带金属O形环法兰密封结构的三维有限元分析

借助ANSYS Workbench有限元软件对带金属O形环法兰密封结构进行三维有限元分析,研究预紧工况和操作工况时法兰接触面处的接触压力及应力分布规律.结果表明:随着螺栓预紧力的增加,最大接触压力及最大应力值均增加,最小接触压力减小;操作工况时,随着流体内压的增大,最小应力值基本未发生变化,最大接触压力及最大应力值均减小,且最大接触压力均大于液体内压.     

深海压力补偿电机旋转轴密封性能分析

针对深海压力补偿电机旋转轴用O型橡胶密封圈,根据超弹性体非线性本构理论和接触问题的有限元分析方法,利用ANSYS软件对O型密封圈在不同初始压缩率、不同介质压差情况下的受力情况进行了分析研究,得到相应情况下的Von Mises应力云图及接触压力云图.结果表明:密封圈在压缩安装之后,应力集中在密封圈中部靠近轴和密封槽的地方,最大接触压力位于密封圈与轴及密封沟槽相接触发生挤压的部位,其大小与其初始压缩率及密封压差有关,初始压缩率越大,最大接触压力越大;密封压差越大,最大接触压力越大;在不同的环境压力下,压力补偿电机用O型密封圈的最大接触压力值始终大于其工作压力,保证了密封性能.     

CO2滑片膨胀机热力过程的试验研究

为了提高制冷系统的效率,研制了滑片膨胀机,以替代跨临界CO2制冷循环中的节流阀.利用膨胀机气缸上2只相隔一定角度的压力传感器,获得了工作腔内压力随转角变化的完整曲线(p-θ图),并通过p-θ图分析了膨胀机的内部热力过程.研究结果表明:所研制的滑片膨胀机能够实现连续、稳定的膨胀过程,但严重的内部泄漏使得膨胀过程中的压力下降非常迅速,并导致过度膨胀现象发生;通过在滑片底部设置弹簧,改善滑片与气缸内壁之间的密封,在p-θ图上能观察到膨胀过程趋于理想的情况;在膨胀机的进、出口之间密封圆弧处增加密封条,可以显著提高膨胀机的进、出口压力差,说明该处泄漏得到大幅减少;所研制的膨胀机绝热效率在20%左右,且随转速的改变没有明显的变化,降低高压差下的气体泄漏是今后样机改进的重点.     

弓网离线传导干扰特性的实验研究

为研究传导干扰的时频特性以及接触压力、回路电流、运行速度与传导干扰的幅值及频率的关系,利用自制的实验装置开展了不同工况条件下的弓网离线实验,利用小波分析对不同受流状态时的电流信号进行频带划分处理,获得了传导干扰的分布特性及其与工况条件之间的作用关系.研究表明,传导干扰主要出现在低频段,随着频率的增加干扰程度逐渐减弱.传导干扰的幅值随接触压力、回路电流的增加而减小,随运行速度的增加而增大;传导干扰的频率随接触压力的增加而增大,随运行速度、回路电流的增加而减小.     

深埋曲线钢顶管接触压力现场监测试验分析

为了研究深埋条件下曲线钢顶管接触压力分布和变化规律,以拱北隧道曲线顶管管幕工程为背景,通过对曲线顶管施工现场监测的接触压力进行分析.结果表明:顶进力随顶进距离的增加基本呈线性增长,且中粗砂地层单位面积摩阻力大于砂质黏性土地层;接触压力顶进时发生波动并增大,顶进停止后逐渐趋于平稳,在浮力和顶进力侧向分力作用下,管道顶部和底部的接触压力数值较为接近,且顶部接触压力略大于底部压力,水平位置管道弯曲内侧接触压力小于弯曲外侧;附加接触压力随着掘进面与监测断面距离减小而增加,机头穿过监测断面后,已顶管道水平位置附加接触压力减小,而顶部接触压力由于土拱效应反而持续增长.     

迷宫密封泄漏特性的试验研究

为了研究迷宫密封泄漏特性,设计并搭建了旋转密封试验台,测量了典型迷宫密封在8种压比、5种转速、固定密封间隙下的泄漏量和密封腔室压力.通过数值模拟结果的对比分析,找出了压比、转速对迷宫密封泄漏特性和腔室压力的影响规律.研究结果表明:搭建的旋转密封试验台在迷宫密封泄漏量和密封腔室压力的测量精度上是可靠的;相比于试验结果,数值计算获得的泄漏量和腔室压力的最大相对误差分别为3.25%、3.6%,表明试验与数值结果吻合良好,数值方法可以较准确地预测迷宫密封的泄漏量和腔室压力;相同转速下的流量系数随着压比的提高而增大,小压比下的流量系数增加迅速;相同压比下的转速对流量系数的影响很小,可以忽略;迷宫密封腔室压力系数沿流动方向逐渐减小,密封腔室结构对压力系数影响很大.     

旋涡哨内部流场分析

利用FLUTENT软件对旋涡哨内部流场进行数值模拟,得到旋涡哨内的流场分布特征.结果表明:旋涡哨内部流场变化趋势基本一致,流场分布具有轴对称性,流动轨迹近似为螺旋,从中心沿径向方向压力逐渐增大,合速度先增大后减小.随着腔体直径的增加,在腔体内合速度、切向速度和总压值都减小,而在出口管内合速度、径向速度和总压值增大.而在整个旋涡哨内部轴向和切向速度皆不随腔体直径的增加而变化.     

混流式水泵水轮机密封间隙流动分析

基于N-S方程和RNGk-ε湍流模型,利用CFD软件CFX对含减压管和转轮上冠密封间隙的某水电站原型水泵水轮机进行三维定常全流道数值模拟.分别对上冠密封间隙值为1.5、3.0、4.5 mm时,出力为60%、70%、80%、90%、100%额定出力工况下的原型水轮机进行全流道数值计算,探讨不同转轮上冠密封间隙值对混流式水泵水轮机转轮上冠密封间隙腔、顶盖与上冠间的压力腔流场的影响;分析上冠密封间隙值的大小对机组稳定性的影响.结果表明:在出力相同的工况下,顶盖下压力腔中平均压力随上冠密封间隙值增大而增大;在不同出力工况下,压力腔中平均压力随间隙值变化的程度不同,随着出力的增加变化的程度会增大,而轴向力也会随着密封间隙的增大发生变化.     

液力缓速器变叶片数的三维数值模拟

将液力缓速器动静结合面定义为内部边界,解决了流体出入口在同一平面内的问题.利用Fluent软件对不同叶片数的液力缓速器的内流场进行数值模拟,计算采用雷诺时均方程和k-ε湍流模型,计算结果显示了液力缓速器不同叶片数下的速度分布、压力分布规律,并对流场内部流动进行了分析和研究.结果表明,随着叶片数的增加,进出口面速度的大小有先增大后减小趋势.轴面流道涡旋范围先增加后逐渐减小;而叶片吸力面的低压区逐渐扩大;叶片数为36时压力面的静压分布最均匀.     

迷宫密封泄漏特性影响因素的研究

采用标准k-ε紊流模型和三维RANS方程求解方法,数值研究了密封间隙、压比、转速对典型迷宫密封泄漏特性的影响规律.计算分析了典型迷宫密封在3种密封间隙、4种压比和4种转速下的泄漏特性.研究结果表明:用相对流量系数(转动时的流量系数与静止时的流量系数的比值)与速比(周向速度与轴向通流速度的比值)的函数关系表征泄漏量随转速变化的规律时,存在一个临界速比约等于1.0;低于这个临界速比时,转速对泄漏量的影响不明显;高于这个临界速比时,泄漏量随转速的增大而减小,在很高的转速下(6 000 r/min以上),泄漏量至少减小了5.1%;相同间隙下,泄漏系数随着压比的提高而近似线性增加;相同转速下,随着密封间隙的减小,相对泄漏量逐渐降低.     

螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计

利用三维有限元模型计算螺杆泵在过盈条件下的转子运动轨迹,分析在液压条件下液压力对定、转子相互作用的影响,得到液压条件下转子的运动规律,解释螺杆泵在运行过程中转子运动轨迹发生变化的机制。以改善螺杆泵的运行特性、降低扭矩为目的,提出同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法。结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,延长螺杆泵的使用寿命。     

单螺杆泵采油系统启动扭矩动力学模型研究

单螺杆泵采油系统启动扭矩模型是螺杆泵井提高系统效率、进行故障诊断的理论基础。对启动过程中单螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析，建立了该系统启动扭矩动力学模型。运用经典碰撞理论并考虑杆管非完全弹性碰撞的影响，利用该模型可计算出整个抽油杆柱的运动学和动力学参数。模型在二连油田B18-42井的应用结果表明，启动过程中的扭矩曲线在稳定时的井筒扭矩曲线左右摆动；延长启动时间可降低启动扭矩峰值，有效地解决螺杆泵井瞬时启动抽油杆扭矩过大造成的断杆问题。     

全金属单螺杆泵工作性能的仿真与实验研究

基于计算流体力学(CFD),选用三维瞬态湍流动网格模型,对双头全金属单螺杆泵进行流体仿真分析,编写CG宏函数实现动网格中流域动边界的行星运动,仿真研究不同黏度和转速对泵工作效率的影响,同时对该型全金属螺杆泵在不同黏度和转速下进行实验研究。结果表明:在稠油热采环境中,油液黏度较低(50 m Pa·s),提高转速可以有效改善容积效率和泵效;在稠油冷采环境中,油液黏度较高(50 m Pa·s),提高转速泵效先增大后减小,转速过大会引起定转子接触碰撞频率、油液对转子的正压力以及油液对转子的摩擦阻力的增大,使得泵效降低,容积效率维持在较高水平;该泵更适合于黏度较高液体的输送。     

关于子母叶片泵叶片的受力分析

针对子母叶片泵叶片倾角的选取影响叶片受力的问题,在考虑了子母叶片泵与普通低压叶片泵的结构及油腔供油原理的不同后,对叶片在吸油区受到的液压力、运动惯性力和接触反力进行建模.取一系列叶片倾角的值,仿真出叶片所受接触反力的变化曲线.经分析比较得出:在双作用子母叶片泵中,当叶片倾角为零度时,叶片受力状况最佳.     

齿轮泵主从动齿轮腔压力分布的非对称性分析

在解析齿轮泵工作腔流场分布特点的基础上,主要研究了主从动齿轮腔压力分布非对称现象.以某型号高压齿轮泵为研究对象,通过分析齿轮轴挠度与径向间隙的关系和建立过渡区压力非线性微分方程,对比相应位置的压力值得出主从动齿轮腔压力非对称分布的结论.试验数据表明:额定工况下试验数值与理论值误差小于5.0%,过渡区压力相差4.17 MPa,高压槽末端压力相差1.55 MPa.该研究为高压齿轮泵工作腔压力分布非对称解析及侧板倾覆力矩计算提供了理论基础.     

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。     

泵头体自增强超高压密封技术研究

泵头体自增强通过引入残余应力来提高其结构强度和疲劳寿命.针对泵头体受自增强压力、内腔结构和加工工艺限制,难以实现超高压密封的问题,通过泵头体自增强密封技术特点分析,提出了软硬密封相结合的自紧密封方案.对锥面硬密封进行接触弹塑性有限元计算与分析,得到了最佳半锥角和圆角半径值.并提出泵头体超高压锥面密封的半锥角选择原则:低压确保建立稳定密封,超高压时应具有高结构强度.最后采用缩比模型实验验证了泵头体超高压密封结构合理、密封可靠性、结构强度足够,为泵头体自增强技术提供了超高压密封理论与实验依据.     

双热源作用下螺杆泵定子非稳态温度场数值模拟

为了进一步探讨螺杆泵在油气田开发中出现的高温破坏问题,基于汽车滑移理论,采用单向解耦法,以GLB500和DGLB500螺杆泵为例分析定子温度场分布规律及散热性能,研究不同过盈量、转速下的定子增温。结果表明:螺杆泵定子温度场沿长轴对称分布,最高温度点位于定子橡胶衬套厚壁中心处,考虑摩擦生热时,最高温度点沿短轴方向向定子中心偏移;等壁厚螺杆泵散热性能较好且比较均匀,常规螺杆泵长轴方向散热能力优于短轴方向;不考虑摩擦生热时,定子增温与转子转速正相关,随定转子过盈量的增加呈抛物线趋势增加;在双热源作用下,定子增温随过盈量和转速急剧增加,并且等壁厚螺杆泵表现更为敏感。     

颗粒阻尼对封闭空腔内场点声压影响的试验研究

首次研究了颗粒阻尼对封闭空腔内场点声压的影响。通过推导声压的计算公式,揭示了声压与模态振型之间的联系。通过某轿车车身简化缩小模型的模态试验,研究了其模态振型的构成。并通过在此封闭空腔的低阶振型内相对位移较大的面上布置颗粒阻尼,降低了此封闭空腔内参考点的声压。结果显示,相比无颗粒阻尼,当颗粒阻尼安装于此封闭空腔的第一阶模态振型内相对位移较大的面上时,封闭空腔内参考点的A计权声压级降低程度最大,由104.56 d B降至101.03 d B,下降了约3.4%。     

螺杆泵井电参数工况诊断技术及效益评价

应用电参数进行螺杆泵工况诊断可行性分析的基础上,分别从螺杆泵工况连续监测诊断系统软件的开发、管漏与泵漏区分技术和电参数技术图形分析及电力线载波油井监测系统等方面阐述了螺杆泵井电参数工况的诊断技术,并简要评价了该技术的社会经济效益及其应用前景,填补了机采系统效率评价软件中螺杆泵井评价的空白,为采油系统节能降耗工作提供了一种新方法。