基于多相流理论高速动车组齿轮箱密封系统分析

为了研究高速动车组齿轮箱密封系统的密封机理,分析润滑油液滴和理想气体混合介质下迷宫密封的密封性能,建立某国产驱动齿轮箱输出端密封系统结构的计算模型,采用Euler-Euler双流体模型,通过数值模拟得到密封系统的内部流场,对比研究转子转速对混合介质下密封内部流场的介质分布影响,分析润滑油液滴体积分数和直径对密封结构泄漏量的影响。研究结果表明:密封间隙的直通效应、润滑油液滴分布于静子腔或转子腔以及空腔所处位置是影响迷宫密封性能的主要因素;随着转子转速的增加,润滑油液滴的泄漏量先上升后下降最后趋于稳定;润滑油液滴体积分数越高,直径越大,泄漏量越大;当液滴体积分数越高时,液滴体积分数对泄漏量的影响越小,呈非线性关系,但泄漏量随液滴直径的增大呈近线性关系增大。     

高造斜率井眼轨迹控制工具实验台架研制初探

本文分析了高造斜率井眼轨迹控制工具在实际工作中载荷、温度、钻压、钻速等可能影响因素。由于台架和真实工况的差异,忽略了井底压力、深度,不做模拟井壁,岩屑可以充分排出。在此基础上提出了一种高造斜率井眼轨迹控制工具试验台架的实现方案,主要由试验台主机、加载系统、循环系统、测试系统以及控制系统等5大部分组成。     

井眼轨迹控制工具减速机构研究

随着定向井和大位移井等复杂结构井的大量出现,井眼轨迹控制工具的作用越来越明显。本文对高造斜率井眼轨迹控制工具中减速机构进行了深入研究:将行星齿轮、蜗轮蜗杆和谐波齿轮三种减速机构进行了对比,最终优选出了谐波齿轮减速机构,并对其工作原理进行了阐述;然后对谐波齿轮减速机构中柔轮进行了结构设计、强度校核和稳定性分析;最后对谐波齿轮减速机构的设计进行了总结,提出了柔轮寿命存在的问题,为高造斜率井眼轨迹控制工具的进一步研究奠定了基础。     

现代井下钻井工具及旋转导向闭环钻井系统

大位移井和复杂井眼轨迹的控制须实现连续旋转井下闭环导向钻井 ,这一需求推动了井眼轨迹控制手段的提高 ,为此 ,探讨了适用于旋转导向闭环钻井的井下工具的发展概况 ,提出了比较可行的井下钻井工具发展和研究方向。研究结果表明 ,应重视旋转导向闭环钻井技术的发展 ,静态式可调偏量机构是井下闭环控制的主要方式 ,应采用直接侧向力法控制钻头轨迹。     

现代井下钻井工具及旋转导向闭环钻井系统

大位移井和复杂井眼轨迹的控制须实现连续旋转井下闭环导向钻井,这一需求推动了井眼轨迹控制手段的提高,为此,探讨了适用于旋转导向闭环钻井的井下工具的发展概况,提出了比较可行的井下钻井工具发展和研究方向。结果结果表明,应重视旋转导向闭环钻井技术的发展,静态式可调偏量机构是井下闭环控制的主要方式,应采用直接侧向力法控制钻头轨迹。     

基于粒子群算法的井眼轨迹优化研究

为了更优更快地对石油工程中的井眼轨迹进行优化,进行了基于改进粒子群优化(PSO)算法的井眼轨迹优化研究.通过对造斜率归一化,推导出目标函数表达式,将问题归结到对式中参数优化问题上来.引入PSO算法,在保持了PSO算法结构简单可行特点的同时,利用惩罚函数方法和叉乘控制项,对基本PSO算法易限入局部极小点周边区域的局限进行了改进.该井眼轨迹模型和相应算法提高了井眼轨迹优化速度.通过对钻井工程中轨迹参数的优化实践,验证了本算法优于基本的PSO算法,较好地实现了对井眼轨迹的优化.     

叶端加不同小翼对Krain离心叶轮气动性能影响的数值研究

为了控制离心压气机叶顶泄漏流,以压比为4.7的Krain低速叶轮为研究对象,将叶尖小翼技术应用到离心压气机中,采用数值模拟对其性能进行分析研究。对3组不同间隙加装不同宽度的小翼,分析了小翼在不同间隙下对于压气机性能及失速裕度的影响,以及不同宽度的小翼对于叶顶泄漏量、泄漏涡结构及轨迹的影响。结果表明:小翼结构可提升压气机的失速裕度,且小间隙下小翼结构对失速裕度的提升效果显著,其中1.0倍宽度小翼的失速裕度增加了8.73%;小翼结构可有效减少叶顶泄漏量,在叶片靠近前缘或尾缘位置加装小翼改善效果显著,泄漏量与小翼宽度成反比关系;小翼结构使得泄漏涡运行轨迹向压力面移动,形成泄漏涡的位置更加远离前缘,泄漏涡强度减弱。     

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.     

DAS组合密封圈密封特性

为了研究工程机械用DAS组合密封圈密封特性及其变化规律,建立密封特性计算模型,使用三次多项式修正密封圈压力油侧接触应力,得到近似油膜压力分布;结合逆解法求解油膜厚度,研究DAS组合密封圈预压缩量、油液压力及活塞杆伸出速度对平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力的影响。研究结果表明:随着预压缩量增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着油液压力的增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着活塞杆伸出速度增大,平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力随之增大。综合考虑各因素对密封件磨损、内泄漏的影响,建议DAS组合密封圈应用于活塞密封时最小压缩量c=1 mm,最大活塞杆伸出速度v=0.1 m/s。     

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。     

某型涡扇发动机滑油压差异常故障分析

针对某型涡扇发动机在试飞中出现的滑油压差异常故障,通过分析发动机润滑系统的工作原理和滑油检查结果,对比该型发动机在外场试飞中出现的滑油压差异常故障,找到了造成发动机滑油压差异常故障产生的根本原因:由于飞附回油系统的回油能力弱,当发动机在高工作状态下时,飞附回油泵不能将飞附机匣中的滑油及时抽回滑油箱,会造成滑油压差下降,甚至低于下限值;滑油压差低会造成发动机内部组件的机械磨损加剧,导致滑油中金属屑增多,回油阻力增大,同时影响调压活门的调压能力,最终导致发动机在非高状态下出现滑油压差下降和摆动超限故障。结合试飞实际提出了故障解决方案,在执行故障解决措施后,试飞验证该发动机再未出现过类似滑油压差异常故障,验证了故障解决措施的有效性。     

时变条件下滑动轴承系统的多物理场耦合分析

针对传统非耦合分析方法无法研究轴颈、油膜与轴瓦之间的相互作用以及普通流-固耦合方法无法真实反应轴承运转工况的问题,提出了一种融合计算流体动力学、流-固耦合和热流耦合的瞬态分析方法,分析了时变条件下轴承系统速度、压力和温度的多物理场耦合,并分析了空化现象的影响,精确计算了恒定载荷下的偏心率和温升场,以及从启动到稳定过程的轴心轨迹.同时,分别考虑腔结构、轴颈转速和载荷对油膜压力、偏心率、温升和气穴的影响,并将计算结果与相关文献的实验结果进行比较.结果表明:所得计算结果与实验结果较吻合;轴承的轴心轨迹呈螺旋形;油腔数目对轴心轨迹、气穴和温升的影响很大.     

一种应用于高含硫气井的智能取垢器系统设计

油气井生产过程中,受地质环境、生产阶段、矿物成分等多种因素综合影响,井筒上易产生垢物堵塞,影响正常生产;而解堵和工艺措施的有效性由能否精准取样井下垢物直接决定.针对高含硫气井井下垢物样本取样需要,设计研制了 一套智能井下取垢系统,介绍了智能井下取垢器的体系结构及工作原理;详细论述了电路板减震结构、取垢弹爪、容垢篮装置以...     

基于流固耦合的防滑差速器内部流场数值分析与优化

为研究某款防滑差速器内部流场分布规律,在流固耦合理论指导下,采用软件仿真的方式对该款差速器内部流场规律进行了研究。首先根据防滑差速器内部结构建立其三维流体域的简化模型,并利用Xflow软件对不同转速、不同油液浸没深度对其内部油液速度稳态波动时间的影响进行了仿真;其次以内部流场先达到稳态平衡为优化目标,以流体域润滑油体积和达到速度稳态平衡所需时间为评价指标,对防滑差速器内部流场分布最优时的浸油深度进行预测,结果显示润滑油浸油深度在-0.03 m时,差速器内部流场分布最优。     

井下可控变径稳定器工作机理及力学分析

石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,旋转导向钻井工具可控制井眼轨迹,但日租费昂贵,使用变径稳定器可有效解决该问题。针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了井下可控变径稳定器,详细介绍了工具的结构组成和工作原理。利用CAE技术对其关键部件进行力学分析;并利用CFD技术计算工具在三种工位时过流压降。综合考虑可变径稳定器受钻井液驱动力、节流套筒及导向体阻力、弹簧弹力等因素,对可调整支撑块进行力学分析,推导出可变径稳定器所受液压压降与工具直径的计算公式,同时实验论证该公式的合理性。该工具与防磨工具配套使用在钻井时可减少钻井时长,大大缩短钻井周期,降低钻井成本。     

活塞环组中润滑油膜边界条件的研究

本文把不同的压力边界条件用于活塞环组润滑油膜的研究,提出了实现各种边界条件的数值计算方法,并将不同情况下膜厚计算值和实测值进行了比较。结果表明,从一个工作循环来看,活塞环组兼有充分润滑和贫油润滑状态下采用半Sommerfeld边界条件的膜厚计算值最接近实测值,且计算工作量也比其它边界条件的小一些。     

Fluid simulation of internal leakage for continuous rotary electro-hydraulic servo motor

The internal leakage has important influence on low speed performance of continuous rotary electro-hydraulic motors, and research on internal leakage is of important significance to improve the motor low speed performance .UG software is adopted to establish a flow field inside a motor , which ignores the gap between the blade and the blade groove , and a motor fluid model in different working conditions is established .Using ICEM-CFD to generate high-quality O-Net mesh for meeting the computing requirements , the flow field inside the motor is simulated using fluid simulation software CFX.Applying reasonable boundary conditions and then solving it , pressure field distribution and the variation rule of internal leakage with different pressure difference in the flow field are obtained when the clearance value of the motor key components is 0.01mm.At the same time the motor ’ s leakage experiment has also been done to verify the validity of the simulation results , which lays a foundation for the study of motor internal leakage effect on the low speed performance .     

电动车辆组合式离合器换挡过程优化控制

针对装配组合式离合器的两挡行星变速器电动车辆的换挡问题,建立了换挡过程动力学模型,选取冲击度和滑摩功作为综合控制目标,考虑换挡过程驱动电机转矩和变速器输出端阻力矩的变化,建立组合式离合器摩擦转矩线性二次型最优控制模型,得到油压最优控制轨迹.选取电机不同油门开度和路面坡道工况,仿真分析了两挡行星变速箱降挡的控制过程.结果表明,所得到的最优轨迹可以有效提高车辆的换挡品质,且换挡品质对电机转矩的变化较变速器输出端阻力矩的变化更为敏感.     

变转速泵控系统建压过程中流量死区特性分析

为揭示泵控系统中液压泵在控制过程中出现流量死区的机理,针对泵控系统在启动和换向过程中必需重新建压的特点,考虑压差流与剪切流导致的液压泵内泄漏以及油液可压缩性,建立包含流量死区的液压泵数学模型.通过分析得到:液压泵流量死区的宽度随液压泵的出口容腔、负载压力、油温和启动加速度的增大而增大,随液压泵排量的增大而减小.为此,以...     

柴油机缸内机油消耗量的仿真计算及影响因素分析

为了降低发动机的机油消耗量,分析了发动机缸内机油消耗的4种主要模式,并以某柴油机为例,通过仿真的方法对某些常用工况下这4种模式的机油消耗量进行了计算,发现其中缸壁蒸发的机油量占了大部分.然后分析了柴油机不同运行工况、第2道活塞环闭口间隙及各道活塞环切向弹力对机油消耗的4种模式的影响规律.结果表明,缸壁蒸发量主要由发动机运行工况决定;第2道环闭口间隙的增大会降低顶环开口窜油量和增大漏气量;活塞环弹力的增加会减小剩余油膜厚度,进而降低顶环甩油及活塞顶刮油量,但同时会增大活塞环与缸套之间的摩擦损失.最后进行了柴油机台架机油消耗量实验,一定程度上验证了仿真计算结果的正确性.