压水堆下腔室水力特性数值研究

为了分析压水堆下腔室的工水力特性,以流体计算软件FLUENT为工具,以秦山二期压水堆电站作为研究对象,对其下腔室进行了数值模拟.在下腔室计算过程中,建立了相关的几何模型,并且对几何模型进行网格划分;湍流模型主要采用了标准k–ε模型进行模拟计算.结果表明,下腔室出口速度分布满足从中心至边缘依次递减的的规律;下腔室所受最大压力主要出现在两块支撑块及其附近壁面处.所获得的研究成果可为核电厂的设计、优化和运行管理提供指导.     

5MW供热堆控制棒水力驱动系统

５ ＭＷ供热堆使用水力步进式驱动系统作为控制棒驱动系统．它是一种不同于压水堆使用的电磁－机械式传动的一种全新的控制棒传动。它以反应堆冷却剂（水）为工作介质，经泵加压后，注入安装在压力壳内的水力步进缸。通过由电磁阀组成的控制单元，控制注入步进缸的流量，使缸外套作步进运动，拖动中子吸收元件；控制核反应的进行。整个系统包括有１３套传动缸及其控制单元，所有的控制单元集成到两个组合阀体上。     

工艺参数对IN690合金管材热挤压出口温度的影响

结合等温压缩实验获得的IN690合金本构关系,建立了该合金管热挤压过程的有限元模型,该模型考虑了坯料与模具的热传导、对流换热及摩擦功与塑性功的热转换.模拟结果表明:坯料在变形区附近温度开始升高,进入变形区内急剧升高,且在模孔出口靠近芯棒处温度达到最高,芯棒附近的温度大于挤压筒附近的温度;填充挤压阶段结束时出现最大温升.分析得到了工艺参数对出口温度的影响规律:挤压速度越大,出口温度越高,速度过慢将会使出口温度下降严重;坯料预热温度越高,出口温升越小;当摩擦因数小于0.04时,摩擦因数对出口温度影响很小,但摩擦因数大于0.1时出口温度明显升高.     

控制棒水力驱动系统在摇摆工况下的运行特性

通过由控制棒水力驱动系统实验本体、六自由度船舶运动模拟器及测量与控制系统组成的实验装置，进行了实验本体随模拟器摇摆时控制棒的步升、步降及全程快速落棒实验，还进行了实验本体横倾４５°静态下的快速落棒实验，取得了一系列实验数据。实验结果表明：控制棒水力驱动系统在摇摆角达３５°，周期为１０ｓ时仍具有良好的运行可靠性和固有安全性；在横倾４５°时仍能靠重力顺利落棒。因而该系统经过适当改进后可以满足摇摆工况下要求，为该系统应用于船用核动力堆提供了实验依据。     

自激振荡脉冲射流曝气器的实验

根据流体力学中边界层理论和旋涡理论，自吸式自激振荡脉冲射流曝气器利用自激振荡腔室代替现有曝气器中的混合管，使吸入的空气和需氧水体在自激振荡腔室内获得充分的搅拌、混合和充氧，以脉冲流的方式通过特殊扩散管释放．理论分析和工业性初步实验表明，该曝气器具有优良的搅拌、混合和曝气性能，并从扩散管喷射出的需氧水体具有较强的脉冲效应．     

泵系统管线局部凸起水锤防护措施的研究

针对舒安泵站供水系统的特点，应用水锤基本理论和特征线方法，对系统无任何防护措施和加设水锤防护措施的事故停泵水力过渡过程进行了计算机数值模拟，对空气阀和单向调压塔两种防管道负压措施进行了比较分析．计算结果表明，在局部凸起点附近加装单向调压塔更能较好地避免液柱分离的发生．     

液压封隔器胶筒座封过程数值分析

液压封隔器是通过水力作用使胶筒在套管环空内鼓胀，而与套管内壁接触并产生一定接触压力，克服了封隔器上、下套管环空液流产生的压差，达到分层目的。在座封过程中，胶筒产生较大的几何变形，此时橡胶材料特性是非线性的，胶筒与套管内壁的接触过程也是一个状态非线性问题，即封隔器胶筒的座封过程是一个兼有状态、几何和材料的三重非线性问题。采用数值模拟方法，对封隔器胶筒压缩过程、座封后胶筒与套管的接触压力分布规律及胶筒与套管内壁之间摩擦系数对接触压力分布规律的影响进行了分析。研究结果表明，封隔器座封完成以后，上胶筒与套管的接触压力最小，中胶筒和下胶筒的接触压力依次增大，整体分布呈二次曲线形式。从单个胶筒来看，3个胶筒与套管接触面上的压力分布规律并不相同。上胶筒表面的接触压力呈拱形分布，而中间胶筒和下胶筒的接触压力呈鞍形分布。随着摩擦系数的增加，3个胶筒的接触压力都将降低，同时摩擦系数的变化也改变了3个胶筒与套管接触压力的整体分布格局。当摩擦系数为0．3时，3个胶筒与套管接触压力最大值的变化梯度基本相等；当摩擦系数大于0．5时，只有下胶筒维持较高的接触压力。利用数值模拟方法，可以得到不同摩擦系数条件下胶筒的压缩位移与座封载荷变化的关系曲线。将实际胶筒座封试验测得的胶筒的压缩位移变形量随座封载荷的变化关系与数值模拟结果进行对比，可以确定胶筒与套管的实际摩擦系数。     

筒阀紧急动水关闭特性的数值模拟

为了防止水轮机飞选现象的发生,运用动网格和滑移网格技术,对动水关闭状态下的筒阀运动进行了三维非定常数值模拟和水力特性的研究．结果表明,筒阀的表面压力呈不均匀分布,引起的倾覆力矩最大值达2．94×10^4N·m．轴向力在筒阀关闭90％时达到峰值,并根据其变化的平稳程度提出了优化的筒阀关闭方式．此外,对筒阀表面的压力脉动进行了频谱分析,表明压力脉动的形成是尾水管涡带振动向上传递的结果．上述水力特性的分析不仅可以预测混流炎水轮机的工作状态．而且可以为筒阀运动的执行机构——多液压缸同步运动系统提供理论依据．     

水平管气液环状流在新型分配器中的分配研究

设计了一种新型三通型两相分配器，该分配器主管侧壁均匀分布着直径均为3．5mm的8个小孔，主管中的气液混合物通过安装在主管外壁上的环室进入侧支管．通过在空气一水实验台上对水平管气液环状两相流通过该分配器进行的实验研究发现：与传统三通分配器的分配特性不同，该分配器的液相会优先进入侧支管．建立了相分配模型，认为对于环状流，通过管壁小孔的液膜将被小孔捕获，从而进入侧支管．该模型还提出了分配影响区修正系数，实验发现该系数与入口干度成线性关系．预测的气液相分流系数、主管出口与直通管间压力损失与实验结果吻合得很好，最大误差为7．24％．     

新型井泵水力设计及内部流动的数值模拟

在改进QJ型深井离心泵结构的基础上，研究提出了一种SJB型新结构深井离心泵及其特殊的水力设计方法，即叶轮的极大扬程设计法和扭曲反导叶法．将叶轮外径延伸至泵筒内壁，采用斜切叶轮出口．导叶进口边扭曲，其余部分为圆柱叶片．运用CFD软件Fluent 6．0对模型100SJB8进行数值模拟研究，分析流场并预报其水力性能，经试制100SJB8样机并比较试验结果，表明模拟能较好地预测水力性能，为设计提供指导．     

动力猫道推块液压缸杆稳定性的研究

针对动力猫道推块液压缸杆使用过程中容易产生失稳的现象,分析了缸杆的受力特点及其失稳原因。在失稳临界力理论计算公式推导过程中,针对欧拉公式存在的不足,应用了修改后的边界条件,并综合考虑了液压缸杆安装及导向系数的影响,得出了推块液压缸杠临界力的计算公式。同时针对现场使用的某型号推块液压缸杆在简化其试验试件的基础上进行了稳定性试验研究。通过对比试验研究得出的试件临界力与理论计算的临界力,说明了计算公式的正确性。最后,采用有限元软件Workbench对液压缸杆进行了稳定性数值模拟,其结果显示理论计算的临界力与有限元分析的结果基本一致,进一步说明了计算公式的正确性。     

变转速泵控系统建压过程中流量死区特性分析

为揭示泵控系统中液压泵在控制过程中出现流量死区的机理,针对泵控系统在启动和换向过程中必需重新建压的特点,考虑压差流与剪切流导致的液压泵内泄漏以及油液可压缩性,建立包含流量死区的液压泵数学模型.通过分析得到:液压泵流量死区的宽度随液压泵的出口容腔、负载压力、油温和启动加速度的增大而增大,随液压泵排量的增大而减小.为此,以齿轮泵为例建立Simulink-Amesim联合仿真模型,进一步研究不同负载压力、油温和启动加速度对流量死区宽度的影响,并验证理论分析结果.结果表明:液压泵流量死区宽度与负载压力和启动加速度均呈线性关系,与油温接近指数关系.     

含缺陷动力猫道翻板液压缸杆稳定性的研究

针对动力猫道翻板液压缸杆出现失稳的现象,以现场较常见的圆柱缺陷为研究对象,推导了不同截面所对应惯性矩的计算公式;并根据Euler临界力计算公式,得出了含缺陷液压缸杆的临界力计算公式,对影响临界力大小的缺陷参数进行了说明。在上述基础上,建立了含缺陷动力猫道翻板液压缸杆的简化模型。应用有限元法研究了不同圆柱缺陷半径、深度以及缺陷位置对屈曲载荷的影响。相关结果说明:随着缺陷半径、深度的增加,液压缸杆的屈曲载荷显著降低;缺陷位置也是影响液压缸杆屈曲载荷的重要因素,缺陷位置距离液压缸杆底端越近,液压缸杆的屈曲载荷越小。相关结果可为动力猫道上液压缸杆的安全检查、安全维护提供参考,为进一步研究液压缸杆失稳提供一种新的认识。     

基于CFD的转轮叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响分析

为了更加高效地利用超低水头水力资源,设计了一种采用虹吸式出水流道的轴流式水轮机。针对这一形式的水轮机,在设计水头和额定转速下采用CFD进行三维数值模拟,计算各过流部件的水力损失,研究水轮机的水力性能。通过改变转轮叶片出水边翼形,对比分析转轮出口水流流态与虹吸式出水流道水头损失的关系,研究不同叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响。结果表明,在水头、转速和导叶开度相同的情况下,各修改方案中叶片3使得出水流道水头损失较小,其对应的平均涡角为13.26°,出水流道水头损失为0.135 m,水轮机的效率也较高(为89.33%)。此外,选取效率较高的叶片,改变叶片数量,分析其对虹吸式水轮机水力性能的影响。     

基于动态充油过程联合仿真的液力缓速器控制系统优化

为达到车辆制动过程中液力缓速器快速响应的要求,通过在液力缓速器控制阀中增加分流结构与调整出口节流阀控制信号两种方式对液力缓速器控制系统进行了优化.为验证优化后控制系统的性能,通过对电液比例先导阀、液力缓速器及优化前后的液力缓速器控制阀联合仿真,得到优化前后液力缓速器进出口流量、充液时间及变速箱润滑系统进口流量等结果.通过对比分析发现优化后的液力缓速器响应快速.并且优化后的控制系统在整个循环过程中具有增大分流区间流量的作用,而对其他区间流量的变化趋势没有影响. 结果表明这种控制方法可以用于液力缓速器,同时也可以用于其他充液元件来减少响应时间.      

调速阀出口节流调速系统动态特性仿真研究

为获得节流调速系统在不同工作条件下的动态特性,在MATLAB/Simulink环境下建立调速阀出口节流调速系统的仿真模型,分析不同开口面积和不同外负载对系统启动及速度切换时动态特性的影响,得出如下结论:(1)在不同开口面积和外负载工况下启动时,液压缸均会有不同程度的速度超调,尤其是在低速和轻载的工况下更为明显;(2)外负载一定时,液压缸速度与调速阀的开口面积成比例,表现为开口面积越小启动时的超调量越大;(3)在同一调速阀开口面积、不同外负载情况下,系统启动后的速度稳态值基本一致,表明该回油调速系统具有良好的速度刚度特性;(4)外负载主要影响系统的瞬态响应过程,在小负载情况下,系统超调量和速度达到稳定值所经历时间较大负载时有所增加。     

某型号汽车起重机发动机高速空载状态热特性分析

为解决某型号汽车起重机散热效果差的问题,研究其液压系统原理,根据主要元件的产热与散热特性,建立了液压系统的热平衡数学模型;基于AMESim软件建立了汽车起重机在发动机高速空载状态下的热液压系统仿真模型,并通过实验对比散热器进出口的温度验证了仿真模型的准确性;分析了发动机高速空载工况下4个泵的压力损失特性.结果表明：2号泵能量损失最大,约38%,由多路阀和中心回转体的能量损失而产生的热量是液压系统的主要产热源;3号泵和4号泵的回油产热也较大,且由于原始设计中回油没有经过冷却处理,导致汽车起重机液压系统整体的散热效果较差.通过将回转系统和控制系统的回油引入散热器,改进后的多路阀各口出口温度降低,油箱的出口温度也明显降低,提高了液压系统的散热效果,改进合理有效,为今后改进汽车起重机液压系统的热管理控制策略提供了指导.     

全气膜冷却叶片表面换热系数和冷却效率研究

为了研究全气膜冷却涡轮导叶叶片的换热特性,采用瞬态液晶技术获得了叶片全表面的高分辨率换热系数和冷却效率.实验在三叶片两通道放大模型中完成,叶栅进口雷诺数是1.0×105. 叶片前缘有8排复合角孔,压力面有21排轴向角孔,吸力面有24排轴向角孔.气膜孔排由2个供气腔供气,前腔二次流与主流的质量流量比为4.56％,后腔为4.67％.结果表明:受叶栅通道涡作用,气膜出流在吸力面呈聚敛状,在压力面则呈发散状.气膜出流受气膜孔角度影响,气膜孔下游的换热系数和冷却效率都较高.叶片前缘受到冲击,换热强,冷却效率低;叶片吸力面冷却效率维持在0.4左右,压力面维持在0.35左右.该全气膜冷却叶片气膜覆盖效果较好,冷却效率和换热系数分布均匀,是一种较好的冷却结构.     

双向水流侧式进出水口分流墩研究

研究了双向水流侧式进出水口分流墩与进出水口水力性能之间的关系。通过水工模型试验比较,研究分流墩形状及其布置方式对进出水口各孔流道中流量和流速分布以及水头损失系数的影响。针对抽水蓄能电站库水位变化幅度大,在发电和抽水工况下进出水口水流方向相反的特点,拟定了多个试验方案,并对每个方案在高水位及低水位时不同水流方向情况下的水力性能进行试验比较。研究表明,分流墩的形状和位置与双向水流侧式进出水口的水力性能     

软土地基加固中竹网的受力与变形分析

为研究竹网在软土地基表层处理中的作用、受力和变形规律,通过实验确定实验材料参数并设计使用液压千斤顶加载的竹网加固软基的室内模型荷载实验,研究载荷作用下竹网的变形和受力特性.实验结果表明:毛竹单杆简支梁在集中荷载作用下的破坏形式为纵向开裂或弯折,弯曲比例极限为6.6~107.2 MPa,极限强度为71.9~117.8 MPa,弹性模量11.59~19.57 GPa;间距为15 cm×15 cm的对边简支竹网的承载能力是单根竹竿的3.7~5.9倍;随着上覆土层厚度的增加,地基压力明显增加,当厚宽比在0~0.69时,对应沉降40 mm的地基压力与软土地基的压力比为2.66~6.96;竹网上应变和应力由于砂土层的扩散作用而降低.