超高压泄压阀泄压特性研究

本文根据流体力学的基础理论,提出了超高压系统中泄压阀泄压特性的理论模型(即系统内压力与流量的变化规律)。根据该理论模型计算获得的泄压数据与实测泄压数据符合得较好。文中还给出了阀前管道及阀内流道中流速及温度变化的计算公式,最后详细分析了此类超高压泄压阀元件的破坏机理并推荐了计算冲击和气蚀破坏压力的公式。     

快速泄压回路动态特性分析

泄压特性是评价油压机性能的重要指标之一,三级泄压回路是目前应用最广泛的快速泄压回路.实际使用过程中难以快速、准确的协调泄压回路中各个阀开口度,造成了能量损失和压力冲击.本文通过AMESim建立三级泄压回路仿真模型,调试各个阀开口度以组成不同的阻尼网络并分析回路动态特性.通过仿真搜寻最优的阻尼值组合,达到最优的泄压效果,用以指导实际生产实践中调试油压机泄压回路,使其安全、快速、稳定的泄压.     

氮气式水击泄压阀初启阶段动态特性研究

针对石油集输管网中氮气式水击泄压阀快开慢关、小开度下大泄放量的要求,对氮气式水击泄压阀的工作原理及初启阶段动态特性进行理论分析及仿真研究.通过对氮气式水击泄压阀开启过程的分析,建立阀芯动力学方程及阀芯腔室近似氮气弹簧刚度表达式,在此基础上运用ANSYS CFX软件进行了泄压阀初启阶段动态仿真模拟,研究了在泄压阀初启阶段阀芯密封面处介质流速及湍动能的变化过程,并分析了不同超压比和阀芯腔室氮气压力对泄压阀初启阶段动态特性的影响.     

液流旋启式止回阀阀内流场数值模拟

为了研究液流旋启式止回阀在工程实际中的动态特性以及产生的振动、噪声及阀瓣运动特性,采用了计算流体力学方法建立阀瓣运动模型和三维几何模型,对其在开启、稳定、关闭阶段的阀瓣运动特性与流场变化情况进行仿真计算,通过可视化研究,获得阀内流场的速度矢量图、压力云图以及阀瓣的运动曲线。数值模拟结果表明:由于液流旋启式止回阀自身结构问题,阀瓣旋起造成径向上受力不平衡,开启时流速较大区域位于阀瓣四周缝隙处,最大流速随着进口压力的线性递增不断增加并以射流的形式往出口喷出,伴有振动和噪声;稳定工作时,阀瓣旋启,阀门处于完全开启状态,流道畅通,最大压力分布区域位于止回阀底部;关闭时进口端压力减小,阀瓣自重导致阀门关闭,阀门出口处产生涡流,造成涡动与水击。模拟研究结果可为液流旋启式止回阀的结构参数设计和优化提供参考。     

惰性气体泄爆实验与数值模拟

对惰性气体在3种不同压力下的泄爆进行了实验，并分别获得了流场图像、实验中气源出口截面的气体静压与周围环境静压之比分别为1．2、2．0和2．5。同时应用改造后的高阶精度MUSCL差分格式，对泄爆流场进行了数值模拟，将计算结果和实验结果对比后，发现两者吻合。根据射流动力学理论，分析了产生这种波系结构和流场压力变化的原因。当压力比为1．2时，波系为驻波形式；随着压力比的增加，射流波系中出现激波结构；当压力比达到2．5时，流动变为高度欠膨胀，波系中的激波在强度和直径上得到了加强。结果对进一步研究可燃性介质的泄爆过程，提供了可供参照的图像和数据。     

干法静电除尘器泄爆阀性能测试试验

 干法静电除尘器泄爆阀是静电除尘器的安全保障设施。本文设计了泄爆阀测试试验装置,对泄爆阀的性能(包括静态加压性能、整定压力、回座压力、泄爆性能)进行了试验研究。结果表明,所研制泄爆阀3级弹簧弹性模量选用适合,其行程和压力关系与国外同类先进产品基本一致。泄爆阀整定压力约5kPa,回座压力约4.6kPa,达到设计要求;整定压力偏差、启闭压差符合要求。瓦斯爆炸模拟泄爆试验表明,泄爆阀在爆炸条件下能够发挥其泄爆性能并复位,动态压力-行程曲线与静态测试曲线一致。     

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。     

不同湍流模型下偏导射流伺服阀 前置级流场特性仿真

利用常用的k-ε湍流模型对偏导射流阀前置级流场进行数值模拟,探讨不同湍流模型对偏导射流伺服阀流场信息的影响.在相同初始条件下,对偏导射流阀前置级流场进行两相流二维数值计算,获得不同湍流模型下,压力、速度场信息及气穴分布特点.针对两接收腔压力仿真值比实测值要小的情况,主要是由于将流场边界层流动视为高雷诺数流动与实际情况不符造成,引入低雷诺数模型对边界层进行处理.在此模型的基础上继续深入研究单向流和两相流模型及不同背压和湍流强度对流场特性的影响.仿真结果表明:接收腔压力提高并与实测值相一致.采用两相流模型获得的结果更为真实,并且提高背压和增大湍流强度都会使两接收腔压力升高,对空化现象有一定的抑制作用.     

溶剂辅助重力泄油注入压力试验

为评价不同注入压力下丙烷抽提稠油能力,通过物性试验和流动试验,评价不同注入压力下稠油和丙烷体系的物性参数和泄油能力.结果表明:低于丙烷饱和蒸气压时,注入压力越大,丙烷在稠油中的溶解度越大,稠油降黏效果越明显,泄油能力极值点出现在丙烷饱和蒸气压附近,之后泄油能力开始降低;在丙烷饱和蒸气压时泄油速度出现大幅变化,丙烷溶解度和稠油降黏幅度变化不大,泄油速度增加是沥青结晶在起主要作用.     

关于工程泄放过程计算及设计研究

分析了在煤炭化工工程设计中遇到的泄放问题,阐述了泄放量的确定以及充泄压过程的时间、流速、管径及压降等的计算,并介绍了计算结果在工程设计中的应用。     

低温调节阀阀座软密封特性研究(Ⅱ):低温密封性能及综合对比分析

采用聚合物PTFE、PCTFE和PEEK作为低温调节阀阀座的软密封材料,在液氮温区(77 K),研究阀座漏率与密封比压和工作压力的关系,分析了采用不同软密封材料时阀座密封性能对压力和温度的稳定性. 在此基础上,综合对比分析了采用不同软密封材料的低温阀在常/低温、低/中压工况下的密封性能以及应用特点. 在常温低压工况下,采用PTFE和PCTFE软密封材料的低温调节阀具有优异的阀座密封性能,但是在中高压时,采用PCTFE软密封材料的低温阀阀座密封性能更加稳定. 相对而言,在低温工况下,采用PEEK软密封材料的低温阀阀座具有相对较高的密封性能和稳定性.      

495汽油机进气系统的改进及其进气过程的三维数值模拟

对495汽油机的进气道和燃烧室进行了改进,运用流体分析软件FIRE对改进前后的进气系统进行了较为全面的模拟计算,获得了其内部流场的详细状况,并做了对比分析.实测了改进后不同气门升程下的进气流量,并与模拟计算值进行比较,计算和实验结果基本吻合.结果表明改进后的495汽油机进气系统有更好的流动特性,也验证了三维数值模拟的正确性.     

船用柴油机阻燃式防爆阀的压力降分析

提出一种阻燃式防爆阀的压力降分析方法.通过分析阻燃式防爆阀的结构和工作原理，建立了数值分析模型.借助计算流体力学技术，分析了不同的入口温度和入口压力对阀内压力分布的影响.结果显示，入口温度对阀内压力分布的影响不大，入口压力对阀内的压力分布有影响.拟合不同入口压力时基本单元截面的压力值，得到各截面的压力与入口压力、基本单元数的函数关系.该函数关系能够有效地反映阀内的压力降趋势，计算出各基本单元截面的压力值，从而可以指导具体的阻燃式防爆阀的设计.     

缸内直喷LNG发动机工作过程的数值模拟

以一台4气门车用汽油机改装的缸内直喷LNG发动机为研究对象,应用STAR-CD软件建立了缸内直喷LNG发动机工作过程的计算模型,对其工作过程进行了数值模拟,并分析了缸内直喷LNG发动机工作过程中缸内流场的动态特性及其温度场、压力场的变化.结果表明,在进气过程,进气道和气缸内会出现强烈的湍流运动;随着进气过程的持续,缸内压力会变得均匀;燃烧过程中,气缸内局部会出现温度过高.     

水压锥阀阀口气穴数值模拟与可视化研究

气穴是研制水压阀存在的主要难题。认识阀口形状与气穴的关系,避免产生气穴现象极其重要。应用有限体积数值计算方法针对阀座倒角长度变化对水压阀阀道内流场的影响进行数值模拟和可视化研究,得到了一些有益的结论:倒角长度的改变对阀口间隙以及阀芯锥面与柱面相接的地方的负压会产生比较大的影响。     

中介机匣可调放气活门数值研究

为研究中介机匣可调放气活门在不同进口工况下的放气特性及其对内涵出口总压畸变的影响,采用数值方法对不同活门开度和进口工况下的中介机匣流场进行了研究。结果表明：可调活门开度不变时,活门相对放气量基本恒定,与进口工况无关;进口工况和外涵道的流量变数在确定的活门开度下可近似看作线性关系;进口工况一定时,随着可调活门逐渐打开,由活门产生的附加涡系结构使得内涵出口近机匣处低压区范围变大,近轮毂处低压区范围基本不变,内涵总压损失加剧。     

减压阀性能试验与内部流场数值计算

研制了减压阀的全自动性能与寿命试验系统.通过采用模块化系统设计来满足不同规格系列产品的多工况运行与各类试验要求,通过对比分析阀芯结构改进前后的流量压降曲线及阀门内部流场特性的数值模拟,说明曲面形阀芯结构能够达到稳定流动状态,并减小了各种工况条件下的阻力损失.     

燃气轮机双燃料喷嘴燃油内流场特性仿真分析

作为燃气轮机中的重要部件,喷嘴内部结构直接决定了燃油燃烧和动力输出效率,设计喷嘴结构并开展喷嘴中内流场特性仿真分析成为新型燃气轮机开发的研究重点。使用Solidworks软件对双燃料喷嘴结构进行设计,并对其燃油流道进行数值模拟。利用Fluent软件先对喷嘴燃油的整体内流场进行数值k-epsilon模拟,再使用流体容积法（VOF）方法对喷嘴燃油的核心流道进行数值模拟,研究喷嘴燃油流道的特性。结果显示燃油流道的质量流量、进口流速和核心流道进口流速随着进口压力的增大而增大;雾化锥角会随着进口压力的增加而增大,且当进口压力超过0.5 MPa时,雾化锥角最终会稳定在110°左右;同时结合相关实验数据与仿真数据进行对比。本文的仿真研究为燃气轮机喷嘴的结构改进提供了依据。     

引射器活门调节机构的流固热耦合特性

针对船用燃气轮机引射器活门调节机构多场耦合下的结构强度问题,建立了引射器三维流场以及活门阀片的结构模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,分别对流场进行了稳态与瞬态仿真分析.将瞬态仿真的结果作为有限元模型的边界条件,进行了包含热、气动和离心载荷的顺序单向流固热耦合分析.结果表明,相较于稳态仿真,瞬态仿真结果的趋势相近但压差更大.时变载荷的稳态求解,可能导致强度的估计不足.对活门调节机构而言,热载荷对机构阀片的变形、应力起到主要作用,气动载荷所导致的弯曲应力可以抵消一部分热载荷导致的弯曲应力,而离心载荷对机构的影响较小,可以忽略.所采用的分析方法可用于引射器活门调节机构等典型运动调节机构的结构设计与优化.     

侧向支柱对冲压增程弹用进气道性能影响研究

结合分区对接网格技术和二阶精度区域分解算法,对某冲压增程弹丸进气道在不同来流攻角和不同侧向支柱形状工况下的内外复杂流场进行了数值模拟.得到了临界工况下超声速进气道内外粘性流场复杂的波系结构,分析了流场结构特性和激波波系结构.当进气道扩压段有侧向支柱存在时,进气道总压恢复系数和动能系数均有所降低,而流场畸变指数则显著增大.在三种形状侧向支柱中,采用两端削尖支柱形状的进气道的性能最优.攻角的存在也在一定程度上降低了进气道性能.