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梯形极齿磁流体密封可视化研究及优化设计

梯形极齿磁流体密封可视化研究及优化设计

作者：龚佳成西华大学

学位级别：硕士

安全、绿色、先进是构建现代化能源体系的三个重点,其中安全生产尤其重要。鼓风机、水轮机、水泵等流体机械是能源行业中的重要设备,而密封部件是流体机械的关键部件,密封一旦失效,将会对安全生产造成严重威胁。目前流体机械常用的密封... 详细信息

安全、绿色、先进是构建现代化能源体系的三个重点,其中安全生产尤其重要。鼓风机、水轮机、水泵等流体机械是能源行业中的重要设备,而密封部件是流体机械的关键部件,密封一旦失效,将会对安全生产造成严重威胁。目前流体机械常用的密封方式为机械密封等接触式密封方式,易因磨损等原因造成密封失效,并造成关键部件损坏,因此需要一种无接触磨损、零泄漏的新型密封方式解决密封磨损问题。磁流体密封是一种新型密封方式,具有无接触磨损、长寿命、零泄漏等诸多优势,但其在主轴旋转的动密封工况下,密封气体和液体时的承压能力均易下降,且在密封液体时下降尤其明显。为研究梯形极齿结构的密封性能以及密封不同介质时的失效机制,并解决动密封性能下降的问题,本文对梯形极齿磁流体密封结构展开仿真与可视化试验研究。本文主要研究内容和成果如下:(1)本文对多级梯形极齿磁流体密封装置各部件进行材料选取。利用ANSYS仿真软件对梯形极齿磁流体密封装置进行磁场仿真,研究了极齿宽度、极齿倾角、极齿高度、极齿槽宽度、密封间隙、密封级数、轴径等结构参数对理论静密封临界压力的影响。指出极齿宽度、极齿倾角、极齿高度、极齿槽宽度、密封级数均存在一最佳值,不宜过大或过小,最佳极齿宽度、极齿高度、极齿槽宽度分别为1.0 mm、3.0 mm、3.0 mm;最佳极齿倾角为60°,最佳密封级数为12级;理论上为保证较好的磁场性能和密封能力,密封间隙应尽量小,而轴径应尽量大,密封间隙与轴径的尺寸应结合实际要求进行选择。(2)设计了气体和液体密封两用的可变轴径磁流体密封件,给出了密封端盖、外壳及密封连接座的结构数据并展开试验。结果表明,对于不同轴径和不同极齿倾角结构的静密封,无论是气体还是液体介质,其试验值均略小于理论值,且静密封时密封气体和液体的临界压力值基本一致。对于不同极齿倾角结构的动密封,在密封气体和液体时密封压力均随转速增加而下降,极齿倾角越大,下降越明显,且同结构同转速条件下液体密封压力远低于气体密封。(3)设计了可视化密封试验装置与非导磁高压侧限制环,极齿既与非导磁的透明轴搭配时保持一定的密封耐压能力,又与常规梯形极齿具有相同的外形结构和间隙轴向截线上磁通密度模分布特征,可对梯形极齿结构在不同工况和不同被密封介质条件下密封失效过程、失效机制进行可视化研究。高压侧限制环可限制、减小高压侧界面处两相的径向高度及磁流体与水的接触面积。(4)结合亚克力轴的密封可视化试验装置,对无限制环和有高压侧限制环的梯形极齿密封失效过程进行了可视化密封试验。首先通过静密封试验表明加注过多的磁流体不能增加最大密封压力,当磁流体量较多时,最外圈磁流体承压能力较低,在压力作用下界面大幅下降。静密封压力最大值约为8.3～8.4 k Pa。增设限制环并不能提升静密封压力。随后对无限制环和有高压侧限制环的梯形极齿结构进行动密封试验,证明离心力是导致气体和液体动密封压力下降的原因,且对于液体动密封,还存在着严重的水-磁流体界面冲刷现象,这导致液体密封压力严重下降。在高压侧设置限制环可有效减弱水-磁流体界面冲刷带来的影响,在3.0 k Pa压力下增设限制环前后极限转速分别为800 rpm、1300 rpm;但对于密封气体无明显作用,在4.5 k Pa压力下增设限制环前后极限转速分别为1600 rpm、1800 rpm,这主要是因为磁流体在离心力作用下的甩飞发生在低压侧。最后分别对无限制环、高压侧限制环和双侧限制环的梯形极齿结构进行动密封性能试验,结果表明双侧限制环可进一步增强梯形极齿的气体和液体动密封压力。(5)将双侧限制环结构拓展应用到工程用的多级梯形密封结构中,设计加工了304不锈钢材质和树脂材质的限制环,分别填充最外侧极齿侧面和齿槽,展开气体和液体动密封试验。结果表明双侧限制环对多级密封结构气体和液体动密封的临界压力均有提升作用,且转速越大提升效果越明显,在1000 rpm时气体密封压力提升8 k Pa,液体密封压力提升49 k Pa。

关键词：磁流体密封梯形极齿可视化试验失效机制优化设计

极齿关键参数对磁流体密封热特性影响的试验研究

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润滑与密封 2021年第9期46卷 99-104页

作者：程杰李正贵李望旭龚佳成西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039

为探讨磁流体密封极齿参数对磁流体热特性的影响,利用传热学理论构建磁流体密封装置的传热计算模型,研究不同转速下密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度与磁流体温度的关系。在磁流体密封实验台上研究密封间隙、极齿宽度、极齿槽... 详细信息

为探讨磁流体密封极齿参数对磁流体热特性的影响,利用传热学理论构建磁流体密封装置的传热计算模型,研究不同转速下密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度与磁流体温度的关系。在磁流体密封实验台上研究密封间隙、极齿宽度、极齿槽宽度和极齿高度对磁流体温度的影响,并利用模型计算结果对试验结果进行了验证。试验结果表明:随着密封间隙和极齿高度的增加,磁流体温度逐渐减小,呈负指数变化趋势;随着极齿宽度的增加,磁流体温度线性增加;随着极齿槽宽度的增加,磁流体的温度基本不变;密封间隙对磁流体温度影响最大,其次是极齿宽度和极齿高度,极齿槽宽度对磁流体温度基本没有影响。研究表明,在一定范围内适当增加密封间隙和极齿高度,适当减小极齿宽度,可以在一定程度上减小磁流体的发热量,提高磁流体密封装置寿命。

关键词：磁流体密封极齿参数热特性

中国当代学生会制度何去何从——新时代学生自治体系的探索

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高教学刊 2019年第2期5卷 188-190页

作者：龚佳成王荣德湖州师范学院求真学院浙江湖州313000

人大教授陈伟曾痛批学生会是大学最阴暗的一角;复旦大学校长杨玉良剑指学生会官场乱状;而今中山大学百名干部"论资排辈"、成航职院,四川理院干部"权威"事件又对大学精神进行绝对讽刺。为何无论怎样实行内部改革都只是空喊口号,剑指偏锋... 详细信息

人大教授陈伟曾痛批学生会是大学最阴暗的一角;复旦大学校长杨玉良剑指学生会官场乱状;而今中山大学百名干部"论资排辈"、成航职院,四川理院干部"权威"事件又对大学精神进行绝对讽刺。为何无论怎样实行内部改革都只是空喊口号,剑指偏锋?作者猜想:中国当代学生会制度存在着严重局限性,寻其规律,方能革新。文章首次采用统计学实验方式,结合相关性算法思想以湖州师范学院求真学院为引例,例证此类院校学生会制度局限性的存在;揭示了学生会制度局限性发展规律,同时批评了"政会合一"——政治操纵学生自治的现象;提出了适应中国高等院校发展的新学生会形态;剖析了全新模式对未来高等教育发展的影响。

关键词：高校学生会自治革新局限性研究政会合一

绿色金融对我国区域经济高质量发展的影响研究

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绿色金融对我国区域经济高质量发展的影响研究

作者：龚佳鸿云南财经大学

学位级别：硕士

直角梯形极齿参数对磁性液体密封温度特性影响仿真研究

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磁性材料及器件 2022年第4期53卷 81-86页

作者：龚佳成李正贵程杰关志军西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 西华大学流体机械及工程四川省重点实验室四川成都610039 甘肃柴家峡水电有限公司甘肃兰州730006

以直角梯形极齿的磁性液体密封装置为研究对象,通过仿真对比分析直角梯形各参数(密封间隙、极齿宽度、极齿高度)对磁性液体密封装置温度的影响。研究结果表明:密封间隙、极齿宽度、极齿高度等因素均会影响磁性液体的温度。其中密封间隙... 详细信息

以直角梯形极齿的磁性液体密封装置为研究对象,通过仿真对比分析直角梯形各参数(密封间隙、极齿宽度、极齿高度)对磁性液体密封装置温度的影响。研究结果表明:密封间隙、极齿宽度、极齿高度等因素均会影响磁性液体的温度。其中密封间隙对磁性液体温度影响最大,其次是极齿宽度,极齿高度对磁性液体温度影响最小。相同转速时,磁性液体温度随着密封间隙、极齿高度的增大而降低,但温度的下降率逐渐减小;且相同转速时,磁性液体温度随着极齿宽度的增大而升高,但温度的变化率逐渐减小;在提高转速时,磁性液体的温度呈指数函数上升。随着转速的增高,齿形参数变化造成的磁性液体温度差也增大;在转速较大的情况下,磁性液体和永磁体的温度可能会超过其工作温度上限,造成密封失效。增大密封间隙、减小极齿宽度是降低温度、保证密封装置正常工作的有效方式。

关键词：磁性液体密封直角梯形极齿齿形参数转速温度

生态安全格局与生态脆弱性视角下的武汉城市圈国土空间生态修复区识别与分类

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地理科学 2024年

作者：龚佳丽李红波杨和平华中农业大学公共管理学院中共江西省委党校

以武汉城市圈为研究对象识别国土空间生态修复区，运用MSPA方法、景观连通性评估、MCR模型和电路理论构建以“生态源地-生态廊道-生态节点”组成的生态安全格局，基于VSD模型评价研究区2010年和2018年的生态脆弱性，综合两者识别出的生... 详细信息

以武汉城市圈为研究对象识别国土空间生态修复区，运用MSPA方法、景观连通性评估、MCR模型和电路理论构建以“生态源地-生态廊道-生态节点”组成的生态安全格局，基于VSD模型评价研究区2010年和2018年的生态脆弱性，综合两者识别出的生态修复区分类提出针对性修复保护措施。研究结果：（1）共识别出10处生态源地，总面积14 761.9 km2,45条生态廊道，19处生态“夹点”，7处生态障碍点。（2） 2010—2018年研究区生态脆弱度分别以潜在脆弱和轻度脆弱为主，潜在脆弱区面积占比下降12.85%，轻度脆弱区增加4.49%，非常脆弱区与极度脆弱区占比较小，合计占比从12.44%增长至16.89%。（3）共识别4处生态修复区，总面积3 779.7 km2，分为生态景观重塑区、重要廊道贯通区、人工修复区、产业转型区。本文将生态脆弱性评价结果融合到生态安全格局中能够更全面地识别国土空间生态修复区，共同保障城市圈区域经济与生态环境的协调发展。

关键词：生态安全格局生态脆弱性国土空间生态修复武汉城市圈

机械加工极齿倒角对磁流体密封装置耐压的影响:仿真分析

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磁性材料及器件 2022年第2期53卷 50-56页

作者：李正贵龚佳成程杰关志军西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 甘肃柴家峡水电有限公司甘肃兰州730006

以常规磁流体密封装置为研究对象,考虑极齿的机械加工倒角影响,对比分析了矩形、单侧斜角和双侧斜角极齿倒角前后的耐压特性。研究结果表明:不考虑倒角影响时,矩形极齿、单侧斜角极齿和双侧斜角极齿密封压力理论值分别为0.218 MPa、0.23... 详细信息

以常规磁流体密封装置为研究对象,考虑极齿的机械加工倒角影响,对比分析了矩形、单侧斜角和双侧斜角极齿倒角前后的耐压特性。研究结果表明:不考虑倒角影响时,矩形极齿、单侧斜角极齿和双侧斜角极齿密封压力理论值分别为0.218 MPa、0.235 MPa和0.224 MPa,矩形和双侧斜角形极齿理论密封压力接近,单侧斜角形理论密封压力最大。考虑倒角影响时,随着倒角半径的增大,矩形极齿理论密封压力近似呈指数递增;单侧斜角极齿理论密封压力先缓慢增大,后近似线性递增;双侧斜角极齿理论密封压力缓慢增大。矩形极齿理论密封压力对倒角变化最为敏感,单侧斜角形极齿次之,双侧斜角形极齿影响较小。这些规律为磁流体密封装置中极齿的实际加工对密封性能的影响提供理论参考。

关键词：磁流体密封机械加工极齿倒角耐压

聚苯乙烯对饱和多孔介质中土壤胶体与铜共运移的影响及机制

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土壤学报 2024年

作者：龚佳琪董亚楠徐绍辉林青青岛大学环境科学与工程学院

土壤环境中普遍存在的胶体物质深刻地影响着污染物在土壤和地下水中迁移转化，而微塑料作为一种新兴的污染物，其对胶体及胶体协同污染物运移的影响尚不明确。为此，以聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微塑料为研究对象，采用室内砂柱实验，结... 详细信息

土壤环境中普遍存在的胶体物质深刻地影响着污染物在土壤和地下水中迁移转化，而微塑料作为一种新兴的污染物，其对胶体及胶体协同污染物运移的影响尚不明确。为此，以聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微塑料为研究对象，采用室内砂柱实验，结合沉降实验及傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)等手段，探讨微塑料对土壤胶体、铜(Cu2+)及其共运移的影响机制。结果表明，PS通过与土壤胶体异质聚集、竞争多孔介质表面沉积位点及空间位阻作用，促进了土壤胶体的迁移，且在Cu2+存在时，促进作用更显著。与土壤胶体相比，低浓度低吸附性的PS对Cu2+迁移的影响不明显，83.47%的Cu2+以溶解态的形式迁移，而土壤胶体作用下35.25%的Cu2+以胶体态的形式迁移。PS虽然增强了土壤胶体的移动性，但是降低了其对Cu2+的吸附，促进了溶解态Cu2+的迁移，对总Cu的出流浓度没有显著影响。此外，PS的移动性也受到土壤胶体和Cu2+的影响。总体而言，土壤环境中的微塑料不仅直接与Cu2+相互作用，而且还可以改变土壤胶体的性质，胶体性质的改变可能是微塑料影响Cu环境行为的主要原因。

关键词：土壤胶体微塑料 Cu 多孔介质运移

泌阳凹陷页岩储层岩石物理关键参数建模与“甜点”预测

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大庆石油地质与开发 2024年

作者：唐军魏刚胡挺田新龚佳何泽长江大学地球物理与石油资源学院中国石化河南油田分公司油气勘探管理部中国石化经纬有限公司华北测控公司

陆相页岩非均质性强、岩性多变、储层表征参数多，构建融合储层品质和工程品质两类参数的页岩综合评估策略，是提高陆相页岩甜点预测准确度的有效途径。首先通过对比分析，明确泌阳凹陷湖相页岩与其他典型海相页岩的差异；然后建立考虑... 详细信息

陆相页岩非均质性强、岩性多变、储层表征参数多，构建融合储层品质和工程品质两类参数的页岩综合评估策略，是提高陆相页岩甜点预测准确度的有效途径。首先通过对比分析，明确泌阳凹陷湖相页岩与其他典型海相页岩的差异；然后建立考虑碳酸盐矿物导电性能的电阻率校正因子，根据岩心实验对系数K进行修正，改进总有机碳含量计算方法；接着利用有机质对密度与中子测井曲线的影响差异，建立饱和度非电法测井计算方法；最后引入层次分析法，优选反映页岩储层品质与工程品质两类甜点的7个参数，依据贡献程度、计算精确度和数据可靠性构建判断矩阵，形成页岩优势储层判别量化图版。依据该方法，能够将泌阳凹陷页岩优势储层准确识别，为后续勘探开发提供有利的岩石物理分析证据。

关键词：泌阳凹陷页岩甜点预测总有机碳含量饱和度层次分析法