介质流向对截止阀流场和流阻特性的影响

为探索介质流向对截止阀内部流场和流阻特性的影响,应用SOLIDWORKS软件建立截止阀的三维模型。使用Fluent软件中的有限元法和标准k-ε湍流模型,在不同开度的情况下,采用数值模拟分析的方法,研究不同介质流向下截止阀的流场和流阻特性,分析阀体内部的速度和压力分布规律。结果表明:在两种不同的流向下,阀门的流通能力相差较小;在小开度时,介质高进低出时能够减小阀门的压力损失,在流通高压介质的情况下,高进低出的流向能够极大的减小阀门的关闭力。流场的分析为截止阀的结构设计和优化提供参考。     

螺旋—圆弧组合槽干气密封气膜流场的数值模拟及分析

应用Solidworks软件建立螺旋槽、螺旋—圆弧槽、圆弧—螺旋槽干气密封的三维立体模型,应用Gambit软件对模型划分网格,运用Fluent软件对3种曲线槽干气密封相同工况下的压力、流速、泄漏量进行数值模拟,进而对曲线槽的压力、流速、泄漏量进行分析.结果表明:在相同工况下,螺旋—圆弧槽的动压效果最好,螺旋槽次之,圆弧—螺旋槽最差;螺旋—圆弧槽的出口径向流速最小,螺旋槽次之,圆弧—螺旋槽最大;螺旋—圆弧槽的泄漏量最小,为2.15×10-3 m3/h.     

螺旋槽干气密封润滑气膜阻尼系数的计算及分析

螺旋槽干气密封操作的稳定性和可靠性与其槽型参数息息相关,为优化槽型参数建立气膜轴向和角向阻尼系数的计算模型,利用Maple程序求解阻尼系数的近似表达武,通过动态稳定性分析,获得不同介质压力和转速下的槽型参数.分析结果表明:随着介质压力和转速的增大,气膜阻尼系数增大,得到稳定性最佳的螺旋角数值,且与实验数据基本一致,说明...     

基于CFD的调节阀流场数值模拟与实验研究

为了对某国产调节阀进行优化设计,利用CFD方法对其内部三维流场进行数值模拟,根据模拟结果分析了不同开度下调节阀内流场流动特性,得到了速度和压力的可视化结果,计算了不同开度下调节阀流阻系数与流量系数,绘制了调节阀流量特性曲线,最后将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明:随着调节阀开度的增大,流量增大,流阻减小,流量系数增大。数值模拟与实验分析结果吻合程度良好,进一步验证了数值模拟的可靠性,为后续对阀芯的优化设计提供依据。     

新型柱面气膜密封的设计与试验

由于流体旋转机械面临复杂工况与交变载荷,导致其轴端采用的常规密封无法满足工况要求,因此研发一种低泄漏、高稳定与长寿命的密封变得尤为重要。基于浮动环的浮动性以及微槽的动压特性,研制了具有浮动与微槽特性的新型柱面气膜密封。对柱面气膜密封的界面形状进行设计与优化:流线型斜槽、矩形槽、优化流线型斜槽、优化矩形槽;使用3D光纤激光打标机对柱面旋转环进行表面槽型雕刻;搭建试验系统并分析不同工况、槽型下柱面气膜密封泄漏量的变化规律,观察轴套和浮动环表面的擦痕轨迹。试验结果表明:当压力流一定时,随着转速的增加,4种微槽的泄漏量都有所下降逐渐趋于稳定,并且优化槽的泄漏量明显小于原始槽,当转速一定时,压力的上升导致4种槽型泄漏量急剧上升,近乎呈线性分布。     

柱面螺旋槽干气密封微尺度流场数值模拟

针对极端工况下的流体机械动密封问题,提出了新型的柱面螺旋槽干气密封.基于柱面微间隙气膜的结构特性,首先用Solidworks建模软件和Workbench的DM模块联合建立了柱面螺旋槽微尺度气膜模型,其次用专业网格划分软件ICEM CFD独有的block映射技术划分高质量的计算域网格,最后通过CFD流场仿真软件Fluent对微间隙的三维流场进行数值模拟计算,并通过改变工况操作参数,得到相应的泄漏量和浮升力.计算结果表明:在偏心率为0.5时,随着转子的转动,气膜压力升高0.218 MPa,气膜最薄区域的槽根部为压力最大值;流速在气膜最厚区域出现最大值,整体流速与压力呈现反比例分布;对比分析无偏心结构气膜模型,发现没有压力升高现象;浮升力和泄漏量都随转速和压差的增大而增大,对比发现压差对浮升力和泄漏量的影响更大.     

基于二阶滑移边界的螺旋槽干气密封协调优化

应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程,并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜推力和气膜刚度的近似解析式。利用多目标优化方法构建气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,对该目标函数进行近似求解,获得最佳的螺旋槽几何参数值。利用Maple程序计算不同介质压力和转速下的气膜刚度、泄漏量并与试验值进行对比。结果表明,几何参数优化的干气密封样机测试结果与理论计算结果误差较小,运用二阶非线性滑移边界条件计算出的理论值具有较好的精度。     

螺旋槽干气密封稳态微尺度流动场的动压计算

从N-S方程出发,推导了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程.应用PH线性化方法,将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程,引入复函数将复常数偏微分方程变为两个线性实常数微分方程组,并采用小参数迭代法进行求解,近似求得了螺旋槽内气体动压分布的解析解.与相应的实验数据对比,计算结果和实验结果基本符合,为有类似几何参数的干气密封的优化设计提供了参考.     

基于CFD的螺旋槽干气密封端面开孔流场的分析

为了测量静环端面安装传感器开孔对流场气膜压力的影响因子,应用Solidworks软件建立三维螺旋槽干气密封端面气膜模型,包括在动环槽底根径相对的静环端面开孔和不开孔的2种模型建模.在特定工况下,运用Fluent软件对螺旋槽干气密封内部微间隙三维气体流场2种模型以层流模式分别进行数值模拟,得到2种模型的泄漏量,且与试验值...     

上游泵送机械密封液膜刚度的计算与分析

基于N-S方程和连续性方程,并用PH线性化及迭代法,对于上游泵送机械密封两端面间液膜流场的广义雷诺方程进行求解,并利用Maple程序计算在不同转速、压力、螺旋角、槽数、槽深下的液膜刚度。结果表明:随着螺旋角、槽数、槽深(几何参数)的变化,等温不可压缩流体条件下的液膜刚度随之发生变化,并且呈现非线性关系;随着介质压力、转速(工况条件)的增加,液膜刚度也随之增加,且呈线性关系。