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发电机组用柴油机排气管间膨胀节开裂故障分析与设计优化

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柴油机设计与制造 2024年第1期30卷 14-17页

作者：崔友强张青青内燃机与动力系统国家重点实验室山东潍坊261061 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061

针对某发电机组用柴油机耐久试验过程中排气管间膨胀节开裂问题,通过仿真计算可知,当涡前排气温度为690℃时,膨胀节轴向最大变形量为3.7 mm,超出膨胀节的轴向补偿量。在原排气管的结构基础上进行结构优化:将膨胀节两侧的排气管法兰厚度... 详细信息

针对某发电机组用柴油机耐久试验过程中排气管间膨胀节开裂问题,通过仿真计算可知,当涡前排气温度为690℃时,膨胀节轴向最大变形量为3.7 mm,超出膨胀节的轴向补偿量。在原排气管的结构基础上进行结构优化:将膨胀节两侧的排气管法兰厚度各缩减1 mm,使膨胀节预拉伸2 mm。使用优化后的排气管与膨胀节配合结构进行耐久试验,结果表明:优化后的排气管与膨胀节配合结构可以满足强度要求,试验过程中膨胀节未发生开裂。优化方案有效解决了发电机组用柴油机耐久试验过程中排气管间膨胀节开裂的问题,提高了柴油机的可靠性。该故障分析和结构优化方案可为同类故障问题的解决提供参考。

关键词：发电机组柴油机膨胀节排气管热变形结构优化

排气管对旋风分离器轴向速度分布形态影响的数值模拟

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化工学报 2010年第9期61卷 2409-2416页

作者：高翠芝孙国刚董瑞倩中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249

采用数值模拟考察了排气管直径及结构对旋风分离器内轴向速度分布形态的影响。结果表明,改变排气管直径可使旋风分离器内轴向速度径向分布出现倒V形和M形两种不同的形态。排气管直径由小到大,轴向速度径向分布逐渐由倒V形转变为M形,轴... 详细信息

采用数值模拟考察了排气管直径及结构对旋风分离器内轴向速度分布形态的影响。结果表明,改变排气管直径可使旋风分离器内轴向速度径向分布出现倒V形和M形两种不同的形态。排气管直径由小到大,轴向速度径向分布逐渐由倒V形转变为M形,轴向速度滞流最先产生于排气管内并不断向分离器下部空间扩展,排气管直径大到一定程度,轴向速度滞流甚至扩展至整个分离器空间。滞流区的径向范围亦随排气管直径的增大而增大;同时分离器中心轴向速度不断减小,滞流程度增加,甚至出现倒流。排气管下端扩口或缩口均可影响轴向速度的分布形态。上述轴向速度的分布形态与压力的轴向梯度相关,当排气管内能耗在总能耗中所占比例较小时,分离器中心压力的轴向梯度为正,从而使轴向速度产生滞流。

关键词：旋风分离器轴向速度滞流排气管

排气管内置深度对气-液旋流分离器流动特性的影响

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石油学报（石油加工） 2017年第4期33卷 701-707页

作者：罗小明王佩弦陈建磊何利民中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石化石油工程设计有限公司山东东营257026

排气管在具有二级旋流分离机制的分离器中至关重要。模拟分析了排气管内置深度对气-液旋流分离器流动不稳定性、旋流场、短路流以及径向流量分布的影响。研究表明,增加排气管内置深度可更好地引导旋流,提高流场稳定性;随内置深度增加,... 详细信息

排气管在具有二级旋流分离机制的分离器中至关重要。模拟分析了排气管内置深度对气-液旋流分离器流动不稳定性、旋流场、短路流以及径向流量分布的影响。研究表明,增加排气管内置深度可更好地引导旋流,提高流场稳定性;随内置深度增加,分离空间准自由涡出现衰减,准强制涡强度增大,下行与上行轴向速度均减小,在排气管中形成一定强度的旋流,有助于实现二级分离功能;同时,分离器环形空间预分离能力增强,短路流量增加,单位长度零轴速包络面上的径向流量增加,排气管的二级分离功能有助于削弱短路流带来的负面影响。

关键词：旋流分离器排气管二级分离数值模拟流场分析

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排气管直径对旋分器非轴对称旋转流场的影响

石油学报（石油加工） 2015年第6期31卷 1309-1316页

作者：孟文王江云毛羽张果王娟中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 海工英派尔工程有限公司青岛266101

采用相位多普勒分析仪研究了4种不同排气管直径的旋风分离器气相非轴对称旋转流场。结果表明,实验测得的切向速度、轴向速度、湍流度分布与旋风分离器典型流场分布特点一致;随着排气管直径的减小,旋转中心与旋风分离器几何结构中心之间... 详细信息

采用相位多普勒分析仪研究了4种不同排气管直径的旋风分离器气相非轴对称旋转流场。结果表明,实验测得的切向速度、轴向速度、湍流度分布与旋风分离器典型流场分布特点一致;随着排气管直径的减小,旋转中心与旋风分离器几何结构中心之间的偏心距也明显减小,其内部流场分布的非轴对称性减弱,有利于提高旋风分离器的分离效率,并降低因涡核摆动造成的摩擦阻力。说明合理地设置排气管直径是抑制单入口旋风分离器非轴对称旋转流动、提高旋风分离器性能的有效手段。

关键词：旋风分离器相位多普勒分析仪排气管非轴对称旋转流场湍流度

可变几何排气管增压系统在船用发动机上的模拟试验研究

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内燃机学报 2011年第6期29卷 520-526页

作者：王绍明荣伟华卢金红邓康耀崔毅辛强之上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室上海200030 淄博柴油机总公司山东淄博255077

可变几何排气管增压系统通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换,它能够较好的实现船用发动机高低转速工况的兼顾.笔者对自己提出的一种新型的适用于船用8缸机的可变几何排气管增压系统进行了模拟试验,并与原机MIXPC增压系... 详细信息

可变几何排气管增压系统通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换,它能够较好的实现船用发动机高低转速工况的兼顾.笔者对自己提出的一种新型的适用于船用8缸机的可变几何排气管增压系统进行了模拟试验,并与原机MIXPC增压系统进行了对比分析.结果表明:新设计的可变几何排气管增压系统阀门开关的切换点负荷为85%;各个负荷的涡前排温比原机都有明显下降;在负荷25%阀门关闭时燃油消耗率比原机下降18,g/(kW.h),在负荷100%阀门打开时燃油消耗率和原机水平相当.

关键词：柴油机可变几何排气管涡轮增压

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排气管热负荷结构影响因素分析

机械强度 2016年第2期38卷 348-355页

作者：马子远毕玉华申立中雷基林贾德文吴涛昆明理工大学内燃机重点实验室昆明650500 昆明云内动力股份有限公司昆明650500

排气管是发动机主要受热部件,工作环境恶劣,过高的热负荷会导致排气管变形失效甚至出现开裂,影响发动机的正常工作及其可靠性和耐久性。针对某高压共轨柴油机排气歧管热负荷问题,建立了排气歧管不同结构的流固耦合模型,分别进行了温度... 详细信息

排气管是发动机主要受热部件,工作环境恶劣,过高的热负荷会导致排气管变形失效甚至出现开裂,影响发动机的正常工作及其可靠性和耐久性。针对某高压共轨柴油机排气歧管热负荷问题,建立了排气歧管不同结构的流固耦合模型,分别进行了温度场和热应力分析,计算分析了不同结构因素对排气管热负荷的影响。研究结果表明:随着排气歧管出口长度的增加,最高温度由805.2℃升至820.8℃;随着出口直径的增大,最高温度由805.2℃升至819.4℃;出口位置变为中间对称部位,最高温度由805.2℃降低至784.0℃;排气管出口位置、长度和直径等结构因素对排气管热负荷影响很大,出口直径、出口长度分别为21 mm、5 mm,出口位置非对称时,排气管最大热应力为326.21 MPa;出口直径、出口长度分别为19 mm、5 mm,出口位置非对称时,排气管热应力出现最小值为174.1 MPa。

关键词：排气管热负荷 CFD FEA 耦合

制冷压缩机排气管消声器声学及阻力特性仿真分析

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农业工程学报 2015年第5期31卷 59-64页

作者：孔祥强陈丽娟李瑛山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

为了降低空调运行过程中制冷压缩机所产生的噪声，采用在制冷压缩机排气管设置消声器的方法。建立了消声器内部制冷剂的有限元模型，利用声学分析软件Virtual Lab Acoustics和计算流体动力学软件Fluent分别对消声器的声学性能和阻力特... 详细信息

为了降低空调运行过程中制冷压缩机所产生的噪声，采用在制冷压缩机排气管设置消声器的方法。建立了消声器内部制冷剂的有限元模型，利用声学分析软件Virtual Lab Acoustics和计算流体动力学软件Fluent分别对消声器的声学性能和阻力特性进行数值模拟，分析了消声器内部的扩张腔长度、孔板位置、孔板内径等结构参数对排气管消声器传递损失和压力损失的影响。模拟结果表明：随着扩张腔长度的不断减小，消声器的传递损失曲线逐渐向高频方向移动，消声器的有效消声频率范围不断拓宽，而扩张腔长度对消声器压力损失的影响较小，合理选择扩张腔长度能够有效降低压缩机噪声；孔板位置对中高频噪声的降噪效果影响较大，随着孔板位置由扩张腔中心处向其进口端面不断移动，2000～2400 Hz附近频率的消声性能逐渐得到改善，并且消声器内部压力损失不断减小，且其减小幅度越来越大，因此孔板在允许的范围内应尽可能靠近消声器进口端面；随着孔板内径的不断减小，消声器的降噪效果不断增强，但消声器内部压力损失也随之逐渐增大，且增大幅度越来越大，因此孔板内径不宜太小。

关键词：制冷声学特性噪声污染控制压缩机排气管消声器传递损失压力损失数值模拟

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排气管外延伸长度对旋风分离器性能的影响

过程工程学报 2016年第6期16卷 915-921页

作者：马欣徐洋洋徐洋师统麾薛涛西南石油大学机电工程学院四川成都610500

采用数值模拟方法分析了不同排气管外延伸长度下旋风分离器流场和性能的变化,对比分析了5组不同排气管外延伸长度下的静压、速度图像和10组不同排气管外延伸长度下的压降、切割粒径变化情况.结果表明,不同排气管外延伸长度对旋风分离器... 详细信息

采用数值模拟方法分析了不同排气管外延伸长度下旋风分离器流场和性能的变化,对比分析了5组不同排气管外延伸长度下的静压、速度图像和10组不同排气管外延伸长度下的压降、切割粒径变化情况.结果表明,不同排气管外延伸长度对旋风分离器切向速度影响不大,排气管外延伸长度过短时,受亚临界流影响轴向速度出现第3峰,而随排气管外延伸长度增大逐渐消失;旋风分离器内压降开始随排气管外延伸长度增大而减小,之后逐渐微升,最大变化率为8%;旋风分离器切割粒径在一定范围内随排气管外延伸长度先升高,然后降至最小,再逐渐增大,最大变化率为23.3%.表明排气管外延伸长度变化,在一定程度上对旋风分离器的分离性能有影响.

关键词：旋风分离器排气管流场压降切割粒径

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异形排气管多向局部加载液力成形工艺

中国机械工程 2020年第22期31卷 2763-2771页

作者：徐勇李明夏亮亮张士宏中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

针对某乘用车异形排气管整体制造的难题,开展4系列不锈钢管材包括多向局部加载液力成形新方法的全流程液力成形工艺研究。基于Dynaform有限元模拟软件,建立绕弯成形及液力成形的有限元模型,监测管材壁厚分布的演化规律,进而优化成形工... 详细信息

针对某乘用车异形排气管整体制造的难题,开展4系列不锈钢管材包括多向局部加载液力成形新方法的全流程液力成形工艺研究。基于Dynaform有限元模拟软件,建立绕弯成形及液力成形的有限元模型,监测管材壁厚分布的演化规律,进而优化成形工艺参数,开展实验验证。研究结果表明:初始管材直径对液力成形管材壁厚分布影响显著,初始管材直径为54 mm时能很好地满足工艺要求;在纵向加载液力成形阶段,可通过在上模具设计凸筋来实现对管材的局部加载成形,而在横向加载液力成形阶段,内压为48 MPa时可避免管材破裂、折叠等缺陷的产生;此外,局部加载液力成形可导致管材的应力应变状态发生明显改变,变形区管材的壁厚呈现增大趋势,最大减薄率由27.43%降至24.65%,最终零件的最大减薄率为28.05%。实验结果与模拟结果基本吻合,最大偏差值仅为2.89%。

关键词：管材弯曲多向局部加载液力成形排气管有限元模拟