为解决发酵中大量泡沫导致的工作体积减小、环境污染等问题,研制出一种环保生物发酵除泡器,用纯机械的拉瓦尔结构达到无污染、高除泡效率的目的.通过三维共轭有限体积模拟,比较了传统螺旋式和拉瓦尔式除泡器结构在同等工作条件下的进口流速和负压性能.针对拉瓦尔结构进行了参数分析,利用ANSYS Workbench进行了响应面和敏感度分析,并进行了优化.结果表明相较于螺旋式除泡器,以拉瓦尔结构为核心的除泡器泡沫进口处平均气体流速提高了2~4倍,入口平均负压提高了57~599 Pa;拉瓦尔结构的最佳喉部半径为5 mm,压缩段长度50 mm,扩张段长度85 mm.采用拉瓦尔结构除泡器有望推动生物发酵行业低能耗、零排放,助力"双碳"目标的实现.

超高压柱塞泵缸套在工作过程中承受脉动载荷作用,设计过程中需要考虑其疲劳寿命对可靠性的影响。根据缸套的结构形式和载荷特点,得到了脉动应力的幅值和影响因素。基于自紧增强理论设计了一种分层套接缸套结构,并分析了尺寸参数、材料性能以及过盈量对高压工作状态下内壁面切向应力的影响规律。在不改变缸套外形尺寸以及功能的前提下,以套接尺寸和过盈量为设计变量,以工作状态下缸套内壁最大切向应力等于0为目标,结合响应面法和APDL模型进行优化设计,得到了设计参数组合并验证其输出值的准确性。结果表明选取合适的套接设计尺寸可大幅降低内壁面的切向应力脉动幅值,且平均应力为压应力,进而提高了缸套的疲劳寿命。