设计了一个二通插装阀控制系统,介绍了该系统设计流程,并对开发的油路块进行了装配试验,解决了该系统在测试过程中的问题,最终优化设计,满足使用要求。

APU(辅助动力装置)是一台带负载压气机的燃气涡轮发动机,由于APU在使用过程中频繁切换工作状态,喘振是其工作过程中一种常见的非定常流动现象,限制了APU的稳定工作范围,影响其运行的可靠性。而防喘控制活门会将压气机多余的高压气体排至大气,防止负载压气机发生喘振。防喘控制活门是一种蝶阀结构,活门在放气过程中产生较大的气动噪声,提出了一种增加消音栅栏的蝶板结构,运用Fluent中FW-H积分方法计算噪声分布,并进行对比验证。研究表明,优化后蝶板结构,对改善气流流场分布和降低气动噪声有着显著效果。

针对某基于ASME标准设计的核电站反应堆压力容器双道金属密封高温法兰的设计需求,给出两种不同结构型式的高温法兰(FF和RF型法兰)的密封预紧载荷和法兰受力校核的计算方法,并对两种不同结构型式法兰的密封螺栓预紧力、螺栓截面、法兰受力等计算结果进行分析比较;另外考虑了高温和低温法兰设计的区别、有无外载荷以及不同密封形式的影响,分别进行了考虑高温、外载荷存在和双道金属线密封的法兰螺栓计算的优化,其设计理念、计算方法可供核电站用其他高温法兰借鉴。

回中作动器在活塞运动时,活塞头上的密封圈需反复通过筒体上的回中小孔,采用传统的橡胶O形密封圈或聚四氟乙烯组合密封圈无法满足活塞组件往复运动过程中对密封件的磨损,会出现密封损伤、内漏量偏大的情况。采用聚醚醚酮材料加工过孔(回中)密封圈,由于聚醚醚酮材料拥有优良的物理机械性能、兼具韧性和刚性,耐疲劳性、自润滑性优良,适用于耐磨耗的场合;同时,密封圈结构采用迷宫型切口,可有效防止油液泄漏。研究结果表明:新型迷宫型过孔密封圈经产品密封性能验证及工程化应用,密封效果良好,内漏量小,满足产品使用需求。

为了研究双排涡流发生器高度参数对风力机气动性能的影响,以NREL Phase VI风力机叶片为模型,采用CFD方法分别对加装单排涡流发生器、不同高度参数双排涡流发生器共10种模型进行模拟,分析其在不同风速、转速下对风力机叶片气动性能的影响。计算结果表明,所有不同高度参数双排涡流发生器在不同转速、来流风速时,均能提升风力机叶片气动性能,改善风力机流场。其中,第一排涡流发生器与第二排涡流发生器高度差越大时,双排涡流发生器整体流动控制效果最好,即最佳高度参数Case 4(第一排涡流发生器高度3 mm,第二排涡流发生器高度9 mm)前低后高组合。同时,最佳高度参数双排涡流发生器和单排涡流发生器相比能进一步延迟流动分离,取得更好的流动控制效果。

为提高纠斜液压缸的密封性能,设计了两种组合密封圈,研究其在不同液压油压力及液压油与泥浆压差下的等效应力、接触应力和摩擦力,并进行模拟实验。结果表明:随着钻探深度的增加,YR和WR形密封圈的最大等效应力、最大接触应力和摩擦力逐渐增大,但YR形密封圈的数值相对较小,接触应力分布相对均匀;压力补偿油箱内外压差对密封圈的性能影响较小,设计使用中可忽略;YR形密封圈的密封性能相对较好。

为了解决某核电机组二次滤网主轴包静密封漏水故障,采用性能测试、力学及有限元分析方法寻找二次滤网主轴包静密封失效原因。研究结果表明,主轴包静密封失效的根本原因是该处密封设计不合理,使得该密封圈运行时承受周期性外力作用,导致密封圈的疲劳老化,最终造成静密封失效。对此,提出了针对性的设计改进,提高了二次滤网主轴包静密封的密封可靠性。

受液压阀门工作状态推力扭矩转换关系的影响,导致阀位开度控制偏差较大。为提高阀门阀位开度的控制精度,提出基于LoRa技术的液压阀门阀位开度控制方法。根据液压阀门的具体结构分析阀门开度控制时的影响因素,以此确定了当前阀门的工作状态,基于分析结果,结合LoRa技术设计用于阀位开度控制的自动化控制方法,确定阀位开度控制流程,基于PI控制原理完成构建模型中的开度控制器设计,并在其中引入OF控制器实施修正PI开度控制器的控制偏差,以此实现液压阀门阀位开度自动化控制。实验结果表明,使用该方法开展阀位开度控制时,控制效果好、性能高。

为了研究水泵水轮机空化对驼峰特性的影响,采用SST k-ω湍流模型和Z-wart空化模型对全流道进行了三维定常数值模拟计算,并分析了不同工况点下尾水管在驼峰区域的水力性能和内部流动状态。研究结果表明,不同工况点下,流量大小会改变尾水管区域液流的流动方向,从而产生偏心涡带使尾水管区域出现不稳定性,造成机组振动和噪声;单相计算结果比空化计算结果更早受到剪切流的影响。来流与壁面射流相互作用产生漩涡,出现回流现象。在速度梯度变化方面,空化计算结果的速度值要比单相的值高,能量损失有所增加。

锥阀作为调压阀在工作过程中受到外部激励作用不可避免的会发生轴向振荡,诱导流场中出现空化现象,空化初生、发展及溃灭与阀芯振荡耦合在一起,导致整个液压系统的压力发生大幅波动。针对这一问题,基于OpenFOAM开源平台二次开发出具有动态重叠网格功能的两相空化流求解器,对阀芯振荡诱导空化现象进行数值模拟,结合实验与数值计算结果得出:阀芯振荡关阀阶段阀腔中油液受到惯性作用向出口流动,产生大范围低压区,在低压影响下促使气核剧烈膨胀,在阀腔下游产生二次空化;阀芯振荡开阀阶段阀口处压力梯度大,压差驱动油液高速通过阀口产生射流,导致阀口处形成射流空化,这将为高性能液压阀的设计提供理论依据。