为研究空调通风系统中因存在三通等局部构件而引起的气流再生噪声产生机理,从声源处对其进行控制,采用声学有限元与计算流体动力学相结合的方法,对分流三通局部管段内气动噪声进行分析,获得了管道内表面气动噪声源的强度及其分布规律。探讨了支管前过渡倾角和支管流量分配比对声源强度与噪声传播特性的影响。研究结果表明:当气流流经分流三通管道时,由湍流运动引起的偶极子声源占主导地位,且主要噪声源位于支管处;在支管入口前增加倾角,可削弱声源强度,减少声波向声场传递的声能量,存在某个最优倾角角度使最大声源强度最低;若仅改变支管流量分配比例,声源强度改变,气动噪声主要声源位置不发生变化。倾角与流量分配比变化会导致管道内流体的非定常涡旋运动改变,从而影响到表面偶极子声源强度与噪声传播。

核主泵的密封性能是钠冷快堆安全评价的重要指标。以某型试验钠冷快堆核主泵为研究对象,提出了一种适用于钠冷快堆核主泵的双端面自泵送机械密封;运用正交试验法设计试验方案,并基于Fluent进行数值仿真模拟,探讨了该机械密封结构参数和工况参数对端面开启力和泄漏率的影响,分析了泵腔氩气零泄漏要求下的密封阻塞流体的压力调节范围。结果表明在试验参数的范围内,槽面宽比和螺旋角对开启力均有影响,且槽面宽比影响更为显著,开启力随着槽面宽比和螺旋角的增大有上升的趋势;槽面宽比对泄漏率影响显著,泄漏率随槽面宽比的增大迅速增大。得到了最大转速和停机工况下阻塞流体压力与泄漏量、开启力的关系式;当泵腔工作压力为0.05MPa时,只要阻塞流体压力不超出0.0528~1.6378MPa区间均能保证密封安全有效。

面对严重的能源与环境问题,开发节能与环保的新技术一直都是国内外特别重视的研究热点。采用自然工质水的高温热泵系统结合了高温热泵与自然工质水的优势,不仅可以有效地回收低品位热能,而且绿色环保,是理想的下一代高温热泵技术。从理论计算以及实验验证两方面对采用自然工质水的高温热泵系统进行了性能分析研究。结果表明,负压条件下蒸发、正压条件下冷凝的水蒸气闭式热泵循环系统是可行的,同时实验结果表明当压缩机吸气温度为80℃,排气饱和温度从117℃提高到133℃,系统压比从3.47升高到5.94时,采用自然工质水的高温热泵系统COP从5.6下降到3.7。其中压缩机的排气饱和温度为120℃,压比为4.2时,热泵系统的COP接近于5,性能优越,在工业生产中具有较大的推广应用价值。

LNG物性参数是LNG接收站模型建立、工艺流程模拟计算及研究必不可少的基础数据。以国外实验数据为基础,采用Aspen HYSYS软件分析评价PR、SRK、LKP、BWRS状态方程对气液相组成、焓、密度等物性参数的预测结果,比选汽液相平衡和热力学参数的计算状态方程,建立了LNG接收站储罐蒸发模型,并比较了四种状态方程的准确度。结果表明PR方程在汽液相平衡计算方面计算精度最高,相对误差为4.70%;LKP方程计算热力学参数最准确,预测误差为2.59%。综合考虑相平衡参数和热力学参数计算精度,PR方程精度最高,预测误差为3.77%。此外,PR方程对LNG储罐蒸发和储罐压力的模拟计算值与现场数据吻合度最好,因此LNG接收站蒸发计算推荐选用PR方程。研究结果对物性参数和LNG接收站蒸发计算状态方程的选择具有借鉴意义。

利用带有长链烷烃的硬脂酸和油酸对球状石墨烯进行表面修饰，得到亲油性褶皱石墨烯球(MCGB)，采用FTIR、SEM等方法对其结构和形貌进行表征；研究了MCGB不同比例添加量在基础油中的分散性能和摩擦性能，并探讨MCGB在润滑油中的润滑机理。结果表明：基础油中添加少量MCGB可以明显改善其抗磨减摩效果，其中添加量为0.010%时效果最佳，但添加过量其减摩性能会失效。

由于具有换热性能突出、制冷剂充注量小等优点,降膜蒸发器已被广泛应用于海水淡化等行业。然而,由于存在液位控制和干斑效应等实际操作问题,在压缩式制冷系统中,降膜蒸发器的设计还需要进一步优化。为解决这个问题,构建了水-水降膜蒸发器的仿真模型。采用有限元方法,获得了沿管程的温度、热流变化情况。对于现有的四管程降膜蒸发器,在80℃蒸发沸腾和0.4kgs^-1的喷淋量下,为获得最大的换热量,进行了详细的模拟计算,基于模型的计算结果,建议采用两管程降膜、两管程满液的液位控制方式。本模型同时给出了沿管程换热时的传热系数分布情况,提出了满液降膜分界线,为后续的降膜蒸发器结构设计优化提供了新思路。

旋转机械装备的密封性能对生产过程的能耗、效率和环保具有重要影响。基于逾渗理论,探讨了接触式机械密封界面空隙状态随动、静环表面分形参数和接触压力变化的规律。研究建立了密封界面单层网格微通道结构模型,指出了密封界面在接触压力作用下表现的逾渗、逾渗点和非逾渗3种状态。根据液体毛细管力和气体Knudsen数,提出了微通道内流体流动判据,分析了密封界面流体的流动阻力和泄漏流量,阐释了接触式机械密封界面泄漏机理。研究结果为接触机械密封优化设计和泄漏控制提供依据。

针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结果表明反向螺旋槽区域易发生液膜空化,周期性分布的空化区会显著影响端面流场,空化区的低压力可将内径侧流体抽吸到密封端面,实现上游泵送。新型正反向螺旋槽端面密封结构结合了反向螺旋槽产生的泄漏控制作用和正向螺旋槽产生的流体动压效应,同时具备良好的上游泵送能力和动压承载能力。

液膜中空化的产生会影响密封润滑性能。基于质量守恒的JFO空化边界条件,建立螺旋槽液膜密封数学模型,采用流线迎风有限元法求解Reynolds控制方程,获得端面空化分布,并通过可视化试验进行了验证。以空化临界转速和临界压力为表征,分析了螺旋槽结构参数对空化特性的影响。结果表明螺旋槽内空化区域呈机翼截面型,且随着转速的增加而变大,随着内径压力的增加而减小,空化周向最大长度位于近槽根处;空化临界转速随着槽数、槽深的增加而增加,随着螺旋角、槽长坝长比、槽台宽比的增加而减小;空化临界压力随各结构参数的变化趋势与空化临界转速相反。通过对各结构参数的合理选择,可实现对空化的有效控制。

根据R290工质的商业冷柜的制冷需求,开发了直线压缩机样机,开展了国标工况下的制冷性能实验研究。实验结果显示,直线压缩机样机在供电电压145V,频率70.2Hz条件下,制冷量为604W,制冷COP为1.42,部分负荷制冷COP会发生一定的衰减,负荷率越低衰减越大,40%制冷量时COP仅为1.02。降低供电频率导致其与固有频率的偏离增大时,制冷量和COP也出现了较大的衰减。功耗分析表明,为提高直线压缩机能效,需要从直线电机的性能系数和降低活塞与气缸配合间隙两方面同时进行优化。