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双螺杆压缩机工作性能测试实验平台搭建及教学应用

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实验技术与管理 2024年第6期41卷 143-150页

作者：王增丽朱澳孙卓辉曲燕中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

为提升“过程流体机械”实验教学的高阶性、创新性、挑战度,设计开发了双螺杆压缩机工作性能测试实验平台。该平台可实现工作性能测试、示功(p-V)图绘制等常规实验,并支持开展变工况调节特性分析以及啮合副型面优化设计验证等研究性实... 详细信息

为提升“过程流体机械”实验教学的高阶性、创新性、挑战度,设计开发了双螺杆压缩机工作性能测试实验平台。该平台可实现工作性能测试、示功(p-V)图绘制等常规实验,并支持开展变工况调节特性分析以及啮合副型面优化设计验证等研究性实验。平台硬件部分根据啮合副型面特征设计了传感器布置方案;软件部分基于LabVIEW软件完成在变载工况下绘制p-V图、计算指示功率及分析效率等数据处理功能。该平台应用于实验教学可为培养学生的工程实践创新能力提供保障。

关键词：双螺杆压缩机性能测试开放探索式 LabVIEW 实验平台

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可视化离心泵汽蚀实验装置研制与教学应用

实验技术与管理 2022年第3期39卷 141-146,152页

作者：王君赵玺皓孙卓辉王增丽崔冬中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 合肥通用机械研究院有限公司压缩机技术国家重点实验室安徽合肥230031

汽蚀对离心泵的性能和寿命影响极大,离心泵汽蚀实验是流体机械类课程的核心内容。该文研制了可视化离心泵汽蚀教学实验装置,采用有机玻璃透明泵盖和半开式叶轮设计加工了被测离心泵,利用频闪仪和高速摄像机实现了对离心泵旋转叶轮内汽... 详细信息

汽蚀对离心泵的性能和寿命影响极大,离心泵汽蚀实验是流体机械类课程的核心内容。该文研制了可视化离心泵汽蚀教学实验装置,采用有机玻璃透明泵盖和半开式叶轮设计加工了被测离心泵,利用频闪仪和高速摄像机实现了对离心泵旋转叶轮内汽蚀过程的全程清晰观测,并开发了实验监测系统。该实验装置能够完成离心泵汽蚀性能曲线测试,且能够拍摄到旋转叶轮内部汽蚀过程中气泡的产生、溃灭和冲击过流部件等现象,有助于更深入地分析汽蚀过程的内在机理,进一步提升教学效果。

关键词：离心泵汽蚀可视化实验装置教学应用

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换热面上结垢过程数值模拟

换热面上结垢过程数值模拟

作者：孙卓辉中国石油大学

学位级别：硕士

污垢广泛存在于工业生产的多种过程中,严重妨碍换热设备的正常运行,造成能源的巨大浪费和惊人的经济损失,是传热界十分关注而又未能完全解决的主要问题之一,对结垢规律的研究已受到人们的广泛关注。本文基于数值方法对CaSO4在换热面上... 详细信息

污垢广泛存在于工业生产的多种过程中,严重妨碍换热设备的正常运行,造成能源的巨大浪费和惊人的经济损失,是传热界十分关注而又未能完全解决的主要问题之一,对结垢规律的研究已受到人们的广泛关注。本文基于数值方法对CaSO4在换热面上的结垢过程展开了如下主要工作: 从数值模拟技术入手,编制了基于二维非结构化同位网格的通用对流换热求解程序,压力校正采用SIMPLE算法,并用显式校正步法对其进行显式校正;并对程序进行了考核。分析CaSO4污垢的形成机理,提出了适用于CaSO4污垢的结晶-颗粒沉积混合污垢模型和根据成核速率计算溶液中悬浮颗粒的浓度的方法。考虑到污垢沉积对流道和换热热阻的影响,针对矩形通道底部换热面上的结垢,提出了主流速度修正和实际热流密度修正的思路,及其采用数值模拟对成垢过程动态模拟的步骤。动态模拟了流经矩形通道的CaSO4过饱和溶液在底部换热面的结垢过程,其中强制对流换热的流场和温度场采用所编制的SIMPLE程序计算,污垢生成采用污垢模型计算。首先,不考虑颗粒沉积的影响,模拟了结晶污垢生成过程,得到了热流量分布、壁面和垢层表面温度、污垢生成速率,进而计算出污垢热阻值,结果与文献实验值基本一致。在此基础上引入颗粒污垢模型,计算了在颗粒沉积-结晶机制共同作用下的CaSO4污垢生成过程,得出考虑颗粒沉积时的平均污垢热阻和不考虑时的比值范围为2.44-5.84;同时表明污垢层的厚度规律为沿来流方向“前薄后厚”,污垢热阻值随时间而增加,增加的幅度越来越小。考察了流体流速、污垢表面温度和溶液过饱和度对结垢行为的影响。保持垢层表面温度不变时,CaSO4结垢速率随流速增大而增大;而热通量恒定不变时,结垢速率随流速增大而减小。表面温度升高,结垢速率增大,且温度越高,增加的幅度越大。随溶液浓度增加,结垢速率增大。

关键词：污垢硫酸钙模型结晶污垢颗粒污垢数值模拟 CFD

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压力容器实验线上教学的探索与实践

实验室科学 2022年第4期25卷 216-219页

作者：孙卓辉张松仉志华黄善波中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266555

中国石油大学(华东)新能源学院在新型冠状病毒引发的肺炎疫情期间,响应教育部提出的“延期开学不停学”方针,对压力容器实验进行了线上实验教学的尝试,采用过程化考核评价体系,强化师生交流互动,逐步形成了“实验预习+短视频微课+腾讯... 详细信息

中国石油大学(华东)新能源学院在新型冠状病毒引发的肺炎疫情期间,响应教育部提出的“延期开学不停学”方针,对压力容器实验进行了线上实验教学的尝试,采用过程化考核评价体系,强化师生交流互动,逐步形成了“实验预习+短视频微课+腾讯会议直播+问答环节+雨课堂随堂测试+课后实验报告”的线上实验课模式,有效把控了线上教学质量,保障了在线学习与线下课堂教学质量同质等效,对理论课程的学习起到了积极的促进作用。

关键词：压力容器线上实验腾讯会议雨课堂微课

流体机械类课程研究型实验教学方法探索与实践

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实验室研究与探索 2017年第2期36卷 244-248,252页

作者：王君孙卓辉中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580

流体机械具有种类多样、结构复杂和介质高危等特点,流体机械类课程是工科院校的重要课程。分析了现有有关流体机械实验教学中存在的不足,提出设计研究型实验教学方法;根据所设定的综合性实验任务,学生通过研究型学习自行设计实验方案,... 详细信息

流体机械具有种类多样、结构复杂和介质高危等特点,流体机械类课程是工科院校的重要课程。分析了现有有关流体机械实验教学中存在的不足,提出设计研究型实验教学方法;根据所设定的综合性实验任务,学生通过研究型学习自行设计实验方案,经过比较讨论使之完善,根据实验室条件确定最终可行的实验方案;搭建并组装实验设备,完成实验教学。结合3D打印、虚拟仿真、工作过程模拟,提出一种基于仿真模拟的研究型实验教学方法;阐明了这种实验教学方法的实施步骤。介绍了对指导教师、实验室条件和管理方面的要求。该实验教学方法有助于提高学生的创新能力和解决实际问题能力。

关键词：研究型学习实验教学方法流体机械 3D打印虚拟仿真实验室建设

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风机性能测试实验装置的研制

流体测量与控制 2023年第2期4卷 11-16页

作者：江苗苗赵磊孙卓辉王龙庭胜利油田富邦实业有限责任公司山东东营257000 中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司山东东营257513 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580

风机广泛应用于石油石化、环保通风等国民生产的各个领域,风机的性能曲线测试是对风机进行选型、调节、设计和改进的主要依据。首先,针对风机性能测试,研制了风机性能曲线测试装置,采用多喷嘴风室用于测量风量和静压;其次,采用辅助风机... 详细信息

风机广泛应用于石油石化、环保通风等国民生产的各个领域,风机的性能曲线测试是对风机进行选型、调节、设计和改进的主要依据。首先,针对风机性能测试,研制了风机性能曲线测试装置,采用多喷嘴风室用于测量风量和静压;其次,采用辅助风机引风的方式改变被测风机工况点,设置指示调节器实现工况点的PID精准调节;再次,以Visual Basic软件为开发平台,通过串口通信和Modbus RTU通信协议,实现数据采集和工况点的自动控制;最后,建立动态访问Access数据库实现测试数据的存储。结果表明:所研制的实验装置具有组成简单、自动化程度较高、气体流动过程直观等优点,可用于风量800 m^(3)/h以内通风机性能曲线的测定。

关键词：风机性能曲线串口通信测控系统实验装置

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基于PIV技术的静电喷嘴雾化参数优化

中国粉体技术 2016年第6期22卷 18-20页

作者：孙卓辉章大海王龙庭中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580

为了提高射流液体的雾化效果，在分析荷电作用下两相湍流数学模型的基础上，采用粒子图像测速（particle image velocimetry，PIV）技术优化影响静电喷嘴雾化能力的主要参数（液体压力和充电电压）。结果表明：随着液体压力的增大，喷... 详细信息

为了提高射流液体的雾化效果，在分析荷电作用下两相湍流数学模型的基础上，采用粒子图像测速（particle image velocimetry，PIV）技术优化影响静电喷嘴雾化能力的主要参数（液体压力和充电电压）。结果表明：随着液体压力的增大，喷雾粒度表现出明显的单调减小的变化规律；液滴雾化粒度在充电电压10-20kV之间是变化较大；随着充电电压的增大，雾化角呈现先增大后减小的趋势。通过因素水平综合分析确定液体压力为4MPa和充电电压在10-25kV之间对静电雾化喷嘴的雾化效果是最有利的。

关键词：静电喷嘴雾化特性粒子图像测速技术参数优化

基于螺杆设计的双螺杆压缩机虚拟仿真实验教学系统构建

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实验室研究与探索 2021年第12期40卷 178-183页

作者：王君孙卓辉王增丽中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

流体机械课程是工科院校的主要课程之一。由于该课程所讲述的典型流体机械具有运动部件结构复杂、工作过程难以直观观察和运行环境高危等特点,在流体机械实验教学中,学生难以观察其内部零部件的运动和流体的增压过程,因此存在教学难度... 详细信息

流体机械课程是工科院校的主要课程之一。由于该课程所讲述的典型流体机械具有运动部件结构复杂、工作过程难以直观观察和运行环境高危等特点,在流体机械实验教学中,学生难以观察其内部零部件的运动和流体的增压过程,因此存在教学难度大和学生难于理解等困难。为了改善教学效果,以典型的流体机械双螺杆压缩机为例,构建了一套基于核心部件阴阳螺杆转子设计的双螺杆压缩机虚拟仿真实验教学系统,包括:核心部件阴阳螺杆转子的三维设计、3D打印、整机虚拟装配和工作过程的仿真模拟;并设计了该实验教学的具体步骤。基于核心部件阴阳螺杆转子设计的双螺杆压缩机虚拟仿真实验教学系统能够在流体机械的结构、工作过程变化、流体增压过程等方面改善实验教学效果,有助于学生深化理解流体经过双螺杆压缩机的增压过程,提高了学生的工程实践意识和空间想象能力。

关键词：流体机械课程双螺杆压缩机虚拟仿真实验教学系统实验室建设

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液-液水力旋流器三维网格生成技术研究

石油机械 2008年第8期36卷 43-46,66页

作者：琚选择李自力孙卓辉张立平中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院中海石油研究中心

通过对双锥双柱型液-液水力旋流器几何结构的分析可知,提高该种旋流器网格划分质量的核心在于得到高质量的旋流腔顶面网格。采用quad-map、quad-pave和tri-pave方法对旋流腔的顶面划分了网格a、b、c、d4种形式,并进行了比较,网格a的单... 详细信息

通过对双锥双柱型液-液水力旋流器几何结构的分析可知,提高该种旋流器网格划分质量的核心在于得到高质量的旋流腔顶面网格。采用quad-map、quad-pave和tri-pave方法对旋流腔的顶面划分了网格a、b、c、d4种形式,并进行了比较,网格a的单元比率过大,网格b生成的三维网格数量巨大,网格c和d的质量指标比较合适,但网格d的数量约为网格c的2倍。最后在网格a、c、d上采用COOPER方法生成的三维网格上,分别用相同的湍流模型和边界条件进行了计算,通过比较切向、轴向和径向速度的计算结果,得出网格c采用COOPER生成的三维网格计算结果最为合理。

关键词：液-液水力旋流器三维网格网格生成数值模拟