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基于空化效应的液膜密封热流体动力润滑研究

基于空化效应的液膜密封热流体动力润滑研究

作者：闫方琦中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着现代化工业技术的快速发展及国家对“节能”、“安全”、“环保”的倡导,以螺旋槽液膜密封为代表的机械密封在石油化工、冶金造纸、船舶动力和航空航天等领域关键旋转流体输送设备上得到广泛应用。其中,在液膜密封工作过程中产生大... 详细信息

随着现代化工业技术的快速发展及国家对“节能”、“安全”、“环保”的倡导,以螺旋槽液膜密封为代表的机械密封在石油化工、冶金造纸、船舶动力和航空航天等领域关键旋转流体输送设备上得到广泛应用。其中,在液膜密封工作过程中产生大量的搅拌热和摩擦热,会劣化摩擦副的润滑状态,降低密封的稳定性和可靠性,同时流体空化现象也会对密封性能产生影响,因此为了更加准确的研究液膜密封润滑性能,在考虑空化效应的基础上分析热粘效应对密封稳动态性能的影响规律。在考虑空化效应的基础上,采用有限元法对雷诺方程和流体能量方程进行推导,建立基于空化效应的液膜密封热流体动力润滑分析模型,搭建液膜密封空化可视化试验台,通过试验验证程序模型的准确性;对比分析了空化效应和热粘效应分别及综合影响下,结构参数和工况参数的改变对液膜密封稳态性能的影响;联立液膜扰动方程与雷诺方程,建立液膜密封热流体动力润滑动态特性分析模型,讨论了在空化与热粘效应的影响下,液膜动态特性随结构参数和工况参数的变化规律;为实现提高液膜开启力并降低空化率的目标,结合神经网络、遗传算法以及Pareto多目标寻优方法对密封结构进行优化,并将优化后的结构进行试验,与理论计算进行对比分析。结果表明:不同粘度数值下,液膜密封稳态性能存在差异,随着粘度的升高,空化率和空化区域变大;在考虑空化效应的基础上,热粘效应会使开启力降低,泄漏量增大,但也会减少摩擦扭曲并降低空化率;在结构参数和工况参数不变的情况下,液膜粘度增大会使液膜动态刚度系数和动态阻尼系数均呈线性增大,液膜的抗干扰能力增强;当考虑空化效应和热粘效应的综合影响后,各项动态特性参数的数值相比于只考虑空化效应的情况均会出现一定程度的降低,但变化趋势仍然保持一致性,流体的热粘效应会明显降低液膜的各项动态特性数值,从而致使液膜抵抗外界干扰的能力降低;在本文研究条件下,以增大开启力减小空化率为目标的进行优化,所得最优结构参数为:槽深20μm,槽数28个,螺旋角20°,槽台宽比0.7,槽长坝长比0.6。

关键词：液膜密封空化效应热流体动力润滑粘温效应动态特性

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水下爆炸空化效应作用下结构响应的数值模拟

水下爆炸空化效应作用下结构响应的数值模拟

作者：叶帆大连理工大学

学位级别：硕士

当船舶或近水面结构遭受水下爆炸作用时,除了受到冲击波和气泡脉动载荷外,空化效应(包括区域空化效应和局部空化效应)也会对其响应造成影响。特别是当结构附近较大的空化区域溃灭时,会对结构造成较大的二次加载。因此研究水下爆炸对水... 详细信息

当船舶或近水面结构遭受水下爆炸作用时,除了受到冲击波和气泡脉动载荷外,空化效应(包括区域空化效应和局部空化效应)也会对其响应造成影响。特别是当结构附近较大的空化区域溃灭时,会对结构造成较大的二次加载。因此研究水下爆炸对水面附近结构物作用时空化效应是不能忽略的,有必要研究空化效应对结构响应造成的影响。本文研究了非接触水下爆炸空化效应的形成原因,采用有限元软件ABAQUS,引入计及空化效应的声学有限元方法,模拟了近水面结构及整船受非接触水下爆炸作用包括空化效应时的结构响应,给出了空化效应二次加载的作用特点。首先,本文对某船模承受远距爆炸冲击波作用下的结构响应和近距爆炸冲击波作用下的结构变形进行了数值模拟,数值模拟结果与试验测量结果符合良好,证明了本文数值方法能模拟结构受水下爆炸冲击波作用下的响应。然后,分别对区域空化效应和局部空化效应进行了数值模拟,模拟了区域空化和局部空化的膨胀扩大、收缩溃灭。数值模拟结果与实验符合较好,证明了本文数值方法能够用于水下爆炸空化效应的模拟。数值模拟结果表明空化闭合溃灭处附近水质点及结构会受到较大的二次加载,二次加载持续时间为冲击波持续时间的数倍。论文最后,以某水面船为对象,数值模拟了该船受水下爆炸作用时的动态响应。比较了考虑空化效应和不考虑空化效应下船体结构的不同响应,分析了区域空化效应对此船的二次加载作用,二次加载引起的加速度峰值与冲击波引起的加速度峰值在同一量级上。使用高性能计算机比较了不同流体网格密度模型的计算结果。结果对比显示,为了更精确的模拟空化效应及其对结构的影响,加密水域网格是必要的。这体现了高性能计算机在水下爆炸数值研究领域的重要性。本文工作得到了辽宁省博士科研基金(编号：20091012)的资助,在此表示感谢。

关键词：水下爆炸空化效应二次加载并行计算

基于空化效应的功能材料的加工仿真与实验研究

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基于空化效应的功能材料的加工仿真与实验研究

作者：叶见领浙江工业大学

学位级别：硕士

随着光电科技等核心产业的不断发展,功能材料作为这些产业的基础材料,对其表面质量要求也越来越高,然而传统的表面加工方式易造成亚表面的损伤以及表面缺陷,很难获得更高的表面质量。因而,国内外专家学者纷纷寻求新型的加工原理与方法... 详细信息

随着光电科技等核心产业的不断发展,功能材料作为这些产业的基础材料,对其表面质量要求也越来越高,然而传统的表面加工方式易造成亚表面的损伤以及表面缺陷,很难获得更高的表面质量。因而,国内外专家学者纷纷寻求新型的加工原理与方法。本文基于空化效应展开了对功能材料加工的探索性研究,以期能够开发出一种高效高质、绿色环保的加工方式,达到更高的表面质量要求,具体完成的工作如下:(1)理论研究:根据空化腔室结构特点及其空化流场的流动特性,提出将类自振型和类文丘里管型的空化腔室进行串联,并完成串联式空化腔室的建模工作;分析研究空泡动力学方程、射流结构、数值模型等,为数值研究与分析提供理论基础。(2)数值研究:采用Mixture多相流模型,k-ε湍流模型,Singhl空化模型,优化多种串联式空化腔室的流体域模型,分析空泡体积分数云图,压力分布云图以及速度分布云图等。结果得出相对较好的串联式空化腔室几何结构参数,即β值取20°,d′值取2.0mm,n值取10.5mm,α值取60°,m取值5.0mm,d值取8.0mm。(3)实验平台设计:结合对空化流场的理论研究以及串联式空化腔室的数值研究,自主设计并搭建了一整套可视化、全循环流动的实验加工平台,包括多种喷嘴的结构设计,管道的稳定性与安全性设计等。(4)实验探究:首先探究喷射距离对加工效果的影响,同时对多种空化腔室的数值研究进行对比性的验证,得出了相对较好的串联式空化腔室,以及其对应功能材料加工的最佳喷距为8mm附近;然后探究加工基液对加工效果的影响,采用相对较好的串联式空化腔室在其最佳喷距下,对功能材料进行探索性的加工实验,得出了加工后的表面形貌变化特征;加工基液中加入磨料,得出了磨料在一定程度上促进了基于空化效应的功能材料的材料去除,整体去除率提升59%,对局部区域性加工取得了较好的效果。基于空化效应的功能材料的加工探究,尚属于新的研究领域范畴,设计并优化了串联式空化腔室的结构,为后续空化腔室模型设计提供理论依据;探究水作为单一的加工基液,寻求高效高质、绿色环保的表面处理新方法,对空化腔室的结构设计要求比较高。通过理论分析,数值研究,以及实验探究,验证了基于空化效应对功能材料进行表面加工处理的可行性,适用于各种难加工的功能材料表面去除,其应用具有广阔的发展前景。

关键词：空化效应功能材料串联式空化腔室表面加工处理仿真分析

水下冲击载荷作用下结构动态响应及空化效应研究

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水下冲击载荷作用下结构动态响应及空化效应研究

作者：徐剑鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

军舰在服役过程中面临着水下爆炸冲击的威胁,会使舰船的基础结构发生严重毁伤。同时水下冲击加载也是一个极为复杂的过程,在结构在发生变形、毁伤同时,由于结构的动态响应会产生反射波,与入射波叠加形成负压区域造成局部空化,进而对结... 详细信息

军舰在服役过程中面临着水下爆炸冲击的威胁,会使舰船的基础结构发生严重毁伤。同时水下冲击加载也是一个极为复杂的过程,在结构在发生变形、毁伤同时,由于结构的动态响应会产生反射波,与入射波叠加形成负压区域造成局部空化,进而对结构造成二次加载。研究水下冲击加载下结构的动态响应以及水域中空化效应的动态演化及其规律对相关工程设计具有重要的科学意义和参考价值。本文对实验室范围内的水下冲击加载装置进行了可视化改进,在得到结构的响应与压力信号的同时还能观察到水域中的空化效应并进行分析。本文从气背、水背两种边界条件出发,通过实验研究了刚性面板、2024铝板、蜂窝铝这三种结构的抗水下冲击性能,并对实验结果进行了仿真验证。实验使用了动态压力传感器对冲击加载的信号进行测量,并对压力峰值、冲量、脉宽等特征参数进行分析。借助高速摄像机,观测了透明管道内水域的空化现象,为了对空泡进行量化分析,本文基于MATLAB开发了空泡处理程序,获得了在不同边界条件下空泡的尺寸、数量、位置、周期等数据,并从尺寸和区域两个维度进行了一定的规律总结。实验发现刚性面板、2024铝板、蜂窝铝三种结构对应分别有平移、弯曲、压缩三种动态响应过程,对应的空化时间顺序和发生区域都有差异。空泡分析的结果表明:靠近边界的区域以及小尺寸的空泡都最先达到空化的极大值。在实验的基础上,本文还进行了部分理论验证和仿真对比。基于Taylor理论和CEL算法仿真模拟得到的冲击加载冲量与实验结果吻合良好。在气背-2024铝板实验中压力波的波速与瞬变流理论中的预测吻合良好。同时本文还从压力波与稀疏波的传播机理上解释了实验过程中发生的二次、三次空化现象。

关键词：水下冲击载荷结构动态响应空化效应有限元仿真

自激振荡脉冲雾化喷嘴空化效应及其喷雾特性研究

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自激振荡脉冲雾化喷嘴空化效应及其喷雾特性研究

作者：胡亚男武汉科技大学

学位级别：硕士

利用自激振荡脉冲特性改善流体喷雾效果是当前雾化领域发展的热点之一。自激振荡脉冲射流不需要外加激励源,利用自激振荡腔室本身的结构特点就能产生脉冲射流。由于它具有较大的变压特性和空化特性,通过设计合理的自激振荡喷嘴结构可以... 详细信息

利用自激振荡脉冲特性改善流体喷雾效果是当前雾化领域发展的热点之一。自激振荡脉冲射流不需要外加激励源,利用自激振荡腔室本身的结构特点就能产生脉冲射流。由于它具有较大的变压特性和空化特性,通过设计合理的自激振荡喷嘴结构可以有效提高喷雾质量并节约喷雾能耗。本文通过对自激振荡脉冲射流的空化特性展开深入研究,分析了空化效应对射流雾化的影响并提出了基于自激振荡脉冲效应的雾化喷嘴结构设计方法,本文所做的主要工作如下:(1)基于空化泡溃灭的雾化机理和自激振荡脉冲喷嘴出口流道空化过程,分析了空化效应对自激振荡脉冲射流雾化效果的影响,提出利用自激振荡脉冲效应产生的空化射流促进射流雾化的方法。(2)依据自激振荡脉冲喷嘴结构,分析了射流来流速度和脉动压力对喷嘴出口流道空化效应的影响,提出利用来流雷诺数和脉动特征值表征喷嘴出口流道空化程度,并根据自激振荡脉冲喷嘴有限元分析得到了喷嘴出口流道较好空化状态的来流雷诺数和喷嘴腔室长径比。(3)基于自激振荡脉冲效应产生的空化汽囊形成原理,建立了自激振荡腔室内空化汽囊能量聚集和释放状态下的简化物理模型,研究了能量聚集效应对自激振荡射流雾化的影响。(4)提出了基于空化汽囊能量最大化的雾化喷嘴腔室壁面结构设计方法,利用Bezier曲线重构了壁面四角过渡形状,设计了新型雾化喷嘴自激振荡腔室壁面结构,并对其腔室内空化汽囊分布和射流出口速度进行了计算和分析。(5)利用Fluent软件中的VOF多相流模型对前文所述的结构设计方法所提出的新型自激振荡雾化喷嘴进行喷雾特性研究。重点分析了能够表征喷雾特性的流场内多相体积分数、湍动能和速度等特征参数的分布情况。

关键词：自激振荡脉冲射流雾化喷嘴空化效应喷雾特性

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空化效应毁损肿瘤血管的应用研究

实用肿瘤学杂志 2007年第2期21卷 139-143页

作者：左丽张凤春王中吉郑春海复旦大学附属上海市第五人民医院肿瘤科上海200240 上海交通大学附属仁济医院肿瘤科山东省兖矿集团第二医院病理科

目的观察空化效应治疗晚期实体瘤的近期疗效和不良反应。方法42例晚期实体瘤患者采用空化效应肿瘤治疗操作方法及程序治疗,每例接受治疗两疗程,第一疗程治疗时间为第1、4、7天,休息两周,第二疗程治疗时间为第22、25、28天,第56天观察疗... 详细信息

目的观察空化效应治疗晚期实体瘤的近期疗效和不良反应。方法42例晚期实体瘤患者采用空化效应肿瘤治疗操作方法及程序治疗,每例接受治疗两疗程,第一疗程治疗时间为第1、4、7天,休息两周,第二疗程治疗时间为第22、25、28天,第56天观察疗效。结果42例均可评价疗效和不良反应。其中完全缓解(CR)1例,部分缓解(PR)14例,稳定(SD)22例,进展(PD)5例,总有效率(CR+PR)为35.71%,癌痛不适改善69.05%,生活质量评分改善69.05%。治疗后血液学毒性发生率为0%。结论空化效应治疗晚期实体瘤有效率高,不良反应轻微,可更好地改善病人的生活质量。

关键词：实体瘤空化效应血管栓塞

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利用涡流空化效应降解水中罗丹明B

中国环境科学 2007年第1期27卷 129-131页

作者：王金刚王西奎郭培全国伟林李桂芳陆道刚济南大学化学化工学院山东济南250022 济南大学机械工程学院山东济南250022 华北电力大学动力工程系北京102206

涡流空化通过特殊结构的涡流仓产生,流体在涡流仓中形成压力远低于大气压力的低压区域,从而产生空化效应.通过CFX计算软件对涡流形成情况进行了模拟计算,确定了适宜的结构参数.对罗丹明B进行了实际降解试验,考察了压力和温度对降解的影... 详细信息

涡流空化通过特殊结构的涡流仓产生,流体在涡流仓中形成压力远低于大气压力的低压区域,从而产生空化效应.通过CFX计算软件对涡流形成情况进行了模拟计算,确定了适宜的结构参数.对罗丹明B进行了实际降解试验,考察了压力和温度对降解的影响,结果表明,压力提高对降解有利,而温度的影响有一定复杂性.涡流空化降解和超声空化降解的对比试验结果表明,涡流空化降解效率远大于超声空化.

关键词：空化效应涡旋射流罗丹明B 降解

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空化效应强化四价铈去污技术研究

空化效应强化四价铈去污技术研究

第三届全囯核化学与放射化学青年学术研讨会

作者：刘刈陈艳孔彦荣李睿之聂鹏周一东中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所

＜正＞采用浸泡一高温煅烧制备了模拟污染不锈钢样片;利用失重法,设计正交实验研究了硝酸浓度、硝酸铈铵的浓度、温度和超声时间对不锈钢的平均腐蚀速率及去污因子的影响;利用扫描电镜对去污前后的不锈钢进行了观测;开展了电化学氧化再... 详细信息

＜正＞采用浸泡一高温煅烧制备了模拟污染不锈钢样片;利用失重法,设计正交实验研究了硝酸浓度、硝酸铈铵的浓度、温度和超声时间对不锈钢的平均腐蚀速率及去污因子的影响;利用扫描电镜对去污前后的不锈钢进行了观测;开展了电化学氧化再生四价铈技术研究。条件去污实验结果表明:温度、硝酸铈铵浓度为主要影响因素;当硝酸铈铵的浓度为0.15mol/L,温度为85℃,硝酸浓度为1.0mol/L

关键词：核反应堆去污技术空化效应四价铈

来源： cnki会议评论

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空化效应产生的羟基自由基与亚硝酸根的检测

空化效应产生的羟基自由基与亚硝酸根的检测