牙轮钻头的频繁启动以及振动工况直接影响单金属密封的可靠性和工作寿命。基于热-流-固-动耦合场,建立了复杂工况下单金属密封瞬态启动动力学模型,采用有限差分法和Newmark法联合求解润滑方程和动力学方程,考察钻头转速和轴向激励对单金属密封动态密封性能的影响,结果表明:随着钻头不断启动至恒转速阶段,高压(p0=30 MPa)下单金属密封端面液膜沿径向始终呈发散型分布,端面温升在轴向激励下振荡增加至稳定波动,瞬时泄漏率呈正负交替波动状态,幅值远大于稳态泄漏率幅值,特别是当泄漏率为负值时,外径侧泥浆极易侵入密封间隙;单金属密封动态性能随钻头转速和轴向激励载荷增大而进一步恶化。

干气密封流体膜与密封环间传热模型的合理选取对于准确求解密封温压分布和稳态性能至关重要。在CO2近临界工况下,对比研究了密封环等温模型、绝热模型和共轭热传递模型对超临界CO2干气密封端面温度、压力分布和开启力、泄漏率等稳态性能的影响,探讨了不同膜厚和转速条件下密封环等温模型和绝热模型的适用性,并基于共轭热传递模型研究了超临界CO2和空气介质干气密封的温压分布和稳态性能差异。结果表明:以共轭热传递模型计算结果为基准,密封环等温模型假设适用于小膜厚低速流动工况,不过开启力偏低而泄漏率偏高,绝热模型假设适用于大膜厚高速流动工况;相较于空气介质干气密封,超临界CO2干气密封在小膜厚下的温度分布和大膜厚下的压力分布基本接近,不过小膜厚下的温度更低,而在大膜厚下的压力更高。

水力旋流器内径向压力分布规律可根据对应的切向速度分布规律求出，分别针对准自由涡区和强制涡区的不同特点得到静压力的计算公式。对旋流器内某一典型截面的压力分布的理论值和模拟值进行了比较，并进一步对旋流器内的能耗进行了分析，发现旋流器的内部损耗主要集中在溢流管半径以内的区域。

利用计算流体力学软件Fluent对两种入口结构型式旋流管内速度场进行了数值计算。分析了轴流式旋流管和切流式旋流管由于入口结构不同而引起流场的差异,特别强调了入口结构的不对称导致了切流式旋流管内部流场的偏心现象。通过流场对比分析进一步理解了轴流式旋流管分离效率高、能耗低、操作弹性大的主要原因。

利用雷诺应力模型和欧拉—欧拉方法对固液隔膜泵出口球阀的开启压差及压力分布特性进行了理论推导与仿真分析，以纯液相压力特征为基础，进一步研究了多参数下高浓度固液两相流进出口压差的变化规律并相应地建立了压差理论及回归数学模型。研究结果表明，球阀出口压力为1．0 MPa，阀球材质为氟橡胶包覆硬铝质芯时，理论分析所得球阀开启所需压差为3．99×105 Pa，而球阀开启后，模拟得到进出口压差及轴向液动力迅速衰减，低压力区出现于阀座上下顶角间的10 mm 环形阀隙中心区域，其轴向位置随阀口开度增大呈线性下降。当流动介质为高浓度液固两相流时，阀隙内部射流加速段上移至阀座上顶角 z ＝30 mm 处，球阀进出口压差达到了单相流压差的8倍以上，并且得到了各物性和操作参数（阀口开度、固相浓度、混合粘度、入口流量等）对压差...

以 D82-19-2型中比转速离心泵为研究对象，选取导叶喉部面积、叶片数、叶片包角、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口角、叶轮进口直径7个参数为变量，运用正交设计法制定七因素三水平正交方案 L18（37），借助数值模拟方法对泵的性能进行预测，通过分析得到了几何参数对中比转速离心泵性能影响的主次顺序：叶片数对扬程和效率的影响起主要作用，叶片包角对轴功率的影响起主要作用；正交优化方案的数值模拟结果表明，该方案既满足无过载性能的要求，又保持了较高的效率，可为中比转速离心泵无过载设计提供参考。

对D450-60-10型中比转速离心泵进行无过载优化设计,原始方案采用模型换算法设计模型泵进行试验并换算得到原型泵性能,同时利用Fluent模拟得到模型泵和原型泵性能,对泵性能分析后提出基于叶片出口角、叶轮出口直径和叶轮出口宽度等结构参数的3种原型泵优化方案。结果表明：当叶片出口角β2=10°时,与β2=15°相比,功率曲线的拐点更接近额定工况点,且最大功率下降了6.78%,但会牺牲部分扬程;3种优化方案下离心泵都达到了无过载的要求,功率备用系数K均小于1.2;最佳方案（叶轮出口直径D2=0.49m,叶轮出口宽度b2=0.03m,叶片出口角β2=10°）的功率备用系数最低,为1.09,与原始方案相比,扬程和效率分别提高了6.94%、1.95%,为中比转速离心泵无过载设计提供了参考。

基于FLUENT软件利用动网格及UDF技术对内压缩转子式油气混输泵出口球阀进行了动态数值模拟.动态仿真结果表明：随着阀球密度的增加阀球上升速度减慢阀隙压力变化减小;在球阀开启初始阶段阀球受力脉动较大随着开启过程的进行阀球受力逐渐减小且趋于稳定;阀球的升程越高变化梯度越大阀球密度越小升程变化越快.该动态数值模拟更真实的揭示了阀球比重与球阀受力、升程变化的内在规律.

基于FLUENT软件的动网格技术将湍流模型与多相流技术相结合通过计算与分析球阀阀组的结构参数对转子泵出口球阀的运动特性及球阀内部流场特性的影响规律给出了阀球运动参数的变化曲线和球阀内部流场的分布云图.阀座半锥角小于45°时阀球速度、升程变化较大阀隙最大流速较小且变化较快大于45°时阀球速度、升程、阀隙最大流速变化较接近.阀球上下表面压差随阀座半锥角的增大而增大且阀座半锥角大于45°时阀球上下表面压差随介质气液比的增大明显减小.阀座入口直径增大阀球速度、升程及阀隙最大流速变小.阀球速度随时间函数呈现先增大后减小趋势;但当介质气液比增加到0.8、0.9时阀球速度则呈现先减小后增大趋势;随介质气液比的增大阀球速度、升程变化梯度和阀隙开度减小阀隙最大流速增大.气液比小于0.5时流量系数缓慢变化超过

利用FLUENT软件的动网格技术通过对转子泵出口球阀的运动特性及转子泵内部流场进行仿真计算和可视化分析得到出口球阀运动参数的变化曲线和转子泵内部流场的分布情况。仿真分析结果表明：3组球阀的速度、升程、受力随转子的转动呈周期性变化;由于初始条件和边界条件不同所得仿真曲线与球阀运动规律的数学模型计算曲线有所不同但变化趋势是一致的;在转子相互啮合区压力值最小变化梯度最大且最小值随转子的转动而变化。