阀口高速流区伯努利效应分析及其应用

阀口高速流区伯努利效应,是指液压阀在工作时阀口附近区域油液流动特性文中从理论和试验两方面探讨了上述效应的有关规律,得到了有关压力函数曲线和计算公式。并通过应用阀口高速流区伯努利效应反馈技术改善单级溢流阀静态特性这一实例证明了它的实用价值。     

V型调节球阀内部流场分析及空化预测

以某型号的V型调节球阀为研究对象,基于计算流体力学数值模拟的方法,采用Mixture混合相模型和Zwart Gerber Belamri空化模型对V型调节球阀三种不同开度下的内部流场进行分析,得到了其压力场分布和速度场分布.研究了阀内流体流动状况,并对阀内发生空化现象的区域以及空化强度进行了初步的分析和预测.分析结果表明:随着阀门开度的增大,阀内负压区后移,流速增大且阀内发生了流动分离;在V型阀口后及阀体后部靠近阀出口处发生了空化,随着开度的增大,空化强度增强.将二维与三维流道模型的数值模拟结果进行比较,定性分析时,两者可得到一致的结论;定量分析时,两者在模拟结果的数值上存在差异,三维模型更具有指导意义.     

液压阀口气穴流动的平面观测方法

针对液压阀口处的气穴现象难以实现清晰可视化的问题,提出一种液压阀口气穴流动的平面观测方法.对渐扩形节流槽阀口进行流场解析,获得压力流线图、最低压力与阀口开度及楔形角的关系曲线,据此预测阀内气穴的生成部位和程度,并与气穴流动平面观测初步结果进行比较.研究结果表明,平面观测模型与实际液压阀口的流场特征具有良好的相似性,该方法可适用于各种液压阀口的流动观测和阀口特性试验研究.     

空化流动下液压锥阀所受推力的数值计算

为寻求一种较准确的方法来计算油空化流动下液压锥阀所受的推力,通过对Fluent软件中壁面函数、空化流动模型及模型参数的分析、选择和调整,经数值计算并与实验数据的对比结果表明:采用可缩比例壁面函数和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,在空泡半径为1μm,蒸发和凝结校正系数分别为0.4和0.000 1时,空化流动下锥阀所受推力的数值计算结果与实验结果吻合良好.并用所述模型研究了锥阀锥角及阀座倒角长度对锥阀阀口空化的影响.结果表明:阀芯锥角越小,阀座倒角长度越小,阀口空化强度越弱.     

液体可压缩性对超空化流动的影响

基于多相流模型和运动框架模型构建可压缩超空化流场的数值计算模型,分别使用具有不同物性的流体介质模拟水下跨声速超空化流动,并将数值模拟结果与经验公式结果相互参验,通过对比分析研究在液体可压缩性对跨声速超空化流动的影响.研究结果显示:液体可压缩性对流动参数的分布规律、空化物体的阻力特性和流场的空化情况均有显著影响;考虑液体可压缩性,随飞行速度的增大,射弹的阻力系数将增加,并且在高速工况下超空泡的尺度大幅度减小;可压缩超空化流场中,较300m/s工况,速度为1 900m/s时弹体阻力系数增大约22%,弹尾截面空泡直径减小约30%.     

超(超)临界多级套筒调节阀空化抑制模拟研究

针对超(超)临界火电机组疏水系统中存在的套筒式多级降压调节阀高温水高压降空化引起汽蚀破坏的问题,基于汽液传递理论与多级降压理论,引入Z-G-B空化模型与混合两相流模型,建立阀内流场高温水空化计算模型.研究了套筒层数与级间间隙对空化流动的影响,获得了不同套筒模型条件下的阀内流场压力、速度及汽液两相体积分布等流场信息.分析结果表明:多级套筒使阀内最低压力由1.5 MPa上升至4.0MPa,空化最大气体体积分数由0.99降低至0.18.增加套筒级数可有效实现逐级降压、限制流速的目的,还可抑制空化的发生及发展,同时增加级间间隙也有利于减轻空化.     

喷孔锥度和燃油温度对柴油喷嘴内空化流动特性的影响

为弄清喷孔锥度和燃油温度对柴油喷嘴内空化流动特性的影响,阐明喷嘴内气液两相空化流动初生机制,采用背景光高速显微成像技术获得不同锥度系数及燃油温度下简化竖直单孔柴油喷嘴内空化流动及近场喷雾光学图像。结果表明：随着喷射压力增大(0.2～1.0 MPa),柴油喷嘴内燃油逐步从单相流动发展为片空化、线空化、空气倒吸和超空化等多种气液两相空化流态;云空化、线空化和空气倒吸现象的初生强烈依赖于燃油喷射压力,且具有显著的瞬态不稳定性。与圆柱形喷孔相比,渐缩锥度喷孔对各类空化流态具有明显的抑制作用,且锥度系数越大,抑制作用越显著。同时,提高燃油温度(288 K、303 K和323 K)有利于各类空化流态的初生及发展。此外,喷孔内部空化两相流动加剧了燃油射流的不稳定性,促进了射流破碎雾化,有利于增大喷雾锥角。研究为揭示各空化流态特性及其对喷雾特性的影响规律奠定了理论基础。     

内检测器调速旁通阀流场特性仿真

旁通阀是内检测器实现速度控制的关键部件,其直接决定内检测器的运行安全及检测精度。为实现旁通阀结构最优化,进而制定合理的速度调节策略,本文通过数值模拟的方法研究了流体介质通过不同结构旁通阀时所具有的流场特性。仿真结果表明：当流体介质通过厚孔式旁通阀时,旁通孔前后压差、压力损失系数与泄流面积均成反比,且与理论计算值趋势一致且误差逐渐递减;当流体介质通过厚孔圆盘式旁通阀时,旁通孔前后压差与泄流面积成反比,而压力损失系数与泄流面积成正比;当流体介质通过转动式旁通阀时,旁通泄流尺寸越大,前后压差和压力损失系数均减小,与厚孔式旁通阀规律一致。可见,旁通阀前后压差与泄流面积呈绝对反比关系,而压力损失系数不仅受泄流面积影响,还与旁通阀自身结构有关。     

不同阀座半锥角条件下的锥阀阀口流场仿真

针对锥阀阀口在小开度条件下的高速喷流容易产生气穴的特性,采用流固耦合的方法,模拟锥阀在真实开口情况下的流动状态,研究在不同阀座半锥角条件下阀口的流动特性.通过仿真计算表明,不同阀座半锥角对阀口的流动特性有显著的影响,通过合理选取阀座半锥角,可改善阀芯的稳定性;同时减小气穴区域,可改善阀口出流的流动特性.     

液压锥阀阀口冲蚀磨损数值预测与对策

针对液压锥阀阀口冲蚀磨损问题,运用Fluent中的离散相模型(DPM)进行了锥阀阀口流域固-液两相流数值计算.研究结果表明:在阀口主流束冲蚀与阀腔漩涡离心颗粒磨蚀联合作用下,阀口处阀芯壁面出现大面积冲蚀磨损,阀座拐角工作面冲蚀磨损率最大;随着压差和介质黏度的增大,阀座壁面的冲蚀磨损加剧;圆弧形阀座工作面具有"圆角效应",能够光顺阀口主流束颗粒轨迹,迫使阀腔漩涡区域后移并远离工作区,其工作面基本无冲蚀.     

考虑高速紊流的含CO2火山岩气藏数值模拟

针对火山岩气藏裂缝发育,裂缝内极易形成高速非达西紊流,而常规气藏的单一介质、达西渗流理论不适用于此类气藏的问题,通过对含CO2火山岩气藏流态实验分析,根据渗流力学基本原理,建立了考虑天然气高速非达西紊流渗流特征的双重介质气、水两相渗流数学模型。模型中气体渗流符合Forchheimer二项式方程,并采用有限差分方法对模型进行求解。利用长岭气田实际单井资料进行数值模拟研究表明:考虑裂缝高速紊流,稳产时间变短,预测期末采出程度降低;生产压差越大,高速紊流影响增加,压差达到8.9 MPa后,影响幅度降低;考虑生产压差6.65 MPa时,预测期末采出程度降低1.17%。因此,裂缝性火山岩气藏开发须考虑高速紊流的影响。     

高压压裂泵配流阀流场特性分析及结构参数优化

针对高压压裂泵配流效率低、配流阀工作寿命短的问题,通过流场特性仿真对配流阀的结构参数进行优化。分析阀盘升程及锥角对阀内压力、阀口流速及流量系数的影响,得出合适的阀盘升程及锥角参数。结果表明:阀盘底部所受压力最大,阀口流道中靠近阀盘底角处流体速度最大,由于流体速度方向的变化,在靠近阀座处出现固体颗粒堆积;阀盘锥角一定时,阀口流体流速及流量系数随阀盘升程增大而减小;阀盘升程一定时,阀口流体流速随阀盘锥角增大而减小,流量系数则随阀盘锥角的增大先升后降,锥角为60°时流量系数最大;阀盘锥角和升程的优化值分别为60°和15 mm,这有利于降低阀口流速,减弱高速流体对阀盘密封面的冲蚀作用,提高配流效率并延长配流阀的使用寿命。     

液压阀产生喷流噪声机理初步探讨

液压阀的喷流噪声,是指液压油流过阀口时由于节流作用,产生高速喷流而引起的涡流声和气穴声。本文对涡流、气穴的形成,涡流场压力、流速的分布及涡流剪切剥离流量进行了理论分析和计算;根据噪声源的一般特性,分析了液压阀高速喷流时声源的组成,并提出了高速喷流时辐射声级最高的气穴噪声发生的过程和方程及降低液压阀喷流噪声的措施。     

基础振动下电磁换向阀压力流量特性研究

针对基础振动对电磁换向阀压力-流量特性的影响,采用控制阀口压差模拟压力损失的方法,同时考虑基础振动引起的阀芯瞬态液动力和电磁力的变化,建立了基础振动下的电磁换向阀的数学模型和仿真模型,实验验证了模型的准确性,分析了基础振动参数和结构参数对阀的压力-流量特性和流量波动的影响。研究表明:小流量、低压降电磁换向阀对基础振动的顺应性较好;基础振动下存在压力-流量特性降低区域和流量波动失效区域,压差为0.7 MPa时的压力-流量特性降低区域是0.4MPa时的45倍;弹簧刚度小于5kN/m时,减小阀芯质量、增大阻尼系数有利于降低流量波动幅值。该研究对基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供了一定的理论参考。     

多孔介质振荡流格子-Boltzmann模拟

为研究多孔介质内振荡流流动特性,该文将格子-Boltzmann方法对多孔介质内的振荡流过程进行了数值研究.采用四参数方法构造了多孔介质结构模型,对多孔介质内的振荡流过程的模拟结果表明;多孔介质振荡流的最大压差随最大Renoylds数的增加而迅速增加,在Renoylds数小于100的范围内,最大阻力系数与最大Renoylds数呈反比例关系,与文献报道的实验结果一致;在孔隙率小于0.85范围内,压差与流速之间的相位差变化较小,孔隙率继续增加时,相位差随孔隙率的增加而线性降低.     

TBM液压阀块流道压降特性研究

针对全断面硬岩掘进机(TBM)掘进过程中强振动对液压阀块内部流道的影响,建立了基础振动下U型、Z型、V型3种典型流道的流场仿真模型,并通过实验验证了仿真模型的正确性.仿真分析了振动方向和强度对典型流道压降特性的影响规律.研究发现:基础振动下液压阀块流道的压降随时间做周期性波动,压降的波动幅值和平均值随着振动强度的增大而增大;在阀块内布置流道时,U型流道应避免Y方向的振动,Z型流道应避免X方向的振动,V型流道应避免Z方向的振动.研究结果能为基础振动下液压阀块结构的设计提供理论依据.     

绕圆盘空化器空化流动及阻力特性的数值分析

应用基于滤波器的湍流模型(FBM)对绕圆盘空化器空化非定常流动和阻力特性进行了数值计算和分析. 计算中雷诺数保持不变,通过改变来流压强获得不同的空化数;FBM模型通过二次开发嵌入至商业软件CFX中. 结果表明,随着空化数的减小,绕圆盘空化器的空化区域由与空化器分离转变为附着于空化器;大空化数时,尾迹中更明显的旋涡分布将增强空化器所受阻力的周期性和波动性;随着空化数减小,圆盘空化器所受阻力变得稳定.     

考虑热力学效应的涡轮氧泵口环间隙泄漏特性研究

为精确分析口环间隙泄漏特性及泄漏流动对液氧泵内流场的影响,本文基于SST k-ω湍流模型与High Resolution算法,对某涡轮氧泵进行了全尺寸整场数值模拟,研究了不同流量工况下热力学效应对液氧泵外特性、口环间隙泄漏量及空化特性的影响。研究结果表明,在额定工况点附近,Б.B.奥夫相尼科夫公式预测口环间隙泄漏特性相对准确,偏流量工况下各经验公式预测精度下降;等体积流量下,工质为液氧时泵效率较常温水介质高4%,口环间隙泄漏量大于水介质下,且泄漏量差值与流量相关;等温条件下,介质温度对口环间隙泄漏量影响较小,额定工况下高温液氧泄漏损失较大;考虑热力学效应后,泵腔口环间隙内的温升随流量减小而增大,120%～40%工况下温升约为1～3 K。液氧泵扬程与效率较等温条件结果略有升高,口环间隙进出口涡量增大、泄漏量明显减小,泄漏量减小数值与流量成反比,最大减小量为3%,同时口环间隙内空化加剧。     

伺服阀主阀芯的建模与仿真

运用流场分析软件,对伺服阀主阀芯在阀口开口大小一定时的内部流场进行模拟仿真.仿真结果表明,阀口处压差是影响阀内部流场的主要因素之一.仿真所得阀口的速度场与压力场数据与伺服阀流量特性的理论计算结果一致,符合液体流动的规律.     

基于实验观测的分域湍流模型在通气超空化中的评价

为建立一种可以准确高效预测通气超空化流动的湍流模型,结合数值计算和实验结果,对绕锥头回转体通气超空化流动特性进行研究.实验采用高速录像观察了通气空化随时间的流场变化;数值计算中,分别应用标准k-ε湍流模型和密度分域的湍流模型计算了绕锥头回转体通气空化流动.其中,密度分域的湍流模型是在实验观测的基础上建立,即在空泡的前端含气量较大的区域应用DCM模型,以体现附着型空穴的可压缩性;在空泡尾部含气量较大的雾状空泡区域应用FBM湍流模型,以捕捉多尺度的空泡涡团结构.研究结果表明:与标准k-ε湍流模型相比,基于密度分域的湍流模型计算的结果与实验观测的现象基本吻合,有效减小了通气空化空泡区域内的湍流黏性,可以捕捉空泡区域内多尺度旋涡结构的演化过程,进而可以准确地预测通气超空化空泡断裂脱落的非定常流动细节.