试验研究

  • 沿程加热气泡泵流动沸腾特性及影响机理

    杨洪海;段文利;刘思琪;吴轶唯;孔则赟;陈玉萍;黄欣宇;

    气泡泵作为核心部件,为无泵吸收式制冷循环提供驱动力。搭建了沿程加热气泡泵可视化试验平台,以水为工质,着重研究受热提升管内的流动沸腾特性及其影响机理。研究表明,加热功率和沉浸高度是决定气泡泵运行的关键参数。当加热功率较小或入口过冷度较大时,系统稳定性较差,局部时刻出现间歇性断流,液体提升量及蒸汽产生量较少。随着加热功率的增加,蒸汽产生量线性增加,液体提升量先增加而后减少;存在一个最佳加热功率,使得液体提升量最大,在提升管出口观察到搅拌流状态。随着沉浸高度的增加,最佳加热功率随着增加。当沉浸高度较低时,在提升管出口段存在明显的液体回流现象,影响系统稳定性及液体提升量;增加沉浸高度,循环流速及液体提升量随之增加,但蒸汽产生量减少。降低初始压力,有利于增加液体提升量及蒸汽产量。

    2020年10期 v.48;No.580 1-6+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]
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  • 变负荷工况下往复压缩机活塞杆运行轴心轨迹特征提取

    周超;张进杰;张旭东;孙旭;王瑶;

    活塞杆是往复压缩机的核心运动部件之一,一旦发生松动、断裂等故障易导致恶性事故。压缩机运行负荷与故障均会导致活塞杆运行状态的改变,从活塞杆运行数据中提取故障特征需排除压缩机运行负荷的影响。本文分别采用改进的离散点包络与信息熵评估方法,从活塞杆轴心轨迹中提取特征参数,采用流形学习方法进行特征降维后构建负荷敏感特征集,与常规包络方法提取特征进行对比,证明了本文方法提取的活塞杆运行状态特征具有更强的敏感性;进一步应用神经网络构建负荷识别模型,实现了压缩机运行负荷的自动识别,为消减负荷影响,实现变负荷工况下压缩机故障特征提取与诊断奠定了基础。

    2020年10期 v.48;No.580 7-11+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K]
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  • 轴流式流量调节阀工作特性数值模拟研究

    高佳男;李国占;罗献尧;张洪军;

    针对气体低压中小口径管道流量调节,设计了一种新的轴流式流量调节阀,该调节阀套筒开有平行的纵向长条孔,开孔宽度沿轴向变化,使得调节阀具有等百分比流量调节特性。采用计算流体力学(CFD)方法对所设计的调节阀内部流动和流量调节特性进行了仿真分析,得到不同开度和速度条件下内部流场,以及流量系数随阀门开度变化曲线,即流量特性曲线。计算结果表明,所设计的调节阀流量调节特性与设计曲线相符;阀门下游不远处流场趋于平稳,阀门对流动影响比较小。作为一种轴流式调节阀,所开发阀门具有小流量可精细调节、大流量可快速调节的特点,适用于对于流量调节性能要求较高的场合。

    2020年10期 v.48;No.580 12-16+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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设计计算

  • 跨临界二氧化碳离心压缩机叶轮流场计算

    王枭;陈启明;胡四兵;饶杰;常超;

    针对跨临界二氧化碳离心压缩机,采用CFD方法对叶轮流场进行计算。将计算所得叶轮总焓变与试验数据进行对比,验证了计算的准确性与可靠性。分析流场内密度、比热和黏度的分布,得出二氧化碳物性特性在叶轮流场内的表现情况。分析冷凝区域的分布,得出冷凝现象形成的规律及原因,为跨临界二氧化碳离心压缩机叶轮设计提供参考和依据。

    2020年10期 v.48;No.580 17-21+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1828K]
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  • 燃料电池用空压机性能设计与参数优化

    陈培江;洪伟荣;陈德鑫;

    以110 kW燃料电池系统的离心空压机为研究对象,根据需求设计出离心空压机原型。通过CFD对其性能进行仿真计算,并进行流场分析寻找需要优化的结构参数。在参数优化过程中,对三维模型进行参数化建模,运用Kriging近似模型结合灰狼优化算法,以离心空压机功耗最低为目标,对叶片入口安装角、叶片出口安装角、叶片包角以及叶片型线同时进行优化,寻找最优的参数组合。优化结果表明,优化后的离心空压机在满足额定工况要求的情况下,等熵效率提升了3.89%,功耗降低了5.15%,并且喘振裕度提高了8%;在额定流量附近压缩机在压比有一定提升的情况下,功耗仍有所降低,实现了燃料电池系统净输出功率的提高。该研究成果可为燃料电池车用高性能离心空压机的设计提供理论依据。

    2020年10期 v.48;No.580 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K]
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  • 多载荷耦合作用下涡旋压缩机动涡旋盘的应力应变分析

    李超;刘竞中;王海宏;张晓东;

    为了更准确地研究涡旋压缩机动涡旋盘实际运转时的应力应变情况,以某型号的涡旋压缩机为研究对象,分析了实际稳定运行工况下动涡旋盘温度载荷的非线性分布情况。采用ANSYS Workbench有限元分析软件分别计算了动涡旋盘在非均匀热载荷、气体力载荷、惯性载荷单独作用时以及热-气-固3种载荷耦合作用下应力与应变的变化规律。研究表明在气体力载荷单独作用下,动涡旋盘的应力应变与涡旋齿两侧气体压力差有关,压力差越大,形变越大;在惯性载荷单独作用下,最大形变发生在吸气腔最外侧齿顶位置;而热载荷的作用使得涡旋盘的最大形变位置发生了变化,动涡旋盘的最大形变位置由第二压缩腔移至排气腔齿顶。同时,相比于气体力载荷和惯性载荷引起的形变量,热载荷使得总形变量大幅增加,在多载荷耦合作用下最大形变发生在涡旋齿排气腔齿头处。

    2020年10期 v.48;No.580 30-35+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K]
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  • 自流工况下循环泵内非定常流动特性研究

    李忠;周春萍;李猛;周俊杰;江启峰;

    循环泵运行于自流工况时会产生异于常规的内流结构和压力脉动信号。为剖析自流工况下循环泵内流特征和压力脉动特性,采用大涡模拟方法对额定流量下常规工况和自流工况内流进行数值计算和对比分析。研究表明:自流转速随自流流量的增加呈线性递增趋势,考虑叶顶间隙时自流转速的计算误差仅为设计转速的2.41%;自流工况下的主要内流特征为叶轮和导叶压力面流动分离,叶轮表面呈典型的斜流趋势;自流工况下压力脉动的特征频率为叶频,其幅值远大于常规工况;导叶前缘产生的分离涡是破坏导叶内流稳定性的主要原因,非稳定流动结构引起的低频激励主要产生于导叶流道的中后段以及出口区域。研究工作初步揭示了循环泵自流工况下的内流特征和压力脉动特性,为后续循环泵的应用和优化提供了有益的指导。

    2020年10期 v.48;No.580 36-40+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1837K]
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  • 多级离心泵水力性能数值模拟精度影响因素研究

    刘宇宁;王秀勇;刘志远;白小榜;

    为了提高多级离心泵在全流量工况范围内水力性能的预测精度,以试验结果为基准,分别基于RNG k-ε和DDES两种湍流模型进行数值计算,探讨分析了流动是否定常、湍流模型的选取以及叶轮近壁面网格尺度对计算精度的影响。研究结果表明:非定常计算方法在全流量工况范围内的综合计算精度远高于定常计算方法;在相同的网格下,DDES湍流模型的综合计算精度明显优于RNG k-ε湍流模型;减小叶轮的近壁面网格尺度,能够使DDES湍流模型的计算精度进一步提高。

    2020年10期 v.48;No.580 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1747K]
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应用技术

  • 基于二叉树支持向量机的往复压缩机气阀故障诊断方法

    肖军;舒悦;谢传东;刘晓明;刘志龙;

    针对往复压缩机气阀故障,提出一种结合模糊C均值聚类和支持向量机的二叉树多分类诊断方法。首先利用小波包分析提取气阀振动信号不同频段的能量作为故障特征量,然后应用该诊断方法对气阀故障模式进行识别。结果表明,构建的多分类方法对压缩机气阀故障的诊断效果很好,相比传统的多分类器诊断正确率更高。

    2020年10期 v.48;No.580 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1207K]
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  • 高含硫天然气净化装置再生塔底贫胺液泵泵轴失效分析与试验研究

    张杰;闫渊;吴峰;

    某高含硫天然气净化装置再生塔底贫胺液泵频繁发生泵轴键槽开裂、叶轮腐蚀穿孔等问题,严重影响机组复装及装置平稳运行。本文以该泵泵轴为研究对象,对泵轴材质组织开展力学性能试验:如拉伸试验、冲击试验及硬度测试,同步开展泵轴键槽失效部位应力分析,通过分析,判定泵轴及叶轮失效根源为腐蚀疲劳,制定解决方案,避免类似事件再次发生。

    2020年10期 v.48;No.580 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
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技术综述

  • 离心式航空燃油泵研究现状与展望

    王维军;

    随着我国航空工业的蓬勃快速发展、大量先进军用、民用航空装备的列装,航空系统中涉及的力学问题研究在航空技术中起到重要作用。本文以航空燃油泵为例,介绍了航空燃油泵的类型,阐述了不同系统所需的航空燃油泵结构特点及设计方法,分析了离心式航空燃油泵流体动力学、结构动力学、耦合动力学等3个方面的研究现状,结合国内外研究成果和现状对研究趋势展望了离心式航空燃油泵的发展方向。基于模型的系统工程和基于PIV、PADA等可视化流场测试相结合的研究手段是未来离心式航空燃油泵研究的工作重点。

    2020年10期 v.48;No.580 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
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制冷空调

  • 中央空调系统节能改造实践及节能效果分析

    王跃;王成勇;

    针对某集中供冷中央空调系统特点及其在实际运行过程中存在的主要问题,建立了空调节能控制系统,实现了空调系统的远程集中控制和节能优化运行。同时,建立了基期能耗-影响因素数学模型并进行验证。项目实测节能率为23.14%,每年可节约用冷费56.75万,不到1.5年即可收回项目改造成本。本节能改造实践为中央空调系统节能改造提供了参考和借鉴。

    2020年10期 v.48;No.580 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1210K]
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  • 双冷源梯级空调系统的节能率分析

    田向宁;毛颖杰;李翠敏;

    双冷源梯级空调系统是一种采用高、低温冷源共同承担系统负荷的新型空调系统,其通过对冷源系统、冷冻水输送系统、空气处理系统和自控系统等四个子系统的优化设计,实现满足系统要求的前提下尽可能节能的目的。针对目前此类研究缺乏整体性分析的缺陷,对冷源系统、冷冻水输送系统、空气处理系统和自控系统的节能率进行了理论分析,并以此为基础建立了双冷源梯级空调系统总节能率分析方法。与常规空调系统相比,该系统总理论节能率为6.85%~39.67%,节能效果显著。所得结论验证了双冷源梯级空调系统的节能效果,提出的总节能率分析方法为双冷源梯级空调系统的工程应用和进一步研究提供了理论依据。

    2020年10期 v.48;No.580 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1193K]
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  • 低GWP混合工质RE170/R134a用于汽车空调的性能分析

    王乐乐;戴源德;姜毅;方名利;

    当前汽车空调工质R134a存在温室效应指数太高(GWP=1 300)的缺点,亟需寻找环保型工质进行替代。通过前期研究,筛选出混合工质RE170/R134a(90/10)(NCUR02)其ODP为0,GWP为130,环境性能较好。分析比较了NCUR02和R134a的热力性质,并建立汽车空调系统模型分别得到NCUR02和R134a在标准工况和变工况下的循环性能参数,同时利用焓差试验室,试验研究了NCUR02和R134a在4种国标规定测试工况条件下的循环性能。结果表明:NCUR02的温度滑移较小,标准大气压下小于0.1 ℃,且饱和压力线与R134a相近,属于近共沸混合工质;单位质量制冷量约为R134a的2倍,单位容积制冷量与R134a相当,循环性能系数COP比R134a提高了10%左右,工作压力略低于R134a,用于汽车空调系统性能表现更优。

    2020年10期 v.48;No.580 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K]
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  • 复合式热泵系统运行策略的模拟与分析

    王丽娟;李宪莉;杨红;李胜英;吕建;房丽硕;汪磊磊;

    为确定复合式土壤源热泵系统的最佳运行策略,以天津某一高校建筑为研究对象,通过TRNSYS模拟仿真,分析冷却塔辅助土壤源热泵的复合式系统不同运行策略(最高温度控制、温差控制和在同一时间将最高温度控制和温差控制进行耦合的控制策略)下土壤最高平均温度、各主要设备能耗及系统总能耗的变化情况。确定耦合控制法下对应的最优工况点,相比前两种运行策略,运行20年总能耗分别降低了64 499,154 832 kW·h;最终的土壤最高平均温度分别下降了1.41,3.06 ℃。本结果对进一步研究冷却塔辅助土壤源热泵复合式系统的最佳运行策略提供参考。

    2020年10期 v.48;No.580 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K]
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