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有压差下全接触刷式密封迟滞特性数值研究

兵器装备工程学报 2024年第1期45卷 180-187,222页

作者：刘美红汤俊锋康宇驰许嘉辉李川 Sharon Kao-Walter 昆明理工大学机电工程学院昆明650000 布莱金厄理工学院数学和自然科学系瑞典卡尔斯克鲁纳SE-37179

刷式密封迟滞特性引起的泄漏问题、摩擦磨损问题及流动换热问题较为突出。刷式密封迟滞特性数值模型呈现接触对多、刷丝大变形的特点,存在非线性程度较高、收敛性较差的问题。提出了基于有限元软件ABAQUS的刷式密封迟滞特性求解模型,考... 详细信息

刷式密封迟滞特性引起的泄漏问题、摩擦磨损问题及流动换热问题较为突出。刷式密封迟滞特性数值模型呈现接触对多、刷丝大变形的特点,存在非线性程度较高、收敛性较差的问题。提出了基于有限元软件ABAQUS的刷式密封迟滞特性求解模型,考虑刷丝之间接触、刷丝与背板接触、刷丝与转子之间接触,引入阻尼提高模型收敛性。在数值计算与实验结果、理论计算对比验证的基础上,研究了刷丝自由端长度、刷丝直径、刷丝倾斜角度以及上下游压差对迟滞特性和接触力最大值的影响程度。研究结果表明:随着上下游压差、直径的增大,刷式密封迟滞特性呈现增加的趋势,而刷丝倾角的增加导致迟滞特性呈现递减的趋势,刷丝自由端长度的改变对迟滞特性的影响较小;刷丝直径是影响刷丝与转子之间接触力最大值的主要因素,刷丝倾斜角度对接触力最大值有一定程度影响。上述研究为分析刷式密封迟滞特性提供了理论依据,为降低迟滞特性提供了参考。

关键词：刷式密封迟滞特性几何参数迟滞能接触力

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数控技术课程思政元素挖掘与融入的实践探索

高教学刊 2024年第16期10卷 172-176页

作者：刘美红宋科康宇驰丁燕芳昆明理工大学机电工程学院昆明650500 昆明学院机电工程学院昆明650214

立德树人是高校教育的根本任务,在知识传授的同时开展思想政治教育是新形势下教育工作者需要认真思考的问题。数控技术是机械类本科生的专业课程之一,是一门兼具理论性和实践性的课程,包含广泛的课程思政元素,充分发掘和合理利用这些元... 详细信息

立德树人是高校教育的根本任务,在知识传授的同时开展思想政治教育是新形势下教育工作者需要认真思考的问题。数控技术是机械类本科生的专业课程之一,是一门兼具理论性和实践性的课程,包含广泛的课程思政元素,充分发掘和合理利用这些元素是开展数控技术课程思政的核心要素。该文对数控技术课程的特点进行分析,基于教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》,从哲学元素、家国情怀元素、工匠精神元素和工程伦理教育入手,对如何在数控技术授课过程中融入课程思政进行探讨,为传统理工科课程思政的教学提供新的思路。

关键词：数控技术课程思政马克思主义基本原理家国情怀工匠精神

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阻力型水平轴水轮机水动力及尾流特性分析

水力发电学报 2023年第1期42卷 139-147页

作者：宋科康宇驰昆明学院机电工程学院昆明650214 昆明学院云南(昆明)沈卫明智能制造技术院士工作站昆明650214 昆明理工大学机电工程学院昆明650500

水轮机是水能利用与水力发电的核心技术装备。传统的升力型水平轴水轮机需满足一定流速条件才可获得既定的效率,因此该型水轮机并不适用于流速较低的区域。为了拓展水平轴水轮机的适用范围,依据阿基米德螺旋线原理,设计了两种具有不同... 详细信息

水轮机是水能利用与水力发电的核心技术装备。传统的升力型水平轴水轮机需满足一定流速条件才可获得既定的效率,因此该型水轮机并不适用于流速较低的区域。为了拓展水平轴水轮机的适用范围,依据阿基米德螺旋线原理,设计了两种具有不同旋叶倾角的新型阻力型水平轴水轮机,并采用计算流体力学方法对二者的水动力及尾流特性进行了三维数值模拟研究。结果表明,变角水轮机在尖速比为0.5~2.0的范围内具有更高的功率系数,且其峰值功率系数相比定角水轮机提升了16%。此外,与一些文献中所报道的升力型水轮机在尖速比为0.5~2.0的范围内相比,变角水轮机也具有较高的功率系数。以尖速比为1.5为例,其功率系数相比至少提升了60%以上。与此同时,变角水轮机在全尖速比范围内具有更低的推力系数,但其性能波动比定角水轮机要明显。流场分析显示,两种阻力型水平轴水轮机的后方均出现了呈环状螺旋形的叶尖涡带和呈条状的毂涡带,而变角水轮机的叶尖涡带和毂涡带的连续性更强,向下游发展的轨迹也更长。此外,变角水轮机的尾流恢复比定角水轮机更快。研究结果揭示了阻力型水平轴水轮机的水动力及尾流特性,为其优化设计和推广应用提供了一定的参考依据。

关键词：水能阻力型水平轴水轮机水动力性能尾流计算流体力学

基于micro-PIV的微通道内流体绕流单微圆柱和并联双微圆柱流场特性

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化工进展 2023年第6期42卷 2836-2844页

作者：陶梦琦刘美红康宇驰昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

采用微观粒子图像测速(micro-PIV)技术对微通道内单微圆柱和并联双微圆柱绕流流场特性进行研究,通过对不同雷诺数(Re)下单微圆柱和并联双微圆柱绕流流场的观测,分析Re对速度场、涡量强度、相位角和涡的量纲为1长度的影响规律。通过实验... 详细信息

采用微观粒子图像测速(micro-PIV)技术对微通道内单微圆柱和并联双微圆柱绕流流场特性进行研究,通过对不同雷诺数(Re)下单微圆柱和并联双微圆柱绕流流场的观测,分析Re对速度场、涡量强度、相位角和涡的量纲为1长度的影响规律。通过实验研究发现:微纳尺度下圆柱绕流的漩涡形成和脱落相比于宏观尺度下圆柱绕流具有一定的迟滞性。并联双微圆柱的迟滞性大于单个微圆柱。随着Re的增加,漩涡的长度和宽度随着增加,涡量带向微圆柱下游方向延伸得更远。相位角和漩涡的量纲为1长度随之增加。并联双微圆柱漩涡结构发生变形,呈现鼓状。受到主流区的影响,漩涡的结构受到挤压,呈带状漩涡,同时,焦点的位置向两圆柱中心水平线的方向偏移。随着Re的不断变大,量纲为1涡长和相位角整体呈上升趋势,并联双微圆柱中,受到两微圆柱之间主流区的影响,上微圆柱的相位角整体大于下微圆柱。

关键词：微尺度微流体学微通道流体力学

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基于流固耦合的隔膜泵单向阀端盖螺栓优化设计

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排灌机械工程学报 2023年

作者：韩世昌王杰李茜解天华李妍康宇驰云南省先进装备智能控制及应用国际联合实验室昆明理工大学机电工程学院云南大红山管道有限公司

针对铁精矿矿浆输送管线隔膜泵入口单向阀端盖连接螺栓的疲劳断裂问题，建立了单向阀三维模型及矿浆固—液两相流模型，结合流固耦合分析方法，获取了端盖受力载荷谱及端盖螺栓的受力情况。在此基础之上，采用遗传优化算法对单向阀端盖... 详细信息

针对铁精矿矿浆输送管线隔膜泵入口单向阀端盖连接螺栓的疲劳断裂问题，建立了单向阀三维模型及矿浆固—液两相流模型，结合流固耦合分析方法，获取了端盖受力载荷谱及端盖螺栓的受力情况。在此基础之上，采用遗传优化算法对单向阀端盖螺栓开展布局优化研究，获取了不同性能等级的螺栓优化布局，并验证了优化结果的有效性。研究结果表明，若保持螺栓性能等级为12.9级，增加2颗螺栓可将单颗螺栓的直径减小6mm，总螺栓总体积降低8.2%，实现轻量化的效果；若保持现有安装螺栓数量及直径不变，螺栓性能等级可降低为10.9级，从而实现生产成本的有效降低，可为单向阀的升级和改进提供参考。

关键词：流固耦合螺栓布局优化设计矿浆输送单向阀

基于多孔介质LTNE模型刷式密封动力学特性研究

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兵器装备工程学报 2023年第11期44卷 211-219页

作者：刘美红张家豪康宇驰昆明理工大学机电工程学院昆明650500

密封动力特性是衡量密封转子系统稳定性的核心指标,刷式密封几何参数是影响动力学特性的重要参数。建立刷式密封转子动力特性的数值预测模型,数值分析刷束厚度、栅栏高度及刷丝与转子之间间隙,对刷式密封动力特性的影响。研究结果表明:... 详细信息

密封动力特性是衡量密封转子系统稳定性的核心指标,刷式密封几何参数是影响动力学特性的重要参数。建立刷式密封转子动力特性的数值预测模型,数值分析刷束厚度、栅栏高度及刷丝与转子之间间隙,对刷式密封动力特性的影响。研究结果表明:随刷丝束厚度和间隙的增加,直接刚度系数K整体上先减小后增加。随栅栏高度增加,K呈现先增加后减小的趋势;交叉刚度系数k随刷束厚度和间隙的增加,数值上先增加后减小。随栅栏高度增加,k呈现先减小后增加的趋势;直接阻尼系数C随刷束厚度和栅栏高度的增加,在0值附近变化,并无明显影响。随间隙增加,C整体上先减小后增加;压比为5时,交叉阻尼系数c随刷束厚度的增加一直在增加。随间隙的增加整体上呈现先增加后减小的趋势。该研究为刷式密封转子系统稳定性的提高提供理论依据。

关键词：刷式密封多孔介质模型 LTNE模型刷束厚度栅栏高度间隙动力学特性

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高预旋下刷式密封泄漏和转子动力特性

排灌机械工程学报 2023年第10期41卷 1030-1036,1050页

作者：刘美红许嘉辉康宇驰肖富仁昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为了揭示高进口预旋下刷式密封的封严性能和转子稳定性,基于涡动转子法和非线性Darcian多孔介质模型,建立刷式密封数值分析模型,研究高进口预旋下(预旋比λ>0.8)压比以及转子自旋速度对刷式密封泄漏特性和转子动力特性的影响规律,同时... 详细信息

为了揭示高进口预旋下刷式密封的封严性能和转子稳定性,基于涡动转子法和非线性Darcian多孔介质模型,建立刷式密封数值分析模型,研究高进口预旋下(预旋比λ>0.8)压比以及转子自旋速度对刷式密封泄漏特性和转子动力特性的影响规律,同时对比分析低进口预旋条件下的计算结果.数值计算5种压比(2.0,3.0,3.5,4.5,5.5)和5种转子自旋速度(3000,6000,7500,9000,12000 r/min)下刷式密封的泄漏特性和转子动力学特性.研究发现:高预旋条件下刷式密封泄漏量小于低预旋条件下;高预旋条件下刷式密封直接刚度和交叉刚度均大于低预旋条件下,且随压比增大而增大;高预旋条件下的交叉刚度始终为较大的正值;转子自旋速度对低预旋条件下刷式密封直接刚度的影响较小,而高预旋条件下的直接刚度随转子自旋速度增加以较缓慢的趋势下降;转子自旋速度增加,高预旋条件下的交叉刚度增加幅度大于低预旋条件下,进而导致有效阻尼下降.

关键词：刷式密封转子动力特性泄漏流动高进口预旋

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航空发动机刷式密封迟滞特性数值研究

兵器装备工程学报 2023年第5期44卷 172-179页

作者：彭能刘美红康宇驰张家豪李川汤俊锋昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为揭示刷式密封的迟滞规律,针对其结构特点,采用有限元方法分析了刷式密封系统动力学参数和结构工况参数之间的关系,在刷丝受力分析的基础上建立刷式密封系统质量—弹簧—阻尼等效动力学模型,研究了结构和工况参数对迟滞量、迟滞率和迟... 详细信息

为揭示刷式密封的迟滞规律,针对其结构特点,采用有限元方法分析了刷式密封系统动力学参数和结构工况参数之间的关系,在刷丝受力分析的基础上建立刷式密封系统质量—弹簧—阻尼等效动力学模型,研究了结构和工况参数对迟滞量、迟滞率和迟滞时间的影响规律,并进一步分析了结构参数对刷式密封迟滞特性影响的灵敏度。研究结果表明:迟滞量和迟滞率随刷丝直径的增大而减小,随刷丝长度、刷丝排列角度、后挡板保护高度的增大而增大;后挡板保护高度对迟滞时间没有影响。结构参数对迟滞量影响的灵敏度由小到大依次为后挡板保护高度、刷丝直径、刷丝排列角度、刷丝长度。将难以分析的数值模型转化为可控数值计算的研究方法,可为刷式密封的多目标结构优化研究提供一种新的研究思路。

关键词：航空发动机刷式密封迟滞特性动力学模型有限元法

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抄取无石棉密封垫片的打浆设计及性能研究

非金属矿 2016年第5期39卷 10-13页

作者：冯红飞刘美红李遇贤康宇驰昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

采用抄取法制备无石棉胶乳密封垫片的过程中,纤维的分布形态对垫片性能有很大影响。设计了一个均匀实验表,确定4个自变量以及在自变量范围内的10个水平的工艺设计方案,对所制备的垫片进行了压缩回弹率及拉伸强度性能测试,并采用多重线... 详细信息

采用抄取法制备无石棉胶乳密封垫片的过程中,纤维的分布形态对垫片性能有很大影响。设计了一个均匀实验表,确定4个自变量以及在自变量范围内的10个水平的工艺设计方案,对所制备的垫片进行了压缩回弹率及拉伸强度性能测试,并采用多重线性回归方法研究了各工艺参数与压缩回弹率及拉伸强度的关系。结果表明:打浆比压、打浆质量分数、打浆频率对垫片的性能影响很大。同时对垫片表面采用电镜测试得到SEM图,从测试结果可以看出,纤维分布形态与打浆工艺参数有着密切的联系。最后采用多目标优化函数对工艺参数进行了优化。

关键词：抄取法非石棉密封垫片材料打浆压缩率回弹率抗拉强度