高速透平机械全金属鼓泡箔片动压气体轴承稳定性研究

为了验证高速透平机械中鼓泡箔片轴承完全取代传统静压轴承的可行性,将全金属鼓泡箔片径向轴承和鼓泡箔片止推轴承同时应用在主轴直径为25mm、产量为150m3/h工业制氧机用的高速透平膨胀机上,进行了全动压鼓泡箔片轴承透平膨胀机的实验研究,实验用的鼓泡箔片径向轴承采用周向叉排,鼓泡箔片止推轴承采用径向叉排。实验结果表明:透平转子在全动压鼓泡箔片轴承透平膨胀机上能够稳定运行,表现出良好的动态性能和稳定性;由于良好的柔弹性结构、惯性小等特点,鼓泡箔片轴承能够迅速适应转子运动;随着转子转速的升高,转子轴心轨迹由不规则半圆环状逐渐变成规则的圆环状,在多次重复性实验中轨迹重复性较好;鼓泡箔片轴承可有效抑制转子涡动,转子能够在高转速下持续稳定运行。     

应用于高速透平膨胀机的箔片动压气体止推轴承的试验研究

针对现有箔片动压气体轴承结构较为复杂、理论分析比较困难,以及难以应用于高速旋转机械等问题,提出了改进的平箔型、黏弹性支承型、鼓泡型等箔片动压气体止推轴承.在高速透平机械气体轴承试验台上,采用透平驱动转子-轴承系统以及静压轴承支承活塞杆施加轴向力等试验方法,对箔片动压气体止推轴承在不同转速下的承载性能进行了试验研究.同时,利用快速傅里叶变换方法,分析轴承-转子系统在空间3个方向的振动信号,对箔片动压气体止推轴承的运转稳定性进行了探讨.试验结果表明:平箔型动压气体止推轴承具有较高的轴向承载力,约为44N,而鼓泡型动压气体止推轴承的性能非常稳定,轴承-转子系统的轴心轨迹十分清晰,轴向振动信号中低频和高频涡动可忽略不计,其振动频率以1倍频为主.     

全动压气体轴承透平膨胀机机械性能的试验研究

在一台额定转速为10 64×104 r/min的高速透平膨胀机(轴径为25 00 mm,转子质量为891 g)上,采用新型弹性支承箔片动压径向轴承和螺旋槽动压止推轴承对全动压气体轴承透平膨胀机的机械性能进行了试验研究,达到了转速为12 16×104 r/min、超速14%稳定运转的良好效果.还对全动压气体轴承副的性能进行了研究,验证了全动压气体轴承高速透平转子失稳的主要因素是动压止推轴承承载力丧失而造成的止推轴承失稳,并对止推间隙的影响因素和变化规律进行了探讨.试验结果表明,在高速透平机械中采用国产全动压气体轴承是完全可行的.     

波箔箔片动压气体轴承的实验研究

为满足透平机械高速可靠运转的需求,设计了一种波箔型箔片轴承,其基本结构由柔性平箔和支承平箔的弹性波箔组成。在气体轴承-高速低温透平膨胀机实验台上对波箔箔片动压气体轴承进行了实验,实验中采用压缩空气驱动透平转子,以功率75kW的阿特拉斯螺杆压缩机作为供气源,从而获得了0.1~1.15MPa、标准工况下最高流量为600m3/h的压缩空气。将波箔厚度为0.05mm及0.07mm的2种箔片动压气体径向轴承,应用于主轴Φ25mm的标准工况下150m3/h制氧机用高速透平膨胀机,研究了箔片支承高速透平转子的振动特性及稳定性。实验结果表明:波箔弹性元件的刚度是轴承性能的重要影响因素之一,0.05mm波箔刚度小,柔性变形裕度较大,可以抑制转子不稳定涡动,透平膨胀机转子最高转速达93 366r/min;0.07mm波箔刚度较大,柔性变形裕度相对较小,当最高转速达到93 161r/min时转子出现涡动。2种波箔厚度的轴承最高转速达到9.3万r/min时转子的最大振幅均小于20μm,波箔轴承表现出了良好的刚度和阻尼特性,可有效抑制Φ25mm的高速透平膨胀机转子的涡动。     

多层鼓泡弹性支承箔片动压气体轴承的实验研究

在单层鼓泡箔片动压气体轴承的基础上,提出了多层鼓泡箔片轴承的新型结构.该种新型结构可以通过合理选择上下层鼓泡箔片上鼓泡的结构参数和相对位置,产生不同的刚度和阻尼效果.该种轴承结构弹性支承元件的轴向和周向刚度可调,且具有良好的结构阻尼特性;同时多层鼓泡箔片之间的滑移能够产生附加库仑阻尼,因此提高了轴承的稳定性.实验中透平膨胀机采用25mm直径的转子时最高转速达到了99044r/min.在整个升速和降速过程中低频涡动均较小,验证了此种新型箔片轴承具有优异的抑制不稳定涡动的效果,有望应用在高速透平机械中.     

多层弹性支承箔片动压气体径向轴承稳定性的实验研究

为了保证轴承支承高速转子的稳定运行,提出了一种具有多层弹性支承结构的新型箔片动压气体轴承。该轴承采用两层或多层具有鼓泡状凸起阵列的金属箔片作为弹性支承结构,通过调整鼓泡阵列的周向和轴向截距或调整上下层弹性箔片布置,可以实现轴承支承刚度特性和阻尼特性的调节。在直径为25mm主轴的高速(10万r/min)透平膨胀机上,实验研究了这种箔片轴承支承高速转子的运转特性,详细分析了3种典型排列方式下转速与压力的关系,以及高速转子升速及降速特性。结果表明:采用不同的多层结构排列方式,可以有效调整和改善弹性箔片轴承支承高速透平转子的刚度和阻尼特性,抑制高速转子的不稳定涡动;多层弹性箔片轴承能够产生多重刚度及多重阻尼,从而改进了传统箔片轴承刚度和阻尼的影响,改善了弹性箔片动压气体轴承的稳定性和可靠性。     

箔片非线性结构刚度对转子瞬态冲击的影响

弹性箔片轴承支承的转子在高速旋转时,转子可能会和轴承发生碰摩。为了揭示当转子采用不同结构刚度箔片支承时,该冲击对转子振动的影响机理,针对2个径向GFBs支承的刚性转子系统模型,应用龙格库塔法求解转子动力学状态方程,获得3种结构刚度箔片(均匀刚度箔片、软箔片、硬箔片)下的轴颈位移。推导出箔片轴承的等效刚度和等效阻尼系数,发现当轴颈无涡动时,箔片轴承的等效刚度正好是气膜刚度和箔片结构刚度的串联;而当轴颈有涡动时,箔片轴承的等效刚度和等效阻尼均是结构刚度、结构阻尼和涡动频率的函数,且当轴颈涡动频率趋于无穷大时,上述等效刚度和等效阻尼趋于无涡动时的值。计算表明,当采用恒定刚度箔片时,转子稳态振幅最小,但是瞬态响应时间较长;当采用非线性软箔片时,转子稳态振幅最大,但是瞬态响应时间最短。当增大非线性箔片的结构刚度时,转子稳态振幅会减小,瞬态响应时间会增加。因此,箔片的设计需要辅以轴承-转子动力学特性的考量,以获得箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配。     

惯导轴承摩擦力矩特性试验

惯性导航系统轴承(简称惯导轴承)运行在温度及转速不断变化的复杂工况下,它的摩擦力矩特性关系到运载体的姿态稳定和相关仪表指示精度。本文在自行研制开发的试验台上,测试了某型号惯导轴承在不同转速、轴向载荷、环境温度及运转时间下的摩擦力矩。试验结果表明:转速对惯导轴承摩擦力矩的影响最大,轴承摩擦力矩随转速波动变化;惯导轴承摩擦力矩随轴向载荷的增加而增加,但并非线性关系,且在承受较小轴向载荷时轴承摩擦力矩随转速的波动变化趋势较平稳;环境温度对惯导轴承摩擦力矩有明显影响,在不同的dn值(轴承内径与转速的乘积)下轴承摩擦力矩随温度升高呈现不同的变化趋势;惯导轴承需要一定的跑合时间,轴承摩擦力矩在初始运行阶段有一个短暂的下降过程,之后达到稳定值。     

可倾瓦滑动轴承摩擦功率损耗特性研究

为了在降低轴承能耗的同时保证透平机械的高效安全运行,对轴承-转子系统进行了更准确的建模仿真。首先对转子和轴承间隙内的油膜厚度进行了精细建模,考虑润滑油温粘效应及轴瓦变形,结合小扰动法计算轴承转子动力学参数,开发出计算五瓦可倾瓦轴承程序(COMDYN-Bearing),并将文献数据与本文数据对比,以验证本模型在多项参数中尤其是功率损耗计算的准确性。最后以某合成氨装置工业汽轮机为例,实证研究轴承宽径比、预负荷等结构参数对功率损耗以及转子稳定性的对应关系,结果表明:随着轴承预负荷的增大,轴承功耗和最高瓦温随之降低,但转子的稳定性也随之降低;随着宽径比的增加,轴承最大瓦温降低,但功耗增加,转子稳定性降低。     

K~+、NH_4~+//Cl~-、NO_3~-–H_2O体系硝酸钾冷却结晶动力学研究

采用间歇动态法研究了K~+、NH_4~+//Cl~-、NO_3~--H_2O体系中硝酸钾冷却结晶动力学,通过矩量变换法处理实验数据,回归拟合求得动力学参数,建立了该体系硝酸钾成核速率和生长速率动力学方程,分别为B~0=1.13×10~(12)·exp(-6.34×10~4/RT)△C~(4.68)M_T~(0.41)N_P~(0.50)、G=4.89×10~6 exp(-1.14×10~5/RT)△C~(3.79),简要分析了硝酸钾冷却结晶过程的影响因素。实验结果可以为氯化钾-硝酸铵复分解法生产硝酸钾结晶器设计提供基础数据,对结晶操作的优化具有指导意义.     

重庆市城区大气中CO_2和CH_4的浓度特征分析

对重庆地区CH_4和CO_2浓度开展连续3年的监测和数据分析,发现其日变化和季节日变化均具有较强的规律性,其中日变化具有明显的一峰一谷的现象.从季节变化来看,CO_2和CH_4季节浓度变化规律均表现为冬季浓度最大,夏秋季浓度较小且振幅较大的特点,春、夏、秋和冬4个季节的CO_2多年日变化平均振幅分别为13.54×10~(-6)(体积分数,下同),18.38×10~(-6),13.72×10~(-6)和9.75×10~(-6),其主要是受到与OH自由基的光化学作用的影响;而CH_4的4个季节的平均振幅分别为0.32×10~(-6),0.26×10~(-6),0.37×10~(-6),0.21×10~(-6).本文还简单分析了CO_2和CH_4的日变化的相关性,相关系数为0.953 4,两者具有一定的同源性.另外从3年的监测数据来看,重庆城区两种主要温室气体的变化较为稳定,变化幅度较小,振幅仅为0.83×10~(-6).     

微扰QCD因子化方案下的B介子三体衰变

运用微扰QCD因子化方案,考虑Sudakov因子对长程部分的压低作用,引入双强子分布振幅等非微扰参数,利用Flatte和Briet-Wigner模型对类时形状因子进行参数化处理,加入顶角修正,微扰计算经共振态f0(500,980,1 500,1 790)的B+→π~+π~-π~+三体衰变分支比,结果分别为6.41×10~(-9),1.25×10~(-7),1.92×10~(-8),5.66×10~(-9).目前实验上给出分支比Br(B~+→π~+f_0(980)[π~+π~-])的上限数据是1.5×10~(-6).对比实验结果表明,在考虑■的贡献和顶角修正项后,该文计算较前期结果更加合理,其中■的贡献是差别的主要来源,不容忽略.     

岩心渗透率的精确计算方法及其适用范围实验研究

通过对非达西二项式渗流方程推导,建立了计算高速非达西渗透率的方法,并结合400块岩心的气体单相渗流实验结果,明确了不同渗透率计算方法的适用范围:储层渗透率小于10×10-3μm2时,滑脱效应对气体渗流产生了较大影响,应进行克氏渗透率校正计算;大于50×10-3μm2时,高速非达西渗流对气体渗流产生了较大影响,达西定律不再适用,应采用高速非达西渗透率的计算方法;介于(10~50)×10-3μm2时,需要同时考虑两种渗流规律的影响而采用复合计算方法。经与岩心分析资料对比,用此计算方法得到的渗透率值更加接近实际地层情况。     

克服扭摆吊丝非线性影响的方法

采取本底曲线扣除措施,扣除扭摆吊丝弹性恢复力矩非线性变化和环境温度变化产生的系统误差,可将扭摆的测量精度提高到9.6×10~(-3),周期的最大相对起伏减小到9.4×10~(-3)。     

风区车站内现有挡风墙高度优化

文章采用三维定常不可压缩雷诺时均N-S方程和RNGκ-ε方程湍流模型,对3车编组高速列车在不同风速(0、10、20、30、40m/s)下以不同车速(0、100、150、200、250km/h)通过风区内设置4m高挡风墙的车站进行模拟研究,并结合《京津城际铁路技术管理暂行办法》对风区车站内现有挡风墙高度进行了分析优化。数值算法经过试验验证,数值计算结果与试验的规律一致,幅值相差基本不超过10%。研究结果表明:列车位于第2线和第3线运行时受力存在显著差异,位于第3线时气动力及力矩变化较大;随着风速和车速增加,列车气动力及力矩变化不尽相同,这种现象在头车上反映更加明显。通过对列车在10~40m/s横风环境中以100~250km/h车速运行的模拟可知,车站内挡风墙在3.5~4.5m可以有效降低列车气动力及力矩。     

水解酸化-BAF法去除盐化工废水中氨氮实验与数学模拟

目的找出水解酸化-曝气生物滤池对盐化工废水中氨氮去除率的影响规律,进而为工程实践中生物曝气滤池的运行参数设计与调控提供借鉴.方法通过正交实验和单因素实验获取水解酸化-曝气生物滤池处理盐化工废水的实验数据,利用SPSS软件和1stopt软件分别建立了单因素和多因素的数学模型.结果通过正交实验得到去除盐化工废水中NH4_+~-N的最优工作参数为p H=7.5,水力表面负荷为6(m·h~(-1)),容积负荷为9.6(kg·m~(-3)·d~(-1)),气水质量比为10%,流速为4 m/s,各因素影响曝气生物滤池反应效果的显著性为p H流速气水比表面负荷容积负荷.结论单因素模型确定各因素变化时盐化工废水出水氨氮去除率的变化规律,多因素模型得出盐化工废水出水氨氮去除率与各因素关系为F(x_1,x_2,x_3,x_4,x_5)=0.038 7×f_1(x)~(0.597)f_2(x)~(2.3×10~(-7))f_3(x)~(1.47×10~(-10))f_4(x)~(0.252)f_5(x)~(0.536).     

严寒地区太阳能土壤源热泵土壤温度场特性

为了解决严寒地区地源热泵长期运行所引起的土壤温度逐年降低问题,建立了太阳能全年补热的土壤源热泵系统模型.结合某办公建筑土壤源热泵项目,建立了2口120 m深U形垂直埋管试验井,进行热响应试验,得出制热工况与制冷工况的土壤导热系数与热扩散系数分别为1.883 W·(m·K)~(-1)和7.608×10~(-7)m~2·s~(-1);制冷工况的导热系数与热扩散系数分别为1.758 W·(m·K)~(-1)和9.203×10~(-7)m~2·s~(-1).利用TRNSYS软件平台模拟了土壤温度场变化,结果表明:热泵运行10年的土壤温度降为5.17℃,获得了供暖、供冷、过渡季节的太阳能联合土壤源热泵系统的土壤温度的恢复情况.     

PandaX-4T超高纯氙去除氪低温精馏系统运行分析

PandaX-4T实验组通过McCabe-Thiele(M-T)方法及质量、能量守恒,设计研制出将商业氙中氪的摩尔分数由5×10~(-7)降低至1×10~(-14)的高效低温精馏系统.该超高纯氪氙低温精馏系统已完成离线提纯运行,现需要对其运行状态进行深入分析.通过对系统各个运行阶段的温度、压力、流量及产品氙的摩尔分数等参数进行分析,研究该超高纯氪氙低温精馏系统的稳定性和提纯性能.该低温精馏系统在回收率为99%、提纯速率为10 kg/h的条件下稳定运行1.5 m,共提纯5.75 t氙.实验数据表明,系统在各运行阶段状态稳定、安全可靠,产品氙中氪的摩尔分数小于7.99×10~(-12).PandaX-4T超高纯氪氙低温精馏系统的运行分析具有理论研究价值和工程实际意义,同时也是优化下一阶段精馏提纯运行非常重要的参考依据.     

喹啉水溶液与羟基自由基的作用机理研究

利用脉冲辐解技术对喹啉水溶液与羟基的作用机理进行了详细研究,对其瞬态吸收峰进行了归属,初步考察了这些瞬态粒子的生成和衰减行为。研究表明,·OH 与喹啉在碱性条件下反应生成 OH-加合物,生成速率常数为5.2×10~(10)mol~(-1)·s~(-1);在酸性条件下喹啉先与氢离子反应生成喹啉阳离子,它再与羟基发生加成反应,反应速率常数为7.90×10~(10)mol~(-1)·s~(-1),从而为喹啉的氧化降解提供了理论基础。     

采空区自燃隔离墙与氮气联合防火技术

为防止下沟煤矿下分层ZF1801工作面采空区自然发火,现场监测工作面实际供风量1 026 m3/min时的氧气体积分数和漏风速度.并基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,采用FLUENT软件研究下分层ZF1801工作面采空区自燃带变化规律,确定自燃带的范围,得到采空区自燃带的拟合曲线,提出"堵漏降氧-惰化置换"联合防灭火技术.研究结果表明:数值模拟的自燃"三带"变化规律与现场监测吻合较好,数值模拟可靠,其中氧化升温带在采空区进风侧为40～150 m,中部为35～130 m;下分层ZF1801采空区内布置风流隔离墙布置间距为50m时和注氮筛管之间间距保持在40m时,防灭火效果较好,其中使用风流隔离墙氧化升温带最大宽度由110 m缩减至80 m,使用筛管注氮氧化升温带最大宽度由110 m缩减至25 m;现场应用风流隔离墙和筛管注氮相结合的防灭火后下分层采空区回顺侧束管CO体积分数由476×10~(-6)降至32×10~(-6),上隅角CO体积分数由300×10~(-6)降至11×10~(-6).上分层采空区,运顺侧上方采空区内的CO体积分数由700×10~(-6)降至37×10~(-6),回顺侧由528×10~(-6)降至19×10~(-6),治理效果显著.