间包结构优化后,中间包流体流动特性得到很大改善,各流的停留时间分布曲线由尖窄形变成了宽矮形,最小停留时间在44.75～73.75s之间,平均停留时间延长,均在400s以上,死区体积分数显著降低,在14.45%～21.10%之间.多流中间包应有合适的冲击区体积,设计的控流装置应考虑中间包两端的控流作用.     

双极凝聚中颗粒初始电荷的分布规律

为确定双极凝聚计算中颗粒的初始电荷分布,采用FORTRAN程序,对双极凝聚涉及的电流体场进行求解,然后在荷电段跟踪大量的某一粒径颗粒,统计得到颗粒在荷电段出口(即凝聚段入口)处的电荷分布.计算结果表明,颗粒的初始电荷分布近似于对数正态分布函数,并且更高的应用电压、更低来流速度可以使颗粒所带的平均电荷数量越多.     

应用人工透射边界法计算水消声器传递损失

在海水管路系统中，为抑制泵和阀门所产生的流噪声，通常在管路中安装水消声器，水消声器的传递损失是评价其消声性能的一个重要指标。采用有限差分一局部人工透射边界法对水消声器的传递损失进行数值计算，其结果与实验中采用双传感器法测得的水消声器传递损失进行比较。相互吻合较好，表明有限差分一局部人工透射边界法具有较高的精度。     

连铸中间包控流装置优化的水模实验

通过对某厂板坯连铸中间包进行控流装置优化的水模实验，发现原中间包结构造成钢水在中间包内的最小停留时间过短，死区体积大；合理结构的挡墙和湍流控制器能够明显改善中间包内的流体流动特性，可以使钢包长水口注流区上方的液面更加平稳。