波度动压机械密封的性能分析与优化选型

基于质量守恒的空化边界条件建立波形密封端面润滑液膜的理论模型,采用有限元法求解润滑液膜的Reynolds控制方程,获得不同工况参数和几何参数下的密封性能变化规律,并与试验结果进行对比。结果表明：压力和转速增大均会导致泄漏率和液膜刚度增大,动压效应增强,有利于密封运行稳定,但是低压下液膜易发生空化;温度对最小液膜厚度没有影响,对动压效应略有影响,且随着温度升高,动压效应在减弱;波数和波幅增大均会导致最小液膜厚度和泄漏率增大;波数越多,液膜刚度越大,静压效应越强;波幅越大,液膜刚度越小,动压效应越弱;综合考虑泄漏率和密封运行稳定性,波形端面的波数为9,波幅为6.3μm较为合理,更适合于核主泵轴密封运行。     

电磁软接触结晶器内钢液面高度对磁场分布的影响

利用有限元软件ANSYS对软接触电磁连铸结晶器内磁场进行三维数值模拟,分析了结晶器内钢液面高度对磁场及电磁力分布的影响.结果表明:钢液使得磁感应强度集中在钢液的侧表面;当钢液面低于线圈上沿时,钢液中磁感应强度的最大值出现在钢液上表面附近,并沿拉坯方向逐渐递减;当钢液面高于线圈上沿时,随着钢液面的升高磁感应强度的最大值向线圈中部移动;钢液侧表面所受电磁力的分布趋势与磁感应强度的分布趋势基本一致.     

离子膜电解工序的危险源辨识及控制

1 剖析电解工序危险源和危害因素 电解工序危险源和危害因素有:1)火灾:氢气管道、阀门泄漏,电解槽阳极侧泄漏,电解槽阴极侧出口软管、垫片、阴极液出口总管、出口阀门、阴极液循环槽、排放槽泄漏,阳极液及阴极液排放阀门、排放管泄漏,氢气压力调节阀泄漏,阴极旋液分离器阀不严,电源线路老化,报警连锁装置失控;     

V型调节球阀内部流场分析及空化预测

以某型号的V型调节球阀为研究对象,基于计算流体力学数值模拟的方法,采用Mixture混合相模型和Zwart Gerber Belamri空化模型对V型调节球阀三种不同开度下的内部流场进行分析,得到了其压力场分布和速度场分布.研究了阀内流体流动状况,并对阀内发生空化现象的区域以及空化强度进行了初步的分析和预测.分析结果表明:随着阀门开度的增大,阀内负压区后移,流速增大且阀内发生了流动分离;在V型阀口后及阀体后部靠近阀出口处发生了空化,随着开度的增大,空化强度增强.将二维与三维流道模型的数值模拟结果进行比较,定性分析时,两者可得到一致的结论;定量分析时,两者在模拟结果的数值上存在差异,三维模型更具有指导意义.     

泵出型螺旋槽机械密封端面间隙气液两相流动数值分析

针对泵出型螺旋槽气膜密封由于阻塞气压力降低,被密封液相介质进入密封间隙的情况,以密封端面间隙流体膜为研究对象,利用Fluent软件VOF模型模拟阻塞气压力恢复到正常值时端面间隙的流动状况。此时流体膜处于气液两相非稳定流动状态,研究密封端面间气液两相介质分布、压力分布及密封性能随时间的变化规律。结果表明:在假设条件下,内径处阻塞气压力恢复到正常值,流体膜能够恢复成纯气相流体膜;液相介质能增强流体动压效应,增大气相介质流动阻力,降低泵送量;气液两相掺混,改变了气液两相分布、压力分布、泵送量等密封性能,增大了流体膜恢复成纯气相的难度,且在液相介质进入螺旋槽状况下,流动过程中少量液相介质在内径处发生泄漏。     

非完整液膜上游泵送密封特性分析

针对密封端面动压槽数量较少或低速低压密封运转过程,上游泵送密封端面处于非开启状态,提出一种能有效润滑密封表面并减少泄漏量的非完整液膜上游泵送密封。利用Fluent流场分析软件,建立了非完整液膜上游泵送密封模型,对比分析了非完整液膜上游泵送密封和接触式机械密封的液膜承载能力和端面润滑特性;研究了在不同工况和动压槽深度情况下,非完整液膜上游泵送密封的液膜承载能力和动压开启效果的变化规律。结果表明:非完整液膜上游泵送密封的液膜承载能力随着工作压力和转速的增加而增加,动压开启效果随着工作压力的增大而减小,转速的增加而增加;液膜承载能力和动压开启效果随着膜厚的增加而减小。     

低比转数离心泵内流场的PIV试验研究

为了揭示低比转数离心泵内部流动特征,采用粒子图像测试(PIV)技术对3个工况6个不同相位离心泵内的流动情况进行了试验研究,获得了泵内的动压及速度矢量的分布情况.试验结果表明:设计工况下,不同相位叶轮各流道内的动压分布基本一致,且随着半径的增加,动压值也有所增加;在t=0和t=2T/6相位,相位不同工况w/u比值的最大值靠近吸力面处,而在t=4T/6相位,最大值出现在流道中间区域,这说明隔舌对于流道内的速度分布有较大影响;随着流量的增加,蜗壳内的绝对速度也随之增加,在同一工况的不同相位,蜗壳内的速度基本相同.     

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。     

螺杆泵内部压力分布规律研究

利用有限元方法建立螺杆泵二维模型,分析螺杆泵压力传递规律,计算螺杆泵在不同压差下的接触压力,得出临界接触压力曲线.利用临界接触压力曲线分析螺杆泵内部的压力分布规律.结果表明:螺杆泵密封腔之间的接触压力随着密封腔之间压差的增加而增加,但接触压力比压差增加速度慢,存在一个临界接触压力值;不同内压力的密封腔之间的临界接触压力构成了临界接触压力曲线,随着内压力的增加临界接触压力减小;螺杆泵内部各密封腔压力值沿着螺杆泵轴向从吸入口到排出口逐渐增加,增加速度逐渐减小,最终达到一个最大值,即此螺杆泵的最大压力值.     

运用单颗粒气溶胶质谱技术研究上海大气重金属(Zn,Cu)污染

使用气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS)对2007年的8月(夏季)和2008年2~3月(冬季)上海大气中的含重金属Zn,Cu颗粒物进行分析.结果表明:冬季的重金属污染比夏季严重,在单位时间内冬季观测到的含铜颗粒物数目是夏季的2倍,夏季没有观测到含锌颗粒物,冬季观测到大量的含锌颗粒物.运用自适应共振理论神经网络算法(ART-2a)对含重金属颗粒物数据进行了质谱分类分析.结果表明,含重金属颗粒物的化学成分都包括大量的有机碳、硫酸盐、硝酸盐和元素碳.夏季含铜颗粒物中同时含有氯.部分颗粒含有两种或多种重金属元素如Pb和Cu,或Pb和Zn和Mn,或Cu和V等.从粒径特征上来看,粒径最小的是含有元素碳的颗粒物,粒径分布最大值在0.4μm,其次是含有有机碳-硫酸盐,硝酸盐,氯的颗粒物,粒径分布最大值在0.5~0.6μm.粒径较大的是多种金属组合的颗粒物,最大值在1μm左右.根据单颗粒质谱特征对含重金属颗粒物进行了源解析:夏季ATOFMS采集的含重金属颗粒物主要来自垃圾焚烧和重油燃烧;冬季ATOFMS采集的含重金属颗粒物主要来自垃圾焚烧和煤炭燃烧以及金属冶炼.     

转轮热回收计算方法及节能分析

以全年时段图的形式直观计算全国各典型地区转轮全年热回收的冷热量.通过计算,分析了不同地区转轮的节能效果以及经济效益,建立了转轮热回收计算模型.计算结果表明:转轮冬季回收能量多于夏季,热回收全热能量在我国分布为从南至北逐渐增多;在长江流域地区,冬夏季潜热回收能量相当;全热回收中,冬季高于夏季,约为夏季的2倍.基于全生命周期法,我国大部分地区转轮热回收的投资回收期均为6年以内.     

不同钢丝堆积态下悬索桥主缆除湿性能

主缆除湿系统是悬索桥主缆在设计过程中的重要环节,直接影响主缆在工作中的服役寿命.针对主缆实际形貌特点,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值计算方法,系统研究了主缆内不同钢丝堆积态对主缆内部空气流动特性的影响,并通过南沙大桥(虎门二桥)实桥试验对数值计算结果进行验证.结果表明:通过数值模拟得到均一态的压降和试验实测压降的相对误差低于5％,表明所建立模型的准确性.松散态结构的存在会有效改变缆内横截面上的速度分布,在0.03倍直径处双堆积态下各个孔隙率下的速度增加率达到最大值,相较于单一堆积态缆内速度增加了12.9％;松散态堆积结构的松散程度对缆内的湍动能影响不明显,但是相比均一态堆积结构,双态堆积结构会使缆内的湍流变化更剧烈,湍动能峰值更大;不同孔隙率对于缆内内部的压降分布的影响不明显,相对于均一态在孔隙率为21.5时的双堆积态下最大压降仅减小了26 Pa.     

含蜡天然气孔板式节流阀内蜡沉积特性数值模拟

蜡沉积是含蜡天然气在集输和处理过程中常见的一种问题,会危害到天然气管输系统的高效、安全运行。为分析含蜡天然气在孔板式节流阀内的蜡沉积问题,基于离散相模型,通过自定义函数,建立蜡沉积数值模拟模型,分析传统孔板式节流阀的蜡沉积规律。研究结果表明：节流阀内蜡沉积主要受湍动能与涡流的影响,沉积位置主要出现在喉道出口处以及距喉道出口0.17 m左右的管壁处;管道内颗粒最大沉积量随压力的增加而增加,距喉道出口0.17 m左右的沉积宽度约为0.01 m,当压力增加1 MPa,该处沉积位置向管道出口处移动约0.005 m。其中,管道内最大沉积量与节流孔径呈负相关,与颗粒直径、喉道长度呈正相关。     

夏热冬冷地区太阳辐射对墙体内 热湿耦合迁移的影响

本文首先根据多孔介质热质传递机理,建立以温度和相对湿度作为驱动势的多层墙体热湿耦合传递模型并对其进行验证。基于验证后的模型研究夏热冬冷地区太阳辐射对墙体内热湿分布的影响。以上海为例,分析了该地区夏季和冬季墙体内热湿传递分布情况。结果表明:考虑太阳辐射时,墙体各处的平均温度均比不考虑时更高,相对湿度均比不考虑时更低。不同朝向墙体由于所受太阳辐射强度不同,温度和相对湿度分布也有差异。在夏季,墙体各界面平均温度差和最大温度差从大到小分别为西>东>南>北,平均相对湿度差和最大相对湿度差则相反;冬季,墙体各界面平均温度差和最大温度差从大到小分别为南>东>西>北,平均相对湿度差和最大相对湿度差同样相反。     

双模式消声器气流再生噪声试验与仿真

为探究双模式消声器气流再生噪声,搭建了消声器试验台架,采用双传声器传递函数法和消声器静态传递损失法,在不同进口流速下,测量了双模式消声器在阀门关闭和打开状态下出口端气流再生噪声入射声功率和尾管噪声。试验结果表明,阀门打开时气流再生噪声与尾管噪声均降低,出口端气流再生噪声入射声功率最高下降1.1dB,尾管噪声最高下降2.3dB,直接验证了双模式消声器有助于降低气流再生噪声的特点。在试验基础上,建立了双模式消声器三维模型,通过Fluent有限元软件对消声器内部流场进行数值仿真,获得了消声器内部压力、气流流速及湍动能的分布特性。仿真结果表明,阀门打开时消声器内部压力、气流流速及湍动能均比阀门关闭时低。仿真和试验结果基本吻合。     

6000年前中国古气候的数值模拟

用中科院大气物理研究所的9层大气环流模式IAP9LAGCM模拟了6000年前1月份和7月份我国的古气候，发现6000年前冬、夏季风均比现在要强，东亚季风气候更明显；在华夏文明发祥地的黄河、渭水流域，6000年前夏季降水比现在多，气温与现在相当，而冬季降水则与现在持平，气温甚至还略高。     

基于Fluent的直动式纯水溢流阀内部流场建模与仿真分析

利用Fluent软件对直动式纯水溢流阀内部流场进行了仿真,得到了压力分布、速度矢量分布、紊流动能分布、能量耗散分布图,可以看出阀的进口处压力分布最密、流速大幅增加、紊流动能和能量耗散分布比较密集;分析了结构因素对气蚀腐蚀的影响,阀座及阀芯拐角处负压值低、气蚀严重;分别对阀座拐角处进行倒角、阀芯拐角处进行倒圆,结果表明经过结构优化后的溢流水阀气蚀现象得到明显改善.     

北仑河口水交换能力及物质输运的数值模拟研究

【目的】随着入海污染物的不断增加,北仑河口海域的生态环境保护面临严峻挑战,因此对其水交换能力和物质输运特征进行研究尤为重要。【方法】基于COD调查结果,应用ECOMSED模型模拟北仑河口海域的水交换能力以及夏季与冬季的COD输运特征。【结果】北仑河口海域的水交换半周期为4.5d,水体交换80%的时间约为29d。北仑河口海域夏季两侧的COD浓度比冬季高0.4mg/L,冬季中央区域COD浓度则比夏季高,这一方面与夏季较强的羽状流引起的较强水交换有关,另一方面与该区域冬季存在气旋式涡旋有关。【结论】北仑河口海域的羽状流及环流结构对污染物浓度分布有重要影响。     

兰州市霾日的气候特征

利用1961-2006年的常规气象资料分析了兰州市霾日的气候特征.研究表明20世纪70,80年代兰州市霾日发生较频繁,但整体呈减少趋势,尤其90年代开始大幅下降;兰州的霾日一年内各季均有发生,但主要发生在秋末和冬季,12月份最多,强度最强的霾日也集中在冬季;时次分布上春、夏季8:00出现霾日最多,而秋、冬季14:00最多;一年中霾日数成"U"型分布,与地表气温呈负相关,气温越低,霾日出现的概率越高;风速小于2m/s和日平均相对湿度低于70%也是霾发生的主要气象条件之一.     

开封市近30年强对流天气变化及环流形势特征

利用1981—2010年开封地区五个地面观测站观测资料,对强对流天气包括短历时强降雨、雷雨大风、冰雹、龙卷的气候特征进行统计分析.结果表明:强对流天气出现次数由多到少依次为短历时强降雨、雷雨大风、冰雹、龙卷.开封短历时强降雨自西南到东北逐渐增加,一年中主要出现在4—9月,7、8月为短历时强降雨多发期,极值出现在1996年7月26日开封站,雨量为170.7 mm/h.雷雨大风西部多,东部少,一般出现在每年的春季到夏季,6—7月为雷雨大风高发期.冰雹北部多,南部少,除了冬季外,其他季节均会出现,4—7月为冰雹的多发期.开封龙卷的发生为小概率事件,有记录的龙卷风只有2次,分别出现在春季和夏季.