气举柱塞偏心环空间隙流场数值分析

柱塞气举利用井底压差推动柱塞沿井筒运动,依靠柱塞与管壁间隙密封举升上部液体至井口,达到排水采气目的。目前,针对柱塞实际运动中发生偏心对气举密封的影响认识不够清晰,导致无法进一步优化柱塞密封结构和工艺参数。为此,利用气液两相分层流动数值计算方法,讨论了紊流槽内相含率和速度场变化规律,并分析其多道密封机理,获得不同偏心距导致的环空间隙差异条件下柱塞密封效果。研究结果表明：当柱塞与油管轴线处于同心状态作业时,根据特定场合设计的柱塞外壁紊流槽的密封效果可以满足气举要求,但由于柱塞运动时很难保证同心,随偏心距逐渐增大,柱塞与油管间隙增大导致其密封效果逐渐变差。在偏心距为0.9 mm时,窜气量相比同心状态增加140.33%,大量气体发生滑脱;偏心距为1.5 mm时,液体以0.29 kg·m-3的速度泄露至柱塞下方区域。故偏心状态对气举柱塞密封性能的影响不容忽视,对此修正柱塞偏心环空状态下的运动方程,以探究柱塞偏心后对启动压力和单次循环排液量的影响。     

1GPa新型密封结构的理论分析

为探讨一种新型超高压密封结构的可行性 ,对超高压下钢筒和柱塞的变形量进行了理论推导 ,通过雷诺方程数值求解 ,获得了新型密封结构的漏耗特征曲线、液膜压力分布曲线及初始间隙对泄漏量的影响曲线。分析了新型超高压密封结构的密封机理 ,讨论了新型密封的特点。结果表明 :新型的超高压动密封结构是一种自适应的动态密封结构 ;初始间隙对密封性能的影响表现出不敏感性 ,新型超高压密封是可行的密封结构 ,可实现 1GPa压力的动密封     

高偏心率下旋转密封泄漏特性和静态动力特性研究

为了评估转子发生偏心时非同心旋转密封对透平机械运行效率和安全稳定性的影响,提出了基于动网格技术和三维RANS方程的高偏心率旋转密封三维计算网格的生成方法,以及高偏心率旋转密封静态气流激振力和静态刚度系数的数值计算方法,研究了高偏心率下旋转密封的泄漏特性和静态动力特性。采用文中所提方法计算分析了3种压比(0.17,0.35,0.50)、2种进口预旋比(0,0.5)和7种偏心率(0.0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.8,0.9)下的袋型阻尼密封泄漏量、静态气流激振力、静态刚度系数和流场特性。研究结果表明:旋转密封的泄漏量随偏心率的增大而增大;转子偏心和进口预旋产生了显著的正交叉刚度,易诱发转子发生偏心涡动而失稳;非阻塞工况下,旋转密封具有正的静态直接刚度;阻塞工况下,旋转密封的静态直接刚度存在穿越偏心率为0.5,静态直接刚度随偏心率的增大而增大,其值在穿越偏心率处由负值变为正值,以避免产生密封碰磨失效。     

钢管混凝土偏心受压承载力试验分析

进行了钢管混凝土偏心受压承载力的试验 .试验参数包括偏心率和材料参数 (含钢率、混凝土强度和套箍系数 ) .试验结果表明 ,材料参数和偏心率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响 .随着偏心率的增大 ,钢管对核心混凝土的套箍力作用不断削弱 ,构件的极限承载力也明显下降 .最后对国内外 6种有关规范的计算方法与试验结果进行了比较分析 ,对工程应用提出了参考意见     

偏心率对钢管轻集料混凝土受压性能的影响

为了研究钢管轻集料混凝土构件偏心受压状态下的受力性能特征,对长细比为12,28,56等共54根不同偏心率的钢管轻集料混凝土偏心受压柱的试验结果进行了分析.通过构件的荷载、挠度、应力和应变等特征曲线,研究了构件破坏的过程特征,分析了偏心率对受压性能的影响机理.试验结果表明:偏心率越大,钢管轻集料混凝土构件的纵向应变发展越快;在破坏时,截面受压区高度随着偏心率的增大而减小,中和轴逐渐向偏心一侧移动;钢管轻集料混凝土的承载力随着偏心率的增大而减小,延性随着偏心率的增大而增大;偏心与稳定对钢管轻集料混凝土的承载力影响相互独立,其承载力折减系数可以由偏心折减系数乘以稳定系数得到.基于以上分析,给出了钢管轻集料混凝土的偏心折减系数计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

脱空率对偏心受压钢管混凝土力学性能影响研究

对12个脱空钢管混凝土短柱进行了脱空侧偏心受压的极限承载力试验,试验参数为脱空率,研究在一定偏心率下,脱空钢管混凝土短柱力学性能。试验结果表明,脱空率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响,随着脱空率的增大,钢管对核心混凝土的套箍作用不断削弱,构件的极限承载力也明显下降,但比脱空的轴心受压钢管混凝土极限承载力折减要少。     

非均匀火灾作用下T形薄壁钢管混凝土柱耐火极限

运用有限元软件ABAQUS模拟T形带肋薄壁钢管混凝土柱在非均匀受火全过程下的耐火极限,分析了不同受火方式下构件内部温度场和应力场的变化规律及联系,同时探讨加劲肋对二者产生的影响,在此基础之上分析载荷比、载荷偏心率、截面尺寸、计算长度、等因素对耐火极限的影响规律.研究结果表明:受火方式是构件耐火极限的决定因素;加劲肋间距对构件耐火性能影响较小;在不同受火方式下,计算长度、载荷比对耐火极限影响较大;偏心载荷对耐火极限影响复杂,偏向低温区可提高耐火极限.     

钢管自应力自密实混凝土柱偏心受压试验研究

为分析初始自应力对钢管混凝土压弯力学性能的影响,对15根钢管自应力自密实混凝土柱和3根普通钢管自密实混凝土柱进行了偏心受压试验研究.结果表明:与普通钢管自密实混凝土相比,钢管自应力自密实混凝土具有较长的弹性工作段,其随偏心率和长细比的增加而略有下降;初始自应力的存在使核心混凝土在未加载前就处于三向应力状态下,从而显著提高了其密实度,最终使结构获得较高的偏心受压极限承载力;初始自应力对结构的破坏形态几乎没有影响.     

考虑粘结滑移的FRP筋混凝土柱偏压性能

目的研究考虑FRP筋-混凝土粘结滑移的FRP-RC柱力学性能,比较不同荷载偏心距与FRP筋直径情况下柱体压弯全过程与极限承载能力的差异.方法在已有试验的基础上建立FRP-RC偏压柱有限元模型,并引入改进的BPE (Bertero-Popov-Eligehausen)模型,研究粘结滑移对压弯柱受力全过程的影响.结果 FRP筋-混凝土粘结滑移初始刚度是影响柱体压弯性能的主要因素,当BPE模型上升段曲线指数减小80%,柱体偏压刚度最大提高约14%,承载力最大提高约9%.峰值粘结应力及峰值滑移量对柱体压弯刚度影响不显著,但会小幅影响柱体承载能力.结论当荷载偏心距增大,FRP筋-混凝土粘结滑移对柱体力学性能的降低作用逐渐显现;当荷载偏心率相同时,随着柱截面配筋率增大,柱体极限承载力降低,P-M相关曲线偏离度增大.     

偏心受压部分填充混凝土圆形钢桥墩横桥方向作用下拟静力试验

目的研究偏心受压及横桥方向往复荷载作用下部分填充混凝土圆形钢桥墩的力学性能.方法在径厚比、长细比等参数相同的条件下,竖向偏心荷载的偏心率为0.1和0.2时,对4个圆形截面部分填充混凝土钢桥墩试件进行试验.分析偏心受压及横桥向荷载作用下部分填充混凝土钢桥墩柱试件试验结果.结果竖向偏心荷载的存在改变了试件的受力性能.当试件的径厚比、长细比参数相同时,偏心率对钢管柱的承载能力影响比较明显.偏心率越大,桥墩的初始水平位移也随着增加.而偏心荷载的存在使得试件在偏心侧的承载力降低了7%~15%,另一侧加强了10%~18%,且偏心率越大,该现象越明显.结论内填混凝土对钢桥墩柱试件的承载力和延性性能有很好地补强效果;而竖向偏心荷载的存在使得试件在偏心侧的承载力降低,另一侧加强.     

喷油器柱塞副动态泄漏及特性

为了研究高压共轨喷油器柱塞副的动态泄漏特性,建立了柱塞副间隙燃油流动的数学模型,通过有限差分法对数学模型进行数值计算,研究了不同轨压下柱塞副燃油的平均动态泄漏率的变化趋势,与试验值进行对比,验证该数学模型的有效性,并分析了轨压、进口燃油温度、柱塞最大升程和喷射脉宽四种因素对柱塞副动态泄漏量的影响及在不同柱塞速度下,油膜压力、厚度和温度参数的变化趋势。结果表明,在一个喷油循环内,动态泄漏率的变化曲线与控制腔油压变化曲线相似,平均动态泄漏率随着喷油器的轨压、入口燃油温度和柱塞最大升程的增加而增加,但随着喷射脉宽的增加而减小;随着柱塞速度由正速度到负速度的过程,油膜的厚度逐渐变薄,油膜的温度整体上升,油膜的压力变小。     

柴油机高压燃油泵的改进设计研究

采用轴对称有限元分析方法，对燃油泵柱塞和柱塞套的工作变形进行了分析，针对普通燃油泵因燃油渗漏而难以建立高燃油压力的问题，利用柔性可变截面控制技术，对燃油泵柱塞偶件进行了改进设计研究。研究结果表明，改进后的油泵柱塞副的配合间隙可随燃油压力而变化；在燃油压力升高时，配合间隙呈现出逐渐减小的趋势。     

低粘度液化燃油在油泵偶件环隙中泄漏的研究

针对低粘度液化燃油（如液化石油气、二甲醚等）在高压燃油泵柱塞偶件环形缝隙中存在较严重燃油泄漏的问题,提出了定量分析其燃油泄漏的数学模型与计算方法;以液化燃油二甲醚为例,运用有限元分析软件,对高压燃油泵柱塞的变形及其偶件配合面环带间隙中的燃油泄漏,进行了液固耦合计算分析,提出了解决低粘度液化燃油泄漏问题的技术措施．     

一种自定心液压扩涨式磨床心轴设计及其精密制造

设计一种新型的自动定心液压扩涨式磨床心轴,具有很高的定心精度,定位表面的径向跳动量能控制在0.002 mm以内,而且其装卸工件方便,夹紧可靠,稳定性好.分析了关键零件的设计要点,介绍了保证制造与装配精度的工艺方法以及使用的要求,通过实际生产运用,能满足高精度薄壁零件的加工要求.     

水的黏度变化对低速大扭矩水压马达柱塞副泄漏流量的影响

为了提高低速大扭矩水压马达的容积效率,定量分析了水黏度对柱塞副泄漏流量损失的影响。首先根据水压马达实际运行状态确定了柱塞副的初始设计参数和水的性能参数,计算了定黏度下不同间隙、不同偏心距时的柱塞副泄漏流量。然后基于温升与压降的关系、黏温方程、黏压方程及流量方程,建立了变黏度条件下,水压马达在低速及高速情况下,柱塞副与转子缸孔同心及偏心时,柱塞副泄漏流量损失的数学模型。最后以环形间隙大小、偏心距和压差作为柱塞副的性能指标,详细分析了水的黏度对柱塞副泄漏流量的影响。研究表明:低速同心下,增大间隙2~10μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.002L/min增大至0.250 3L/min;高速同心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.020 4L/min增大至0.261 1L/min。低速偏心下,增大偏心距1~4μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.017 5L/min增大至0.040 1L/min;高速偏心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.021 9L/min增大至0.044 4L/min。因此,减小柱塞转子副的间隙,减小偏心距,增大水的黏度,柱塞副的泄漏流量降低,马达的容积效率提高。     

高压往复动密封柱塞微扰摆动的稳定性分析

在高压往复单元中 ,滑动副之间经常会出现滑动不灵或卡死的现象。为了探讨问题的本质 ,本文针对柱塞、缸筒滑动副推导了非定常工况下的 Reynolds方程 ,并用数值法进行了求解 ,得到了柱塞受微扰摆动时描述油膜动态特征的刚性力矩及阻尼力矩的关系曲线 ,分析了系统的稳定性。结果表明 :柱塞受微扰摆动时系统是极不稳定的 ,油膜侧向力随柱塞表角的增大而增大 ,滑动副之间会因摩擦、磨损最终导致密封失效。在高压密封结构设计中 ,系统的对中性能和扶正能力仍然是优先考虑的问题     

页岩气超高压往复泵工作腔压力测试与分析

以用于页岩气水平井压裂的超高压往复泵为研究对象,为探索提高泵工作性能及可靠性的解决思路,开展了泵工作腔内压力变化规律及基本特征的分析研究。根据力学基础理论,定性地分析了泵阀开启、关闭时刻点的工作腔内压力变化。搭建了全尺寸超高压往复泵工作腔压力测试台架,获得了4种柱塞冲次和5种排出管汇压力下的泵腔压力变化曲线。实验结果表明,排液冲程中柱塞冲次和排出管汇压力对工作腔压力降低的滞后时间具有显著影响,工作腔压力在临近峰值的高压区间内会产生“M”型压力冲击特征,对此特征的分析将为进一步分析阀箱内壁疲劳失效原因、优化泵阀运动机理提供解决思路及实验依据。     

应用热力系统流网模型分析高压加热器泄漏后热力系统流网的变化

要分析火电机组高压加热器泄漏后,热力系统的变化情况,必须首先知道热力系统流体网络内工质压力和质量流量的变化情况。为了获得以上数据,应用流体网络理论建立了某机组热力系统流网模型,经验证建模方法可行。应用该建模方法,建立了3号高压加热器泄漏后的热力系统流网模型。通过模型求解,得到了3号高压加热器泄漏后工质压力和质量流量分布情况,分析了高压加热器泄漏后,热力系统流体网络的变化。