实际液压系统工作条件一直处于动态演变过程。为了分析变工况后新月形内齿轮泵空化流场的演进规律,提出了一种分布式参数模型,该模型利用动网格技术及两相流模型相结合来模拟齿轮泵中含气油液的流动状况。根据因子水平表及正交表性质设计了正交试验方案,在此基础上计算了不同试验对应的三维内流道模型并获得了流场特性及空化演进规律。结果表明该类型齿轮泵中无明显困油区域,转子区是整个泵内压力最高也是最低的区域;转速一定时,油温对最低压力的影响最大,含气量次之,工作压力的影响可忽略;啮合区中的空化演进规律最为明显,气相整体呈现出先均匀分布,再分散集中,最后又均衡分布的变化规律;压力演变是气相发生运移的根本原因。

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,提出在该区域冷却水腔中建立特殊的结构表面以强化其传热的能力,并建立8种不同的特殊结构表面.采用欧拉多相流以及壁面沸腾换热模型分别对8个不同结构表面的鼻梁区简化流道进行流动传热仿真分析,并设计了流动沸腾试验平台,验证仿真计算的可靠性.在此基础上,研究各种结构表面对表面流动的扰乱程度以及对传热系数的影响,最后进行各结构表面传热能力的综合评价.结果表明:特殊的表面结构对表面湍流强度以及传热系数有不同程度的影响,其中柱体结构表面与两种槽肋结构表面对湍流强度的提升都达4.9倍以上,叉排式柱体结构表面与垂直流向的槽肋结构表面的提升传热系数分别提升了65.9%和57.4%;并且在传热能力的综合评价得到上述3种结构对火力面最高温度降低均达23℃以上.

从对电容传感器的有限元(FEM)分析及仿真入手,提出了求解油、水、气三相流相浓度的插值计算方法,并实现了三相流的定量测量.该方法所需测量参数少,便于实时、在线、连续和非侵入地检测石油多相流中各组分的含量.

建立了全新的用于多相流量计测的单元阻力模型,并在此基础上开发出多相流量计测系统实验样机和配套计测软件.通过自建多相流测试环道上大量的模拟现场工况实验研究,对计测模型进行了评价.实验数据表明:该计测模型可以适用于多相流中不同粘度的液相流量计量;可适用于较宽的气、液相流量变化范围;模型计测误差稳定在可接受的水平,适当延长计测周期可以明显改善计测误差.

本文首先简要介绍了我们自主开发的智能型多相流量计的基本原理,包括气相流量和液相流量计量,以及液相含水率的计量.继而,对工业样机的现场试验条件以及试验结果进行了详细的论述.数据表明:该多相流量计工业样机的液相流量计量相对误差在±8%以内,其中95%以上位于±5%范围内;气相流量计量相对误差在±20%以内,其中67%在±5%以内,88%在±10%以内,98%在±15%范围内;液相含水率绝对误差在±2%以内.该工业样机计量精度可以满足油田生产的需要.

基于多相流理论,考虑空穴现象存在的同时,通过CFD模拟方法,研究润滑油中固体颗粒以及颗粒直径和含量对锥形静压轴承油膜承载能力的影响。结果表明：含有固体颗粒润滑油的轴承油膜轴向承载能力随转速的增大而增大,油膜径向承载能力随转速的变化呈波动状态;在高速转动情况下,轴承油膜轴向承载能力随颗粒直径的增大而增大,油膜径向承载能力变化呈波动状态;当轴承转速为10 000 r/min,颗粒直径为1 nm时,轴承油膜轴向、径向承载能力均随润滑油中颗粒含量的增加而有所提高。

本文着眼于采用蒸发式凝汽器代替传统发电系统凝汽器和冷却塔,以总传热系数αtot最大为目标函数,以总换热量和空气侧压降作为约束条件,以板间距Sa、高度H和长度L为优化变量对其进行了结构优化,编写了板壳蒸发式冷凝器的结构优化程序。优化结果表明,蒸发式凝汽器板间距的选择11～22.5mm,换热板高度0.7～1.6m,长度选择大于7m是合适的;本文优化结果为在L=8m,Sa=22mm,H=0.8m时总传热系数最大为578.3 W/（m^2·℃）;在总传热量一定的情况下,在影响板壳蒸发式凝汽器总传热系数的三个结构变量当中,敏感系数由大到小依次为L〉H〉Sa。

粒子追踪测速即PTV方法是近年来受到较多关注的一种多相流全场测试技术。本文通过文献综述总结了该方法的最新进展,涵盖了其试验装置构成、多相流图像数据的处理、粒子匹配算法的分类及特点等专题内容,着重对粒子匹配进行了讨论。最后结合工程应用实例分析了使用该方法时应注意的问题。

搭建了变截面直立管气泡泵装置试验台，采用无量纲方法定义气泡泵效率，分析加热功率，沉浸比对变截面直立管气泡泵提升性能的影响，并与等量管径（d＝10mm）直管形气泡进行对比分析。试验结果表明在相同沉浸比下，随着加热功率增加液体提升率先增到最大值后逐渐减小；同样气泡泵效率也呈现出类似的变化趋势，不同趋势在于气泡泵效率存在峰值，且峰值随沉浸比的减小逐渐向右移动，最大率值从0．49降低到0．16；而与等量管径直管气泡泵对比中，在沉浸比0．5加热功率P＝350W时，变截面直立管气泡泵提升优势明显，效率高出等量管径直管气泡泵效率9．2％。本文研究成果为变截面提升管气泡泵的优化设计提供了试验依据，拓宽了气泡泵的研究范围。

沉降离心机的旋转部件为柔性轴机构,因此在停车过程中会发生剧烈振动从而导致澄清后的料液与料渣混合在一起,造成料液分离效果降低。对离心机停车过程中的流场进行流体仿真计算,模拟流体在停车过程中的运动形式,分析料液运动方式与排渣情况,从而为离心机的结构设计与操作流程提供可靠的理论的依据。