目前,国内外学者针对摆动泵的研究大多是集中于传统的摆动泵,而对于全新摆动泵结构设计方面的研究则相对较少。新型摆动泵存在结构复杂和流量脉动大等问题,为此,基于虹膜机构可变孔径原理,提出了一种结构简单的新型摆动泵模型,并对新型摆动泵进行了运动学分析和内部流场研究。首先,分析了新型摆动泵的工作原理,建立了新型摆动泵的几何模型,并推导出了虹膜机构位移、速度及相应的瞬时流量方程;然后,使用ICEM CFD软件对新型摆动泵进行了网格划分,利用Fluent软件的动网格技术,采用RNG k-ε湍流模型,对新型摆动泵的流体区域进行了数值模拟;最后,采用数值模拟的方式,得到了新型摆动泵内部流场在周期内的压力分布云图、速度分布云图和流量脉动曲线;并通过比对流量脉动曲线,验证了运动学方程的正确性。研究结果表明:新型摆动泵的结构设计是有...

针对全焊接球阀密封性欠佳的问题,以NPS16 Class600型球阀为例,对其密封结构的密封性能进行了理论推导、仿真分析和试验验证,并基于响应面法对密封结构参数进行了多目标优化设计。首先,利用试验设计法(DOE)及响应面法(RSM)建立了密封结构的优化模型,对密封结构进行了静力学分析;然后,搭建了试验平台,进行了密封结构的开口度测试,并根据测试结果对仿真分析结果进行了验证;利用ANSYS软件对浮动球球阀密封结构进行了静力学分析,并研究了球体的直径(d1)、阀座的厚度(D7)、中径(D10)、倒角(DA)对其密封性能的影响;最后,根据响应面优化(RSO)模块对密封结构参数进行了多目标优化设计,进一步验证了其优化效果及密封性能。研究结果表明:D10对最小间隙值(Cmin)的影响显著性最高,d1对最大等效应力(S1max)的影响显著性最高;在密封结构两参数耦合作用下,DA与D7对最小...

某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明,缺少相应的应力应变分析,同时也较难对其进行试验研究。为此,采用动网格方法,建立了流固耦合计算模型,并进行了仿真计算,对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进行了研究。首先,针对某核电厂止回阀原型,建立了阀门及水体模型,并进行了网格无关性验证,确定了其最终的计算模型;然后,使用profile编写了阀板运动控制规则,设置了动网格模型,利用ANSYS单向流固耦合方法,设置了其交界面与约束条件,对止回阀瞬态关闭过程进行了仿真计算;最后,对关阀过程中不同开度的流场速度压力分布和结构场应力变形变化进行了分析。研究结果表明:在止回阀的关闭过程中,阀内流场最大速度在关闭初期为17.87 m/s,并逐步降低至0 m/s;止回阀的最大等效应力和最大变形量分别出现在转轴与阀体连...

针对提高工业汽轮机排汽缸气动性能、改善流场、降低流动损失问题,采用数值仿真方法对一种铸造式工业汽轮机排汽缸进行了详细研究与分析。揭示了工业汽轮机排汽缸内部的流动机理与气动特性,提出了工业汽轮机排汽缸内的典型流场结构;提出了一种表征排汽缸气动性能的热力计算方法,并与西门子公司的实验修正数据曲线进行了对比分析;为逼近排汽缸真实状态下的入口条件,将工业汽轮机三级低压级叶栅与排汽缸进行了联合计算,同时对比分析了排汽缸中肋板等附加结构对气动性能的影响。研究结果表明:多元的旋涡运动是造成排汽缸流动损失的重要方面,排汽缸内部的附加结构会恶化流动,而合理的肋板布置会改善排汽缸出口流场。

针对大型风电机组气动不平衡故障的安全监测问题,对风电机组在气动不平衡故障时表现出的振动特性进行了理论研究,对风电机组在气动平衡和不平衡时机舱不同位置的轴向和横向振动进行了测试。根据测试结果提出了一种基于风轮1P转频振动的在线监测与保护系统,实时监测风轮1P转频振动有效值幅值,采用时间累积的延时报警策略以防止误报。研究结果表明:气动不平衡故障时风轮1P转频振动幅值明显增大,且轴向的振动变化相比横向振动更加明显;所提出的在线监测系统故障断路响应迅速、可靠性高,对保障风电机组稳定安全运行,促进叶片监测诊断技术发展具有重要意义。

针对某型号燃气轮机径向排气扩压器支撑保护罩气动特性问题,基于保护罩原气动型线,结合NACA翼型对其进行了优化,并设计了两种新的气动外形。采用稳态和瞬态数值模拟的方法研究了配有10%、50%、90%这3种不同支撑保护罩的排气扩压器径向高度横截面的马赫数分布,支撑保护罩下游的总压损失系数,排气扩压器的静压分布、静压恢复系、通道涡、出口静熵以及透平末级静叶、动叶尾迹对排气扩压器静压恢复系数的影响。稳态研究结果表明:新设计的两种支撑保护罩气动外形延迟了保护罩表面气流分离,其下游总压损失系数降低,排气扩压器静压恢复系数有明显提升;瞬态研究结果表明:透平末级静叶和动叶尾迹对径向排气扩压器静压恢复系数影响较小。

针对高超声速飞行器起落架舱门密封结构存在的流体泄漏问题,以P型橡胶密封圈为研究对象,采用有限元仿真分析与密封试验相结合的方法,对密封结构的密封泄漏特性进行了研究。首先,准备了待测密封件(橡胶P型密封圈),并依据其固有理化特性以及试验需求与目标,搭建了密封测试用试验器工装与配套控制系统;然后,建立了试验器及P型密封圈的有限元模型,并结合实际工况条件施加了载荷与边界条件,进行了试验器主体的有限元热分析和P型圈的有限元压缩仿真分析;最后,设计了测试方案,在不同压缩率以及不同开孔数目的工况条件下,对各类密封件开展了常温与高温气体泄漏量检测试验。研究结果表明:P型圈的密封性能对压缩率和开孔数的变化较为敏感,在一定压缩率范围内,其泄漏量随压缩率的增大而减小;以恒定方向通入流体,其泄漏量随密封介质开孔数的...

液压打桩锤的核心部件是环形阀组,由于环形阀组在工作过程中受力复杂,易于受到破坏,针对这一问题,对球墨铸铁和35CrMoV两种材料的环形阀组进行了有限元分析和模态分析。首先,针对环形阀组的三维实体模型,分析了其工作原理;然后,结合液压打桩锤的结构进行了仿真边界设定,采用ANSYS软件中的Workbench仿真平台,进行了3种不同工况下的静力学分析和不同材料的模态分析;最后,通过对比分析两种材料环形阀组的应力变形大小及共振频率特征,得出了不同材质和不同工况对环形阀组可靠性影响的规律。研究结果表明:环形阀组的结构强度可以满足使用要求,相比于球墨铸铁,35CrMoV材质的环形阀组变形量最多可减小0.04 mm,可靠性更高;由仿真得到环形阀组结构的薄弱位置,以及1000 Hz~1700 Hz的危险频率区间,这可为环形阀组后续的优化研究奠定基础。

介绍了一种新型的快速锁紧阀，该机构由先导阀和主阀两部分构成，具有响应速度快、高压大流量、无泄漏的特点。首先，建立了快速锁紧阀的数学模型，并进行了线性化分析。其次，基于该模型，通过计算机仿真工具Matlab对其阶跃响应过程进行了分析。仿真结果显示，该新型快速锁紧阀具有非常好的动态特性，响应时间仅为9ms。通过实验获得的阶跃响应特性曲线与仿真结果几乎完全一致，证明了锁紧阀的快速响应特性。

通过对塑料压力管道多角度热熔焊机的基本构成及工作原理的研究，设计出了一基于比例控制的液压系统，使焊接过程的运动用液压控制进行连贯，重点探讨了该液压系统的设计过程与方法，完成了用一个比例阀控制多个液压缸的顺序运动，并把一些机械传动与控制改用液压来代替。与工控机相结合，实现了焊接过程液压传动控制的自动化，提高了工效和焊接质量。试验结果表明，该系统在液压方面能满足焊接过程的自动化，并简化了机械结构。