间隙密封旋转接头流场特性仿真分析

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单点系泊系统液体旋转接头密封圈实验研究

单点系泊系统液体旋转接头密封圈实验研究

得到了密封圈摩擦扭矩 一油压曲线 的拟 合方程 和液体 旋转接头密封 圈旋 转扭矩的计算 方法 ,为液体旋 接 头的
产品设计提供 了关键数据 。 l l l _ 。 “ 、 - 单点系泊系统 ;液体旋转接头 ;密列圈 ;实验研究
XI ONG Qi n g h a i , M ENG Xi a n g z h i , L YU We i , GAO Qi ,ZH ANG De z h e n。 1 . Di e s e l Ma r i n e Da l i a n L i mi t e d, Da l i a n 1 1 6 6 2 0, C h i n a 2 . S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d Au t o ma t i on , No r t h e a s t e r n Un i v er s i t y, S h e n y a n g 1 1 0 81 9, Ch i n a 3 Co l l e g e o f I n f O r ma t i 0 n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y, Da l i a n Ma r i t i me Un i v e r s i t y, Da l i a n 1 1 6 0 2 6, Ch i n a
。。
L i qu i d s wi v e l i s o n e o f t h e k e y e q u i p me n t i n t h e s i n g l e p o i n t mo o r i n g s y s t e m At p r e s e n t ,i t i s a l l d e p e n d e n t o n

深孔电火花加工间隙流场仿真分析调研报告 (2)

深孔电火花加工间隙流场仿真分析调研报告 (2)

深孔电火花加工间隙流场仿真分析调研报告1.1 课题的背景及研究的目的和意义随着我国制造业的发展,新的材料不断涌现,特别是在近些年开始出现了一些高强度、高硬度的材料,这些材料用普通的机械加工方法加工比较困难,因此被称作“难加工材料”。

随着这些材料应用范围的增加,有时经常需要在这些材料上加工深孔或者小孔,加工的结构也越来越精细化和复杂化。

深孔加工一直是制造业中的难题。

一般认为,直径范围在0.1~2.0mm 之内的孔为小孔,直径小于0.1mm 的孔为微孔,深径比大于10以上的孔为深孔。

传统的机械加工方法很难实现高精度和大深径比的深小孔加工。

目前,较为常用的加工深小孔的方法为特种加工方法,包括电火花加工技术,超声波电火花复合加工技术,激光加工技术,电子束加工技术等。

而电火花加工作为最早以及工艺最成熟的特种加工方法,成为目前在深孔加工中的主要方法。

微细电火花加工(micro Electr ical Discharge Machining ,简称micro- EDM)是利用工具电极与工件(正、负电极)之间脉冲性的火花放电来蚀除多余的金属,使工件达到预定的尺寸、形状及表面质量的加工方法。

由于电火花加工是利用放电时的电热作用对工件进行蚀除,工件与电极之间没有宏观切削力,因此对工件的强度和硬度没有要求,适合在难加工材料上加工高精度、大深宽比的微细结构,现如今在航空航天领域(如飞行器发动机的核心部件带叶冠整体式涡轮盘,微型喷嘴、喷注器等),模具制造领域(如大面积复杂型腔模,模具型芯,压铸模的修复等),表面改性领等领域应用广泛。

现如今深孔在工业生产中应用广泛,但是它的加工工艺却存在迫切需要解决的问题,因为在实际加工过程中要想使所加工孔达到较大的深径比是很困难的。

深孔加工的特点之一是在加工过程中大多数时间为深盲孔加工,而限制所加工孔深径比不能太大的一个重要因素则是电蚀产物滞留在电火花的间隙流场中,导致极间放电状态变差,由于在整个电火花加工过程中,电蚀产物始终存留在工作介质内,所以放电间隙中工作液流场的运动情况将直接影响放电状态,并影响到加工效率与加工质量,因此对电火花加工间隙流场进行研究对增大孔的深径比有着重要的意义。

基于高速旋转的液压间隙密封性能分析

基于高速旋转的液压间隙密封性能分析

是依靠相对零部件配合面之间的微小间隙来防止泄漏[1-3]。
在液压领域,间隙密封一般运用于动密封,如液压泵和液
压马达的柱塞与柱塞孔之间的密封、阀体与阀芯之间的
密封、旋转接头芯轴与外壳之间的密封等。间隙密封在实
际应用中允许存在一定的泄漏量和压力损失[4]。本文以沈
阳某鼓风机厂产品为背景,通过运用Fluent软件仿真,分
seal at different speeds within the range of 0 ~8000 r/min is simulated, and the flow field is analyzed according to the
variation trend of the leakage amount within different speed ranges. By comparing the characteristics of the flow field in
变化会影响流场内部流场分布,不同的转速区间内流场变化规律不同;在一定工况下,4500 r/min转速附近出现最小泄漏。
关键词:液压;高速旋转;间隙密封;仿真
中图分类号:TH 137;TP 391.9
文献标志码:粤
文章编号:员园园圆原圆猿猿猿(圆园员9)09原园080原园3
Performance Analysis of Hydraulic Clearance Seal Based on High Speed Rotation
本文使用的介质为46号液压油,在温度为30 益时,其 动力黏度为0.06 N·s/m2,密度为870 kg/m3。间隙密封各变 量参数如表1所示。
表1 间隙密封各仿真变量参数表
密封长 密封间 密封直 动力黏度/ 转速/ 度/mm 隙量/滋m 径/mm (N·s·m-2)(r·min-1) p1 /MPa p2 /MPa

低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析

低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析

rsac eut s sflo eds naddv l m n fh w pesr s i oz . C ,5f . a .0 r . eerhrsl i ue r h ei n ee p e t el rsue wr n z e [ h 1 g 1tb 1 e ] u f t g o ot o l l i f
c rid o t t su y h efc o h sr cu e p r mee s t te fo a re u o t d t e fe t f t e tu t r a a t r o h w c a a t rsi s f t e pia wil o ze Th l h r ce itc o h s r l s r n z l . e
低 旄 流 喷 嘴流 场 特 性 数 值 仿 真 分 析
欧长劲 , 李 燕, 苏之晓 , 董星涛
30 1 ) 10 4 ( 特种 装备 制造 与先进加 工技 术教 育部/ 江省重点 实验 室( 江工业 大 学) 浙 江 杭 州 浙 浙 ,

要: 针对 以水为单介质流体的螺旋旋流雾化 喷嘴 的流 场特性 , 采用 V F方法, O 建立 了低压旋流喷嘴 内流场的三维 流
动 数 学模 型 。 通过 改 变 旋 流喷 嘴 的螺 旋 体 长度 、 口槽 道 截 面积 、 入 螺旋 升 角 、 旋槽 形状 、 流 室 内锥 角等 不 同的 结 构 参 螺 旋
数 , 雾化喷嘴 的压 力场 、 对 速度 场进行数值 分析仿真 , 得到 了螺旋旋流 雾化喷嘴 的结构参数 对流场特性 的影响规律 。研
究结果对低压旋流喷嘴的设计与开发 具有指导意义。图 l 5表 l l 参 0 关 键 词: 流体力 学; 单流体模 型; 压旋流喷嘴 ; 低 数值分析 文献标 志码 : A 文章编号:0 529 (0 2 0 - 1-6 10 -85 2 1 )40 20 0 中图分类号 :B 2 T 0 1 T 16;Q 5

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真
引 言
用, 其 工作 的 主要 机 理是通 过油 封 与轴 的接触 来 防 止 润 滑油 或其他 介质 的泄 漏 。接触 宽度 和密 封界 面上 接
收稿 日期 : 2 0 1 2 - 1 1 - 0 1 基 金项 目 : 河 北 省 自然 科 学 基 金 项 目( E 2 0 1 1 2 0 2 1 1 5 ) ; 天津市 自然 科 学 基 金 项 目 ( 1 2 J C Y B J C 1 9 6 0 0 )
橡 胶类 材料 在航 天 航 空 、 机 械 以及 汽车 等各 领 域
有 着非常广泛 的应用 。 由于在 变形 过 程 中具 有材 料
非线性 、 几 何非 线性 以及 接触 非线性 的典 型特 征 , 使得
橡胶 类材 料 的有 限元分 析成 为一个 高 度非线 性 问题 。 旋转 轴 唇 形 密封 圈 , 又称 油封 , 因其 成 本 低廉 、 结 构 简单 以及 安装 方便 等 优 点 , 在 工 业 中得 到 了广 泛 应
2 0 0 8 , ( 3 ) : 6 3— 6 6 .
o e l e c t r i c C o n t r o l [ J ] . G a i t &P o s t u r e , 2 0 0 6 , ( 2 3 ) : 4 2 5— 4 2 8 .
S . Q . X i e , P . K. J a m w a 1 . A n i t e r a t i v e F u z z y C o n t r o l l e r f o r
作者简介 : 桑建 兵 ( 1 9 7 4 一) , 男, 河 北邢 台人 , 副教 授 , 博士, 主要从事橡胶类材料 的有 限变形理论及数值模 拟的研究工作 。
c l e l D =1 85 8 3.

《2024年矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究》范文

《2024年矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究》范文

《矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究》篇一一、引言矿用对旋轴流风机是矿山通风系统的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到矿井安全和生产效率。

随着计算机技术的发展,流场仿真分析成为了研究对旋轴流风机性能的重要手段。

本文以矿用对旋轴流风机为研究对象,采用流场仿真分析方法,对其流场特性进行研究,旨在为风机的优化设计提供理论依据。

二、对旋轴流风机的基本原理与结构对旋轴流风机是一种采用双电机驱动、双向旋转的通风设备。

其基本原理是利用电机驱动风机的叶轮旋转,将空气吸入并压缩,然后以一定的速度和压力输出。

矿用对旋轴流风机主要由机壳、叶轮、轴承、电机等部分组成。

三、流场仿真分析方法流场仿真分析是一种基于计算流体动力学(CFD)的技术,通过对流体在风机内部的运动状态进行数值模拟,从而得到风机的性能参数。

本文采用流场仿真分析方法,对矿用对旋轴流风机的流场特性进行研究。

具体步骤包括:建立风机的三维模型、设置边界条件和初始条件、选择合适的湍流模型、进行数值求解和结果分析等。

四、仿真结果与分析通过对矿用对旋轴流风机进行流场仿真分析,我们得到了其内部的流场分布情况。

以下是仿真结果的分析:1. 流线图分析:通过对风机的流线图进行分析,我们可以看到空气在风机内部的流动情况。

在叶轮的驱动下,空气被吸入并压缩,然后以一定的速度和压力输出。

在流线图中,我们可以清晰地看到空气的流动路径和速度分布情况。

2. 压力分布分析:通过仿真分析,我们可以得到风机内部各部分的压力分布情况。

在叶轮的吸入区域,压力较低;随着空气的压缩和流动,压力逐渐升高;在输出区域,压力达到最高。

此外,我们还发现风机内部的压力分布受叶轮的转速、叶片的角度等因素的影响。

3. 性能参数分析:通过仿真分析,我们可以得到风机的性能参数,如风量、全压、静压等。

这些参数对于评价风机的性能具有重要意义。

通过对不同工况下的性能参数进行分析,我们可以得到风机的最佳工作点以及性能曲线。

4. 优化建议:根据仿真分析结果,我们可以为风机的优化设计提供理论依据。

弯接头内部流体流动的数值模拟研究

弯接头内部流体流动的数值模拟研究

弯接头内部流体流动的数值模拟研究摘要:为了研究石油生产和输运过程中出现的含固相颗粒流体对管线内壁冲刷和腐蚀问题,选取了k-ε模型中的RNG k-ε模型对高雷诺数条件下(5.4×105)90°弯接头内的流体流动进行了数值分析,研究考虑了入口平面上湍流的发展情况,选取了具有三阶精度的MUSCL离散格式对流动进行了计算,并对计算结果进行了详细的分析。

关键词:弯接头数值计算冲刷与腐蚀含固相颗粒流体对管线内壁的冲刷、腐蚀或者二者的联合作用在许多工业过程中广泛存在。

含固相颗粒的流体流动到结构尺寸发生变化处或者流动方向发生改变处(如弯接头、弯管等)就会对该处管壁或者工具表面造成冲蚀或者腐蚀,导致管壁或者工具表面材料损失变薄,如不对这一现象充分关注并及时采取相应措施,最终会引发管线穿孔、工具断裂等严重安全问题。

管线冲刷、腐蚀方面的研究同管线内流体的流动息息相关,为此,本文采用数值模拟的方法采用不同的湍流模型对流经某弯接头内部流体流动进行了模拟研究,以期为后续管线冲刷、腐蚀研究提供理论支持。

1弯接头的数值模拟1.1 物理模型及网格划分数值模拟研究中所使用弯管的几何形状及具体尺寸如图1所示。

坐标原点位于图1中的左下角,x、y坐标已经在图中做了指示,z方向垂直纸面向外。

弯管内径D为35.5mm。

流动从左下角进入计算域,首先经过一段长为200mm的水平段,然后经过90°的弯接头区域,最后进入一段长350mm的垂直段。

在垂直段的下游有室内实验所用到的圆柱状传感器(外径6.4mm,居中放置)及其厚度为3mm的挡板。

整个计算域是对称的,为了减少计算的工作量,将整个计算域沿过轴线、且平行于纸面的平面剖分,取z>0的部分作为本次模拟的对象。

采用分区域划分网格的方法对整个模拟对象进行了处理。

模拟对象共划分了四个区域:入口水平段、弯接头段、垂直段和出口段。

垂直段与出口段的差别在于出口段中包含了挡板和传感器,其截面形状不同于垂直段的半圆形。

旋转接头的原理及结构完整版

旋转接头的原理及结构完整版

旋转接头的原理及结构 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】旋转接头的原理及结构有三个油口和车间管路相连接,分别是A口、B口、和Y口中。

三个油口与旋转接头的外壳是静连接的。

外壳和开卷机或卷取机是保持相对不转动的。

心轴的直径小于外壳的直径,其间隙与一般液压缸的缸筒与活塞之间的间隙相当。

由于安装的原因使旋转接头在旋转过程中会产生摆动,两个轴承用于承受外壳摆动时产生的轴向力,并使心轴与外壳之间保持间隙。

旋转密封的材料为耐磨的复合材料或金属材料,旋转密封安装心轴与外壳之间。

旋转密封能承受高压,通常能达到200bar,材料较硬,密封性能不好。

油封是骨架唇形密封,不能承受过高的压力,通常不能超过3bar,但是其在低压高速情况下有很好的密封性,其作用是封闭来自旋转密封的泄漏油。

泄漏油必须在很低压力的情况下被排回油箱中,以保护油封不被损坏。

在泄漏油管上不能安装过滤器。

旋转接头通过最右端的法兰与涨缩缸把合在一起,旋转接头的油口与液压缸的油口对接。

旋转接头的旋转密封主要有两类,复合材料密封和机械密封。

复合材料密封的密封性能相对要好一些,用在液压缸有中间定位的场合。

使用复合材料密封的旋转接头由于密封本身的尺寸较小,可以使旋转接头制作的更加紧凑小巧。

复合材料密封本身的成本也要比机械密封便宜很多。

复合材料旋转密封由两部份组成,由一个PTFE材质的外环和一个NBR材质的O形圈组合而成。

O形圈起到支承外环的作用,使整个旋转密封更容易安装。

外环与旋转接头的外壳之间滑动。

机械密封在理论上可以实现无接触滑动,可以达到很长的寿命。

机械密封的制作比较复杂,精度要求也比较高,相对较贵。

目前采用机械密封的旋转接头国内还没有生产。

下图是德国GAT公司的产品内部结构示意图。

介质从外壳>部件1>部件3>心轴>液压缸。

机械旋转密封套在心轴上,心轴与旋转接头之间的密封用的是上面提到复合材料旋转密封,当机械旋转密封卡死时,机械旋转密封与心轴之间可以存在相对转动,复合材料旋转密封启着保险作用,机械旋转密封与外壳之间的配合与密封也是通过复合材料旋转密封实现的。

封隔器胶筒密封性能有限元分析

封隔器胶筒密封性能有限元分析

2
计算结果分析
压缩式封隔器是通过压缩机构压缩胶筒 , 使之 膨胀改变密封环形间隙从而实现密封。根据它的工 作原理 , 这里重点分析橡胶材料的非线性特性和胶 筒与井壁之间的接触变形特点。选择适合于分析本 问题的有限元单元结构 , 编制有限元参数输入接口 程序; 对胶筒组合进行受力与变形分析; 分析其边界 约束条件以及接触形态 ; 计算封隔器胶筒与套管之 间的接触应力。最后通过分析计算结果得到各主要 因素对封隔器密封性能的影响。 2. 1 加载方式的影响 中心管和套管 上、 下端固 定, 套管 x 轴方向固 定 , 上支撑 环固定, 在下支撑环上加 载 ( 向上加 40 m m 位移, 胶筒外斜角 40#, 摩擦因数取 0. 6) 。 3 个 胶筒上的最大接触应力和压缩距的关系如图 2, 轴 向力和压缩距的关系如图 3, 初封后接触应力分布 规律如图 4a, 改变加载方式( 下支撑环固定, 在上支
计算条件是胶筒和隔环、 中心管的摩擦因数固 定为 0. 1, 从上往下加载 40 m m, 分析胶筒和套管之 间的摩擦因数为 0. 1~ 0. 7 时, 胶筒组合中各个胶筒 上的最大接触应力的变化, 如图 5。
a
从下往上加载
图5
最大接触应力和摩擦因数的关系
第 36 卷
第9期
刘永辉 , 等 : 封隔器胶筒密封 性能有限元分析
在连续介质力学中将橡胶材料称作超弹性材料存在一个用格林硬度表示的应变能函数该函数是一个应变或变形张量的标量函数该标量函数对应变分量的导数就是相应的应力分量各种橡胶的成份千差万别所以通常在公开文献上查不到超弹性材料常数需要用单轴拉伸等双轴拉伸切试验得到的橡胶材料试验数据进行超弹性材料曲线拟合进而选择合适的超弹性材料模型计算模型的建立压缩式密封元件以三胶筒组合居多中间的胶筒比较软主要起密封作用故也称作工作胶筒端的胶筒比较硬主要起保护工作胶筒以防止肩部突出的作用线的剖面建立有限元计算模型三胶筒组合简化的计算模型如图

大口径LNG旋转接头的试验研究

大口径LNG旋转接头的试验研究

大口径LNG旋转接头的试验研究摘要LNG旋转接头是LNG装卸臂的关键部件,它的可靠与否决定着整台LNG装卸臂能否长期稳定运行。

我公司设计制造的大口径LNG 旋转接头通过了严格的静态试验和动态试验的测试,表明此类LNG旋转接头完全符合国际行业规范,完全可以代替进口产品。

关键词LNG;装卸臂;旋转接头;试验0 引言LNG作为清洁能源在中国得到了越来越广泛的应用,据预测未来10年我国每年进口LNG将达到4000万吨,而进口LNG主要通过LNG运输船运输然后在沿海各接收站接卸。

目前我国沿海已运营LNG接收站7座、在建LNG接收站9座,还有13座接收站正在规划中,以每个接收站配备4台大口径LNG船用装卸臂计算,未来10年大口径LNG船用装卸臂需求量约有80~100台,而各接收站辅码头所需小口径LNG船用装卸臂数量更为庞大。

目前大口径LNG船用装卸臂全部依赖进口,每台价格约为1千三百万人民币,如果能实现国产化,此市场前景广阔。

LNG旋转接头作为LNG装卸臂的关键部件,它的可靠性决定着整台LNG 装卸臂能否长期安全稳定运行。

因此实现大口径LNG船用装卸臂的国产化,必须设计、制造出安全可靠的大口径LNG旋转接头。

我公司近年主要从事小口径LNG装卸设备的研发制造,其小口径LNG槽车装卸臂已在深圳大鹏、江苏如东G等多个LNG接收站安全运行了数年。

经过多年的实地调研和小口径LNG旋转接头的设计制造经验,我公司成功研制出了大口径16”LNG旋转接头,并已通过了试验测试。

本文就16”LNG旋转接头的结构、试验等做一介绍。

1 LNG旋转接头的结构旋转接头的结构如图1所示,整体结构为球轴承结构,常温下应采用润滑脂润滑滚道,但由于输送的是LNG(-162℃),为防止滚道内水或水蒸气在低温下结构破坏滚道,因此将滚道两侧设置密封圈使滚道形成封闭的空腔,然后在空腔内通入循环干燥氮气,从1口进入,2口排出,在工作时使滚道始终处在氮气保护中。

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真桑建兵;邢素芳;刘宝会;周婧;卢宸华【摘要】利用橡胶类材料单轴拉伸所得到的应力应变曲线,通过数据拟合确定了Mooney-Rivilin模型的材料参数.建立了旋转轴唇形密封圈的有限元计算模型,模拟了弹簧圈预紧、过盈配合以及在不同的介质压力对旋转轴唇形密封圈密封性能的影响,得到了橡胶密封圈的范·米塞斯应力的分布规律以及唇口处接触应力的分布曲线.研究结果表明:随着介质压力的增加,唇口处范·米塞斯应力随之增加.唇口处接触应力的分布近似为二次抛物线,接触应力的最大值出现唇口尖端处.随着介质压力的增加,唇口处接触应力的应力峰值和接触宽度明显增加,且峰值均大于介质压力,满足旋转轴唇形密封圈的密封条件.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P114-117)【关键词】旋转轴唇形密封圈;Mooney-Rivilin模型;非线性有限元分析;仿真【作者】桑建兵;邢素芳;刘宝会;周婧;卢宸华【作者单位】河北工业大学机械工程学院,天津 300130;河北工业大学机械工程学院,天津 300130;河北工业大学机械工程学院,天津 300130;河北工业大学机械工程学院,天津 300130;河北工业大学机械工程学院,天津 300130【正文语种】中文【中图分类】TH137;TB42引言橡胶类材料在航天航空、机械以及汽车等各领域有着非常广泛的应用[1]。

由于在变形过程中具有材料非线性、几何非线性以及接触非线性的典型特征,使得橡胶类材料的有限元分析成为一个高度非线性问题。

旋转轴唇形密封圈,又称油封,因其成本低廉、结构简单以及安装方便等优点,在工业中得到了广泛应用,其工作的主要机理是通过油封与轴的接触来防止润滑油或其他介质的泄漏。

接触宽度和密封界面上接触压应力的分布是影响油封密封性能的重要参数,但要得到其精确的理论解析解是十分困难的。

随着数值计算方法、材料学以及大型有限元分析软件的发展,使得利用非线性有限元软件对油封在安装和使用中的高度非线性接触问题进行研究成为可能,并取得了一系列研究成果。

《2024年矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究》范文

《2024年矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究》范文

《矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究》篇一一、引言随着煤炭开采深度的增加,对矿井通风设备的需求与日俱增。

矿用对旋轴流风机作为矿井通风系统的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到矿井的安全生产和工人的生命安全。

因此,对矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究显得尤为重要。

本文旨在通过对矿用对旋轴流风机的流场仿真分析,探讨其内部流场的分布特性及性能特点,为风机的优化设计和安全运行提供理论依据。

二、矿用对旋轴流风机概述矿用对旋轴流风机是一种采用双进风方式设计的通风设备,其工作原理是通过双轴驱动,使得风机的叶轮产生旋转运动,从而实现空气的吸入、压缩和排出。

由于其具有结构紧凑、通风效率高、噪音低等优点,被广泛应用于煤炭、金属矿山等地下工程的通风系统。

三、流场仿真分析方法流场仿真分析是通过对流体力学理论及数学模型的应用,模拟风机的实际工作状态,进而研究风机内部流场的分布规律。

本文采用数值模拟方法,运用专业的计算流体动力学软件进行矿用对旋轴流风机的三维流场仿真分析。

具体步骤包括:建立风机模型、设定边界条件、划分网格、求解方程和结果分析等。

四、仿真结果分析1. 内部流场分布特性通过对矿用对旋轴流风机进行三维流场仿真分析,可以清晰地看到风机内部流场的分布情况。

在风机的工作区域内,空气流动呈现出明显的轴向流动和旋转流动的特点。

此外,风机的叶轮附近形成了明显的速度梯度,速度随着与叶轮的距离的增加而逐渐降低。

在叶轮的背风面,存在着一定程度的涡旋区,但总体来说,风机的内部流场分布较为均匀。

2. 性能特点分析通过对仿真结果的分析,可以得出矿用对旋轴流风机的性能特点。

首先,该类风机具有较高的通风效率,能够有效地将新鲜空气引入矿井,并将污浊空气排出;其次,风机的噪音水平较低,对工人的健康和环境的影响较小;最后,风机的结构紧凑,占用空间小,为矿井的布局提供了便利。

五、结论通过对矿用对旋轴流风机进行流场仿真分析,本文得出以下结论:1. 矿用对旋轴流风机内部流场分布均匀,具有良好的通风效果;2. 风机具有较高的通风效率和较低的噪音水平,符合矿井安全生产的要求;3. 通过对仿真结果的分析,可以为风机的优化设计和安全运行提供理论依据;4. 未来可以进一步研究风机的优化设计方案,以提高其性能和降低能耗。

矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究

矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究

矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究矿用对旋轴流风机的流场仿真分析研究随着矿井深度的不断增加,矿井通风对于保障矿工的安全和提高采矿效率变得越来越重要。

而对旋轴流风机作为矿井通风系统中的关键组件,其性能直接影响到整个通风系统的效果。

因此,对对旋轴流风机的流场进行仿真分析研究,对于优化其设计和改善通风效果具有重要意义。

本文以一种常见的矿用对旋轴流风机为研究对象,通过数值模拟方法对其流场进行仿真分析。

首先,结合对旋轴流风机的特点和实际工作条件,建立了相应的数学模型。

模型考虑了风机叶轮的旋转运动、进出口两端的边界条件以及流体的不可压缩性等因素,旨在尽可能真实地反映对旋轴流风机的工作状态。

接着,利用计算流体力学(CFD)方法对模型进行求解。

基于Navier-Stokes方程和动量输运方程,采用有限体积法对网格进行划分,利用Leith和Harlow的交替方向隐式(ADI)算法进行时间推进,并通过SIMPLE算法进行速度-压力耦合求解。

同时考虑到风机叶轮的旋转运动,采用动网格技术来处理边界。

在仿真分析中,我们关注了对旋轴流风机的性能指标,如风机的风压、风量、效率等参数,并关注了风机周围的流动结构。

结果表明,对旋轴流风机的流场与其叶轮的叶片形状、叶片数目、进出口参数等密切相关。

通过对旋轴流风机的流场仿真分析,我们可以得到风机在不同运行状态下的流动规律,为优化对旋轴流风机的设计提供了理论依据。

此外,通过仿真分析,我们还可以发现一些潜在的问题和改进空间。

比如,在风机进出口处可能存在流动的不均匀性,可能导致风机的流量和风压偏离设计目标。

通过调整进出口的设计参数和叶片的形状,我们可以减小流动的不均匀性,并提高风机的整体性能。

综上所述,本文通过数值模拟方法对矿用对旋轴流风机的流场进行了仿真分析研究。

通过模型的建立和求解,我们可以得到风机在不同工况下的性能指标和流动规律,为优化风机的设计和改善通风效果提供了有力的支持。

随着仿真分析方法的不断发展和完善,我们相信对旋轴流风机的流场仿真分析研究将在矿井通风领域扮演更加重要的角色通过数值模拟方法对矿用对旋轴流风机的流场进行了仿真分析研究。

单点系泊原油输送装置旋转接头的静力学分析及密封性能评估

单点系泊原油输送装置旋转接头的静力学分析及密封性能评估

单点系泊原油输送装置旋转接头的静力学分析及密封性能评估郑继平;熊大柱;覃刚;王强;阮业康【摘要】为设计某型原油输送装置旋转接头并校核其强度性能和密封效果,先采用传统方法进行计算,然后用有限元法对其进行仿真分析,获得了旋转接头的综合应力云图、变形云图和密封效果图.结果表明,旋转接头的最大应力小于材料的屈服强度,满足使用要求;最大变形量较小,且发生在非关键部位,满足使用要求;旋转接头的密封面贴合紧密,密封效果良好,不会产生泄漏.%In order to design a type single point anchor petroleum transportation device revolving joint and check the strength performance and sealing effect of the revolving joint, traditional calculation and finite element method(FEM)were adopted to simulate the revolving joint.Results of stress,deformation and sealing effect showed that the max stress, which is less than its yield strength,satisfies the operating requirement;the max deformation, which arises at noncritical position, is very minor and satisfies the operating requirement;the sealing face bands closely,the sealing effect is quite good,and there is no leak.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】5页(P173-177)【关键词】旋转接头;有限元法;强度性能;密封效果【作者】郑继平;熊大柱;覃刚;王强;阮业康【作者单位】武汉船用机械有限责任公司,武汉430084;武汉船用机械有限责任公司,武汉430084;武汉船用机械有限责任公司,武汉430084;武汉船用机械有限责任公司,武汉430084;武汉船用机械有限责任公司,武汉430084【正文语种】中文【中图分类】U662旋转接头是一种具有通流、旋转、防泄漏、泄漏检测等多种功能的装置[1]。

接触式密封间隙内流动模型和密封性能分析胡国良

接触式密封间隙内流动模型和密封性能分析胡国良

接触式密封间隙内流动模型和密封性能分析胡国良发表时间:2019-06-28T08:58:00.317Z 来源:《中国电气工程学报》2019年第4期作者:胡国良1 张家远1 黄伟峰2 李洪平3[导读] 摘要:本文采用解析法和数值法相结合的形式,针对航空发动机常用接触式密封间隙内流动进行求解。

研究了密封端面压力、泄漏量、密封接触力的分布和变化与膜厚关系。

研究表明,密封泄漏量大小与密封间隙及密封间润滑油的粘度有很大的联系;虽然在等温等膜厚的条件下,解析方法和数值方法都能得到正确的解,而解析方法显然更加方便精确(无数值误差),但用解析方法计算在有粘度变化的情况下的端面压强分布是存在一定困难的,此时,建1 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所北京 1000952 清华大学机械工程系北京 1000843 空装驻北京地区第四军事代表室北京 100040摘要:本文采用解析法和数值法相结合的形式,针对航空发动机常用接触式密封间隙内流动进行求解。

研究了密封端面压力、泄漏量、密封接触力的分布和变化与膜厚关系。

研究表明,密封泄漏量大小与密封间隙及密封间润滑油的粘度有很大的联系;虽然在等温等膜厚的条件下,解析方法和数值方法都能得到正确的解,而解析方法显然更加方便精确(无数值误差),但用解析方法计算在有粘度变化的情况下的端面压强分布是存在一定困难的,此时,建立数值模型对密封流场进行分析就会显示出它的优势。

关键词:机械密封密封间隙流场数值模型密封性能1 引言航空发动机作为飞机的心脏,是航空工业的核心技术,也是衡量一个国家军事装备水平、科技工业实力和综合国力的重要标志。

航空发动机相关零部件及其关键技术的研制,是推动航空发动机技术发展必不可少的支柱,而且随之带来的新的经济增长方式和科学技术发展对增强国家综合实力和国际竞争力、加快现代化步伐具有重大意义。

密封是航空发动机的重要部件之一,其性能对发动机燃油消耗率和推重比等有着直接的影响,密封性能退化及其引起的发动机结构故障也是引起飞机计划外更换发动机的重要原因之一。

新型线香机设计及间隙密封流场仿真分析

新型线香机设计及间隙密封流场仿真分析

新型线香机设计及间隙密封流场仿真分析李伟;何毅斌;王彦伟;宋龙;冯晓良;曾亚君;何德【摘要】针对新型线香机在制香过程中缸筒活塞的间隙密封问题,在研究新型线香机制香的基础上,对新型线香机的密封性能进行了归纳,提出了该缸筒活塞装置泄流量的仿真研究,通过采用GAMBIT软件建立缸筒活塞的数学结构模型,利用Fluent 模拟缸简活塞的内部流动,对不同结构的间隙内部流场进行了仿真分析,得出了缸筒活塞间隙密封内压力场的流场分布图.研究结果表明,该缸筒活塞装置的内部流场的间隙密封的密封性能主要受间隙宽度的控制影响,随着压力、密封间隙的增大,泄漏量也随之增加,而缸筒与活塞之间的密封间隙最优化的宽度应控制在0.3 mm以下,可以通过减小密封间隙来减少泄漏量,该结果可对新型线香机的改进优化提供了方向.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2016(033)006【总页数】5页(P713-717)【关键词】缸筒活塞;间隙密封;优化分析;泄漏量【作者】李伟;何毅斌;王彦伟;宋龙;冯晓良;曾亚君;何德【作者单位】武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073;武汉工程大学机电工程学院,湖北武汉430073【正文语种】中文【中图分类】TH136虚拟设计是近年来兴起的一种新兴设计方案和技术[1]。

随着计算机软、硬件技术的快速发展,虚拟现实技术中的虚拟造型装备技术为产品研制提供了一种全新的设计方法和实现途径,在进行产品虚拟设计时,设计人员主要采用三维虚拟设计软件如UG、SolidWorks、ANSYS等为机械产品的创意和设计提供了虚拟的三维环境[2]。

设计人员借助虚拟环境对机械产品进行虚拟加工和评价,进而避免设计缺陷,有效地缩短产品的开发周期,同时降低产品的开发成本和制造成本[3]。

复杂工况机械密封腔内两相流的流场特性分析

复杂工况机械密封腔内两相流的流场特性分析

复杂工况机械密封腔内两相流的流场特性分析任立朝,穆塔里夫·阿赫迈德,高强,罗靖(新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐830047)来稿日期:2012-03-17基金项目:国家自然科学基金(51165043);新疆维吾尔自治区高校科研计划项目(XJEDU2010I15)作者简介:任立朝,(1986-),石家庄,男,硕士,主要从事机械密封结构优化设计及计算流体动力学等的研究;穆塔里夫·阿赫迈德,(1963-),男,新疆,教授,硕士生导师,研究方向机械密封与流体力学1引言高参数波纹管集装式机械密封腔内流体存在着各种不同的相态:全液相密封、似液相密封、似汽相密封、全汽相密封,随着工作介质和工作条件的改变,机械密封腔内流体的相态可以从一种相态转变为另一种相态,机械密封在变工况以及高速、高温、高压复杂工况条件下机械密封腔内流体会变为汽液两相混合状态,进而造成密封环处的高温,带来许多问题:端面间的液膜汽化、密封环的热变形、密封环的热裂等问题,导致密封装置运行失效。

为了保证机械密封长期稳定可靠的工作,必须对密封环采取冷却措施[1]。

应用计算流体动力学(CFD )数值模拟计算理论及方法,采用混合多相流模型对密封腔内汽液两相场的动力学特性进行数值计算,通过求解流体动力学控制方程,得到了冲洗口位置的不同对密封环冷却效果的影响规律,同时可观察各方向、各截面的流体流动情况。

2CFD 基本理论流体流动要受物理守恒定律的支配,基本的守恒定律包括:质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。

流动包含有不同成分(组元)的混合或相互作用,系统要遵守组分守恒定律[3]。

2.1质量守恒方程坠ρ坠t +div (ρu )=0(1)式中:ρ—密度;t —时间;u —速度矢量[3]。

2.2动量守恒方程坠(ρu )坠t +div (puu )=div (μgrad u )-坠p 坠x +S u (2)坠(ρv )坠t +div (pvu )=div (μgrad v )-坠p 坠y +S v (3)坠(ρw )+div (pwu )=div (μgrad w )-坠p +S w (4)其中,grad ()=坠()+坠()+坠(),符号S u 、S v 和S w 是动量守恒方程的广义源项[3]。

非接触式间隙密封旋转接头动力学建模与分析

非接触式间隙密封旋转接头动力学建模与分析

非接触式间隙密封旋转接头动力学建模与分析
李锋;谭晓军;拜云山;朱永清
【期刊名称】《装备环境工程》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】目的:研究非接触式间隙密封旋转接头的动力学特性。

方法针对一种典型的间隙密封旋转接头,建立考虑非线性油膜力、转子旋转运动和浮环振动等因素的系统动力学方程,采用数值仿真分析油膜间隙、转速、密封圈刚度等对转子和浮环运动的影响。

结果间隙越大,转子运动幅值越大,转子与浮环的相对运动位移也越大;随着转速的升高,转子和浮环运动幅值先增大后减小;随着密封圈刚度的增大,转子和浮环的运动幅值先增大后减小。

结论建立的动力学模型可用于分析非接触式间隙密封旋转接头的动力学特性,为旋转接头设计提供了理论方法。

【总页数】5页(P78-82)
【作者】李锋;谭晓军;拜云山;朱永清
【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621999
【正文语种】中文
【中图分类】TJ05;V416
【相关文献】
1.间隙密封旋转接头流场特性仿真分析 [J], 周栋栋;陈奎生;湛从昌;余广
2.非接触式旋转接头的设计 [J], 李强;杨晓京;汤江龙
3.旋转弹仓的刚体动力学建模及运动特性分析 [J], 赵洋;吴茂林
4.受控旋转弹飞行动力学建模和稳定性分析 [J], 甄亭亭;徐鉴;温建明
5.基于高速旋转的液压间隙密封性能分析 [J], 王浩森; 苏东海; 贾高祥
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间隙密封旋转接头流场特性仿真分析周栋栋;陈奎生;湛从昌;余广【摘要】间隙密封旋转接头在高速旋转过程中,密封间隙大小容易受到外界干扰而变化,从而引起接头体和芯轴的磨损以及泄漏量加剧.通过采用CFD技术对内部环形间隙进行仿真,分析了均压槽分布在芯轴表面和接头体内壁面两种不同形式以及芯轴转速对泄漏量的影响,得出了间隙流场内流体压力、速度分布和泄油口的流量.结果显示:间隙流场的压力呈线性分布;均压槽两种不同分布形式对旋转接头的泄漏量无影响,均压槽分布在芯轴表面具有更好的抗磨损作用;旋转接头的泄漏量随着转速的提高而减小.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】3页(P63-65)【关键词】旋转接头;间隙密封;泄漏量;均压槽【作者】周栋栋;陈奎生;湛从昌;余广【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH137旋转接头是一种在360°旋转过程中输送液体或气体介质的密闭连接器,并作为专用机床、深孔钻机、板材卷曲机等机械设备上的关键部件被广泛使用。

为满足现代机械设备高速、高压的使用条件,通常旋转接头采用间隙密封技术。

间隙密封是一种简单而应用广泛的密封方法,它是依靠相对运动零部件配合面间的微小间隙来防止泄漏[1-3]。

均压槽通常在旋转接头间隙密封中,起到保证芯轴与接头体同心的作用,其改变了其密封间隙的结构,同时对泄漏量也有一定的影响[4-5]。

间隙密封旋转接头在实际应用中决定了它允许存在一定泄漏量和压力损失[6]。

对此,通过商用软件Fluent对旋转接头密封间隙内部流场特性进行了仿真分析。

在旋转接头工作过程中,接头体静止不动,芯轴高速旋转,液压油充满两者间微小间隙,产生静压以及减磨自润滑的“膜轴承”效应[2]。

以典型的二通道间隙密封旋转接头为研究对象,选取产生外泄漏的单侧油口压力的环状间隙进行建模,如图1所示。

环状间隙截面,如图2所示。

其参数为:环状间隙内径d= 88mm,高度h=15μm,长度L=30mm,均压槽深h0=0.3mm,进油口压力p1=14MPa,泄油口压力p0=0.5MPa,转速n=(500~2000)r/min。

在Fluent中,建立流场模型,设置进油口为压力入口,压力为14MPa;泄油口为压力出口,压力为0.5MPa。

流动模型为标准k-ε模型,采用Simpler算法进行计算,收敛精度设置为10-5。

3.1 环形流场压力与速度分布3.1.1 环形流场压力分布压力云图及壁面直线压力变化图,如图3、图4所示。

以芯轴表面开有均压槽为例,研究了单侧油口环形间隙流场的压力变化。

从图3和图4中可以看出流体经过环形间隙时,压力呈线性变化,当流体流至均压槽时,由于流场间隙瞬间增大,导致均压槽进出口处流体压力急剧下降;均压槽内环形流场形成的阻力使得流体的比动能转化为热能,流体的比压能不变,故在均压槽内部压力基本保持不变。

3.1.2 环形流场速度分布如图5、图6所示,以芯轴表面开有均压槽为例,分析了单侧油口环形间隙流场的速度分布。

环形间隙沿圆周方向速度矢量图,如图5所示。

环形间隙处速度变化图,如图6所示。

从图5中看出,环形间隙流场的速度沿圆周方向,与芯轴旋转速度方向一致。

从图6中看出,随着环形间隙内流体高度的变化,速度呈现半抛物线变化。

在芯轴表面处,速度最大,在接头体内壁处,速度最小。

由于采用的流体介质为46号抗磨液压油,具有一定的黏性,当芯轴以一定的角速度作旋转运动时,必然带动其周围流体转动[7],使得靠近芯轴表面处流体的速度最大;而接头体是静止不动的,因此靠近接头体内壁面处流体的速度最小。

这也符合牛顿内摩擦定律[8]。

3.2 均压槽分布形式对流速的影响均压槽分布在芯轴表面和接头体内壁面时的流体速度云图,如图7所示。

从图7中可以看出,当均压槽分布在芯轴表面时,均压槽边缘处的流速最大;而当均压槽分布在接头体内壁面时,均压槽边缘处的流速最小。

旋转接头在高速旋转过程中会产生大量的热能,需通过热传导与热对流的方式散热[9]。

当均压槽分布在芯轴表面时,高速流体区域比其分布在接头体内壁面时大,在过流面积相同时,流速越高,流量越大[10],通过对流和传导所散发的热量越多,有利于保持油液黏度的稳定性,使得旋转接头不容易产生摩擦磨损,从而提高旋转接头的使用寿命。

3.3 泄漏量分析不同分布形式均压槽在不同转速下旋转接头泄油口泄漏量变化曲线图,如图8所示。

从图8中可看出,在一定转速下,芯轴表面开有均压槽和接头体内壁面开有均压槽时,泄漏量是一致的,因此两种形式的均压槽分布对旋转接头泄漏量没有影响。

同时,在生产加工方面,芯轴表面上加工均压槽相对于接头体内壁更容易,故在实际应用中,往往将均压槽加工在芯轴表面。

图8还反映了在所研究的速度范围内,随着转速的增大,旋转接头泄油口的泄漏量逐渐减小,泄油口的流量变化与泄油口的速度呈线性比例关系。

故转速越高,泄漏量越小。

(1)芯轴旋转时,旋转接头环形间隙中均压槽内流体压力基本保持不变,均压槽内靠近芯轴表面速度最大,靠近接头体内壁面速度最小,旋转接头环形间隙处,其速度呈半抛物线分布。

(2)均压槽开在芯轴表面比开在接头体内壁面具有更好的散热、抗磨损作用。

(3)随着转速的增大,旋转接头的泄漏量减小,而均压槽的不同分布形式对旋转接头泄漏量没有影响。

为了便于加工,一般将均压槽加工在芯轴表面。

【相关文献】[1]蒋俊,郭媛,曾良才.间隙密封液压缸泄漏量仿真分析[J].润滑与密封,2013,38(7):75-79.(Jiang Jun,Guo Yuan,Zeng Liang-cai.Simulation and analysis of leakage for clearanceseal of hydrauliccylinder[J].Lubrication Engineering,2013,38(7):75-79.)[2]M.De Volder,D.Reynaerts.Development of hybrid ferrofluid seal technology for miniature pneumatic and hydraulic actuators[J].Sensors and Actuators A,2009,152:234-240.[3]X.H.Hao,Y.L.Ju,Y.J.Lu.Experimentstudyontheperformance of the labyrinth sealing displacer for 10 K G-M refrigerator[J].Cryogenics,2011(5):187-191.[4]朱斌,朱路,汪玉杰.新型旋转接头的结构性能及应用研究[J].液压气动与密封,2014(5):65-68.(Zhu Bin,Zhu Lu,WangYu-jie.Thestructureperformanceand application research on thenew rotaryjoint[J].HydraulicsPneumatics&Seals,2014(5):65-68.)[5]唐建光,樊桂萍.一种新型高压、高速旋转接头结构的研究及分析[J].液压气动与密封,2008(3):50-52.(TangJian-guang,Fan Gui-ping.Research and analysisof anew High-Speed and High-Pressure Rotating joint[J].Hydraulics Pneumatics& Seals,2008(3):50-52)[6]姜继海,张冬泉.旋转对称密封缝隙变粘度流体流动特性的分析计算[J].机械工程师,1997(6):7-8.(Jiang Ji-hai,Zhang Dong-quan.Analysis and calculation of rotationally symmetric sealing gap of varying viscosity of the fluid flow characteristics[J].MechanicalEngineering,1997(6):7-8.)[7]马文琦,姜继海,曹健.基于变粘度和油流惯性条件下静压滑环间隙流场特性的研究[J].机械工程学报,2001(7):33-36.(Ma Wen-qi,Jiang Ji-hai,Cao Jian,Zhao Ke-ding.Study of characteristic of hydraulic sliding clearance field with variable viscosity taking account of oil-flow inertia[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2001(7):33-36.)[8]袁恩熙.工程流体力学[M].北京:石油工业出版社,2010.(Yu En-xi.Engineering Fluid Mechanics[M],Beijing:Petroleum Industry Press,2011.)[9]温诗铸,黄平.摩擦学原理[M].北京:清华大学出版社,2012.(Wen Shi-zhu,Huang Ping.Principles of Tribology[M].Beijing:Tsinghua UniversityPress,2012.)[10]Deng Qing-hua,Niu Jiu-fang,Feng Zhen-ping.Study on leakage flow characteristics of radial inflow turbines at rotor tip clearance[J].Science in China (SeriesE:Technological Sciences),2008(8):1125-1136.。

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