输送管内低温流体滞止状态热力参数数值仿真

研究输送管路中截止阀附近低温流体滞止状态的热力参数变化规律,利用有限容积法建立输送管中低温流体的流动过程及滞止状态的数学模型,对管路几何结构和各种漏热量对于低温流体滞止状态热物性的影响进行仿真计算,分析截止阀前低温流体温度升高的主要原因。研究结果表明:减小管路长度,适当增大管壁漏热量,以及减小阀门漏热量可有效降低阀门前低温流体滞止状态的温度升高幅度,为火箭燃料加注系统的改进及新系统的设计提供了一定的参考。     

单相可压缩流体网络的动态实时仿真

单相可压缩流体网络的严格机理模型是形式复杂的偏微分方程／代数方程组,它不能作为化工、热工仿真培训器的实时动态仿真模型。本文采用的改进的单相可压缩流体网络的动态模型———节点压力模型是常微分方程／代数方程组,它在宏观上描述了单相可压缩流体网络的动态特性。该模型不仅适合整个网络建模,而且适合若干工段构成的子网络的建模。它采用了可变流动阻力系数,能够处理管路阻力与流体流动方向相关的特殊问题。利用基于隐式欧拉法的预估校正法构成的实时仿真算法,达到了化工、热工仿真培训器的实时性要求。     

二维涡旋的Lattice Boltzmann方法模拟

介绍一个流体问题的Lattice Boltzmann并行模拟模型,该模型也是一种细胞自动机模型.用该模型模拟了二维的涡旋现象.利用计算机可视技术,可动态显示流体流动的演化过程,可用于分析、仿真流体流动现象,也可用于设计、优化一些物体与流体接触的边界.     

基于Flowmaster的输水管道泄漏仿真模拟

输水管道泄漏事故时有发生,快速、准确地判断泄漏位置及泄漏量一直是研究的热点。运用Flowmaster仿真软件对输水管道泄漏过程进行模拟,研究了管内流体的瞬变特性,分析了有、无泄漏时,不同阀门关闭时间、泄漏孔大小、泄漏位置等参数对管道瞬变流动规律的影响。结果表明:入口流量以及阀门末端处压力受阀门关闭时间的影响较小;随着泄漏孔径的增大,上游流量和压力曲线的衰减速度逐渐加快,且峰值处二次突变幅值增大;泄漏位置受阀门距离的影响较大,距离越近,压力信号的幅值下降越迅速,衰减速度也会逐渐加快。该仿真结果可为瞬变流泄漏检测提供理论指导。     

不同物性的流体在球阀内流动结构研究

流体的物性参数对其在阀门内流动产生较大的影响.利用数值模拟方法分析不同物性的流体流经不同开度球阀时流动结构的变化情况,探讨流体的物性参数对其通过阀门时流动结构的影响规律.结果表明,不同物性参数的流体均表现出相似的流动结构变化趋势,进一步对比了不同开度下各流体在球阀后产生流动结构(射流与涡旋)的变化,其黏度越高,阀后流动结构的变化越迟缓,速度突变也越小.     

电厂阀门泄漏的计算流体力学仿真研究

目前对电厂疏水管道阀门泄漏多采用基于传热原理的内漏自动检测计算方法,但是已有研究尚未对阀门泄漏时管道内流体的流动和传热进行分析,且对温度测点如何布置以及温度测量的精度要求也缺乏研究。针对以上问题,采用计算流体力学仿真的方法,研究了阀门泄漏时管道内传热和流动情况,分析了不同的管道直径和保温材料对所测温差和泄漏量的影响。研究结果为实时监测阀门附近流量的动态变化,进行工程现场诊断疏水阀门的泄漏故障提供了模型方法和参考。     

基于AMESim的电磁比例换向阀的测试系统仿真与实验研究

以AMESim仿真设计为理论基础,研发了电磁比例换向阀性能测试试验台和基于虚拟仪器及Visual C++软件的自动分析与测试系统,并对该阀的部分静态性能进行了仿真分析,仿真测试的结果表明:AMESim仿真对电磁比例换向阀性能测试试验台提出了合理可靠的设计方案,解决了该阀在安装调试过程中出现的搭载不匹配问题,对试验台的搭建具有重要的指导意义.     

电渗流泵的机理分析

以实现CPU的温度控制、提高微流体的流动速度为目标，对电渗流的机理进行了分析．应用无网格算法对Laplace方程、Poisson-Boltzmann方程、Navier-Stokes方程进行数值求解，得到的数值仿真结果与解析近似解吻合较好．对微直管内的微流体的流动进行了仿真，再现了微流体流动的驱动过程，并讨论了微流体的流动速度与外加垂直电场的电势和ζ电势的相关性．本文的数学模型不仅可以仿真几何形状简单的微直管内微流体的驱动过程，也可仿真几何形状复杂、ζ电势较大条件下的微直管内微流体的流动，为电渗流微泵的设计提供了仿真模型．     

电磁比例多路换向阀在微调区间的静态特性及仿真

根据电磁比例多路换向阀的结构及工作原理,建立其微调区间的静态特性数学模型,并借助MATLAB语言进行计算机仿真.结果表明,电磁比例多路换向阀的微调特性良好,先导阀输入电流与多路阀输出流量接近线性比例关系,有利于工程机械的精确控制.     

控制阀细节分析之阀门导向

控制阀的阀门导向对于流体控制和阀门关闭非常重要,从控制阀导向的设计细节分析入手,看不同厂家对控制阀导向的设计及区别。     

新型气动节流阀的流体仿真分析

提出了一种新型的气动节流阀。为了分析节流阀的流量特性,本文建立了阀体的仿真模型,针对阀芯不同开口度情况下的模型在ANSYS中进行了流体仿真,得到了节流阀内部的流动情况。通过对仿真结果的分析,可知节流阀可以对出口流量进行有效地控制。     

直流式截止阀结构设计及流体场分析

直流式截止阀的流道与流体运动方向成一定角度,对流体流向的破坏程度较小,相应的压力损失比起一般的截止阀也更小.在分析直流式截止阀工作原理的基础上,对其进行结构设计及强度校核,并利用SolidWorks完成三维建模及运动仿真,并提取流道结构导入ANSYS Fluent与CFX中对其进行流体场分析,观察其压力分布、速度分布及流体轨迹,得出直流式截止阀在不同开度下腔内流体状态.与直通式截止阀相比,直流式截止阀具有更小的压力损失.     

多相流下剪切阀连续波发生器水力转矩参数化建模与分析

振荡剪切阀连续波发生器(shear valve continuous wave generators, SVCWGs)具有信号传输速率高、鲁棒性强的特点,具有广阔的应用前景,而对于作用于剪切阀转子的水力转矩规律不明确制约了其发展。目前关于多相流影响下作用于具有任意形状阀口的振荡剪切阀的水力转矩的研究尚不充分,对于水力转矩的变化规律尚不明确。为此,基于流体动量定理,采用有限元方法,建立了分流量负载转矩分析模型,并采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真加以验证,并分析了井深及钻井液性质对于水力转矩的影响。结果表明：作用于振荡剪切阀的水力转矩呈先增大后减小趋势,且方向始终为使通流面积最大的方向;水力转矩随井深的增加略有减小;水力转矩随固相含量和液相密度的增加而增大;钻井液气相含量对水力转矩的影响很小。研究成果可为剪切阀连续波发生器设计提供理论参考。     

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.     

负载力矩对旋转阀转速的影响分析及转速控制研究

旋转阀的转速控制关系到钻井液压力信号的产生。旋转阀负载力矩随旋转角的变化规律是影响转速控制的关键。根据旋转阀转子的受力情况分析了旋转阀负载力矩的组成及影响因素。通过理论分析结合计算流体力学(CFD)仿真分析建立了负载力矩的计算模型。研究表明,旋转阀负载力矩随旋转角呈严重的非线性变化,负载力矩与钻井液流量的平方有关,与钻井液密度呈线性关系,与钻井液黏度无关。负载力矩的非线性特性对旋转阀转速产生严重影响。基于负载力矩的计算模型,采用负载力矩的前馈补偿进行旋转阀转速控制系统的线性化校正,通过转速负反馈形成PID(比例-积分-微分)闭环实现旋转阀转速的快速随动控制。MATLAB/Simulink仿真结果表明,旋转阀转速闭环控制系统具有快速跟随调相脉冲变化的能力;同时对流量测量误差及负载力矩计算模型偏差产生的干扰影响具有较强的抑制作用,可以满足对32 Hz的压力载波进行相移键控(PSK)调制,实现16 bit/s的数据传输速率。     

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。     

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.     

涡轮式水力振荡器结构参数优化及流体仿真

大位移长水平井开发的后期,存在着大摩阻的问题,严重制约钻具向更远目标的快速钻进,在世界范围内引起了广泛关注。水力振荡器是油井开发后期降摩减阻的重要工具。针对该问题提出了一种涡轮式水力振荡器。该水力振荡器通过静阀与转阀流道口之间的相位变化将钻井液的动能转化为周期性脉冲压力,有效地解决了钻井过程中出现的托压和自锁问题。分别对圆形流道口、扇形流道口与正方形流道口进行优化设计,发现正方形流道口的降摩减阻效果最好。运用理论计算与FLUENT流体仿真分析,研究静阀与转阀的运动规律以及流道的尺寸和长度对阀组压降的影响,得到一组最优的阀组尺寸：中间流道口的半径为14.2 mm,正方形外流道口的边长为27 mm,流道长度为30 mm。研究结果表明该结构可以提供0.096～2.96 MPa的稳定脉冲压力。     

钻井液提升阀流量系数的测定

以钻井液作为介质,对锥阀、球阀、板阀3种阀芯4种不同结构的阀座形式在不同开度下的流量、压力进行测量和计算,得出了各种条件下钻井液提升阀阀口流量系数及其规律,并与水压阀阀口流量系数进行对比分析.结果表明:阀座倒角角度和倒角长度对锥阀及球阀阀口流量系数有较大影响,对板阀影响较小;背压存在与否对板阀流量系数变化规律影响较大;与水压阀相比,钻井液提升阀阀口流赶系数略高.