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天然气同轴分级低排放燃烧室点火特性研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1197-1204页

作者：丁文豪冉军辉刘世铮项鹏刘潇哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所哈尔滨150078

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近... 详细信息

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近燃烧室出口时拥有较好的点火性能,但火核发展速度较慢。热射流火焰速度越高,受流场轴向速度的影响越小点火性能越好。热射流持续时间的增长使得壁面生成的火核体积增大,点火成功率增高。

关键词：燃气轮机低排放燃烧室点火特性大涡模拟

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直齿行星传动罚函数修形优化及动力学分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 80-86页

作者：张西金方宗德尹逊民贾海涛杜立立西北工业大学机电学院陕西西安710072 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

针对直齿行星传动齿轮修形问题,提出了减小齿轮副承载传动误差波动幅度的直齿行星轮系罚函数修形优化方法.研究了内外啮合直齿轮承载接触分析(LTCA)方法,并与Romax软件计算结果进行对比验证;基于承载接触分析方法计算承载传动误差,提出... 详细信息

针对直齿行星传动齿轮修形问题,提出了减小齿轮副承载传动误差波动幅度的直齿行星轮系罚函数修形优化方法.研究了内外啮合直齿轮承载接触分析(LTCA)方法,并与Romax软件计算结果进行对比验证;基于承载接触分析方法计算承载传动误差,提出了直齿行星轮系内外啮合齿轮副的罚函数修形优化方法,进行了行星轮系内外啮合齿轮副修形优化设计.为了验证修形减振效果,将承载传动误差转换为啮合刚度,建立了直齿行星传动系统动力学模型,分析了内外修形优化对轴承支撑处振动加速度的影响.动力学分析表明:外啮合优化修形可以显著减小太阳轮支撑处振动加速度,内啮合修形优化可以减小内齿圈支撑处振动加速度,而且外啮合修形减振效果更好.

关键词：行星齿轮系统直齿轮承载传动误差修形优化动力学

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膜片联轴器非线性应力仿真与试验研究

热能动力工程 2024年第8期39卷 13-21页

作者：宋铎刘欣欣宗浩王成雨中国船舶集团有限公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078

膜片联轴器具有良好的轴向及角向不对中补偿能力,广泛应用于各类轴系的连接中,其力学性能直接影响轴系运行的安全性和稳定性。基于ANSYS有限元仿真软件,考虑接触非线性及大变形效应,建立膜片联轴器非线性应力仿真模型;分析膜片联轴器在... 详细信息

膜片联轴器具有良好的轴向及角向不对中补偿能力,广泛应用于各类轴系的连接中,其力学性能直接影响轴系运行的安全性和稳定性。基于ANSYS有限元仿真软件,考虑接触非线性及大变形效应,建立膜片联轴器非线性应力仿真模型;分析膜片联轴器在单一扭转、轴向、角向以及径向载荷作用下膜片应力大小及应力分布状况;最后进行了静态扭转及拉伸试验验证。结果表明:膜片应力集中在膜片螺栓孔边、膜片束腰处以及膜片与垫片接触表面边缘附近;在过载或交变载荷作用下,最外层膜片最易发生损伤。

关键词：膜片联轴器有限元应力分析试验

基于AHP方法的行星齿轮箱箱体阻尼敷设方案评价研究

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热能动力工程 2024年第3期39卷 200-206页

作者：魏博文常山栾圣罡张坤中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

针对行星齿轮箱箱体阻尼敷设方案减振效果评价问题,以某型行星变频调速齿轮箱为研究对象,基于层次分析法(AHP)建立阻尼敷设方案评价指标体系,以阻尼层厚度和阻尼材料损耗因子作为方案的定量指标,并结合方案的定性指标多方案对比分析,选... 详细信息

针对行星齿轮箱箱体阻尼敷设方案减振效果评价问题,以某型行星变频调速齿轮箱为研究对象,基于层次分析法(AHP)建立阻尼敷设方案评价指标体系,以阻尼层厚度和阻尼材料损耗因子作为方案的定量指标,并结合方案的定性指标多方案对比分析,选出最优的阻尼敷设方案。建立了5种箱体阻尼敷设方案的有限元模型,仿真分析得出模型机脚测点的振动加速度级。结果表明:阻尼层厚度和阻尼材料损耗因子对测点处机脚振动加速度级大小影响显著;选用SA-3为阻尼材料、阻尼厚度为14 mm的方案5,经指标体系评价确定为最优阻尼敷设方案,较原模型振动加速度级峰值平均下降了1.64 dB,优于其他4种阻尼敷设方案,验证了评价方法的正确性。

关键词：齿轮箱层次分析法综合评价阻尼减振

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基于MASTA的单斜齿轮修形优化研究

热能动力工程 2024年第3期39卷 173-180页

作者：薛睿超霍肇波贾海涛汤鱼中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为了研究不同修形方式对齿轮性能的影响,以一对单斜齿轮为例进行螺旋线修形、齿向起鼓及齿顶修形。采用MASTA软件对不同修形方案进行承载接触分析LTCA(Loaded Tooth Contact Analysis),计算各种方案下齿轮的传动误差、齿面接触应力及齿... 详细信息

为了研究不同修形方式对齿轮性能的影响,以一对单斜齿轮为例进行螺旋线修形、齿向起鼓及齿顶修形。采用MASTA软件对不同修形方案进行承载接触分析LTCA(Loaded Tooth Contact Analysis),计算各种方案下齿轮的传动误差、齿面接触应力及齿面载荷分布,并以齿面载荷分布均匀为优化目标,综合考虑传动误差及齿面接触应力,对齿轮进行螺旋线修形和齿向起鼓,并从修形量、修形长度和修形曲线3个方面进行齿顶修形优化,得到了特定工况、特定齿轮参数下的修形优化方案。研究表明:与未修形情况相比,最终优化方案在齿面载荷分布更均匀的情况下可使齿轮传动误差下降8.6%,且传动误差曲线更接近正弦曲线;最大齿面接触应力下降6.2%,齿面载荷分布系数KHβ由1.195 2降低至1.144 5;该修形优化方案有效地改善了齿轮的啮合性能。

关键词：齿向修形齿顶修形传动误差齿面接触应力

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膜片联轴器的非线性仿真模型应力分析

热能动力工程 2024年第6期39卷 156-162,176页

作者：刘欣欣冯家兴宗浩邢立峰中国船舶集团有限公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078

膜片联轴器工作时受扭矩、离心载荷、轴向不对中及角向不对中等多种载荷耦合作用,考虑膜片联轴器结构非线性和摩擦接触情况,建立了多种载荷耦合下非线性膜片联轴器整体仿真模型,分析了多种载荷作用下膜片联轴器的变形和应力特征,获得了... 详细信息

膜片联轴器工作时受扭矩、离心载荷、轴向不对中及角向不对中等多种载荷耦合作用,考虑膜片联轴器结构非线性和摩擦接触情况,建立了多种载荷耦合下非线性膜片联轴器整体仿真模型,分析了多种载荷作用下膜片联轴器的变形和应力特征,获得了膜片间摩擦系数以及膜片与垫片间摩擦系数对膜片应力特征的影响规律。结果表明:多种载荷耦合作用下外侧膜片最易发生破坏;增大膜片与垫片间摩擦系数可降低综合不对中情况下外侧膜片最大等效应力,膜片间摩擦系数对膜片最大等效应力影响较小。

关键词：膜片联轴器有限元非线性仿真模型应力分析

基于Hartmann哨超声喷嘴的谐振腔结构仿真研究

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热能动力工程 2024年第3期39卷 207-214页

作者：陶嘉琪姚福锋鞠东兵刘建成中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为便于用试验方法研究汽轮机除湿问题,设计了一种新型大流量、高雾化度的喷嘴,在喷嘴设计中融入类似Hartmann哨的谐振腔结构,并通过超声波效应增强对水滴的雾化效果。采用Fluent流体仿真软件,对湿蒸汽环境下不同Hartmann哨谐振腔结构尺... 详细信息

为便于用试验方法研究汽轮机除湿问题,设计了一种新型大流量、高雾化度的喷嘴,在喷嘴设计中融入类似Hartmann哨的谐振腔结构,并通过超声波效应增强对水滴的雾化效果。采用Fluent流体仿真软件,对湿蒸汽环境下不同Hartmann哨谐振腔结构尺寸的流场速度、压力脉动以及谐振频率进行数值模拟,得到最佳谐振腔结构尺寸。研究结果表明:喷嘴入口压力一定时,改变谐振腔与喷嘴出口的角度(谐振腔夹角),速度脉动会随谐振腔夹角的增大而增大,而压力脉动随谐振腔夹角增大呈先增大后减小的趋势,在125°夹角下出现峰值;125°夹角下速度脉动最大值区域及谐振频率随谐振腔直径增大而减小;最终确定谐振腔的结构参数,其夹角为125°、直径为3.4 mm、深度为6.4 mm,该结构参数下谐振频率为21 kHz,符合所需频率。

关键词： Hartmann哨谐振腔谐振频率速度脉动压力脉动

齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压仿真研究

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热能动力工程 2024年第3期39卷 181-188页

作者：王双兴邵钢王冀田昊中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为了确保船舶齿轮箱水下密封可靠,开展船舶齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压研究。首先,进行齿轮箱轴端唇形密封结构的静力学仿真,得到了过盈量为0.5 mm条件下唇形密封和旋转轴之间的接触宽度和平均接触压力,经进一步计算得到了唇... 详细信息

为了确保船舶齿轮箱水下密封可靠,开展船舶齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压研究。首先,进行齿轮箱轴端唇形密封结构的静力学仿真,得到了过盈量为0.5 mm条件下唇形密封和旋转轴之间的接触宽度和平均接触压力,经进一步计算得到了唇形密封结构的生热量。在此基础上,进行了唇形密封结构的热力学有限元仿真分析,获得了过盈量为0.5 mm时唇形密封结构最高温度随水压载荷的变化规律。最后,以150℃为最高温度上限,仿真获得了唇形密封结构的最大密封水压为0.035 MPa,并进行了输出轴端最大密封水压的试验验证,验证了仿真获得的最大密封水压结果的正确性。研究结果表明:在唇形密封与旋转轴过盈量为0.5 mm的条件下,唇形密封结构的最高温度与水压呈正相关关系。

关键词：唇形密封最大密封水压静力学仿真热力学仿真

波浪冲击下船舶蒸汽管路的动态响应及裂纹扩展研究

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热能动力工程 2024年第6期39卷 191-198页

作者：李晨硕刘凤杰吴穷中国船舶集团有限公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078

为了研究船舶面对波浪冲击问题时,蒸汽管路的的动态响应及其对管路裂纹扩展情况的影响,本文根据某型船舶典型蒸汽管段的结构特点进行有限元建模,分析了在45°,90°和180°航向角的海浪冲击下的蒸汽管段的应力响应和位移响应,确定了波浪... 详细信息

为了研究船舶面对波浪冲击问题时,蒸汽管路的的动态响应及其对管路裂纹扩展情况的影响,本文根据某型船舶典型蒸汽管段的结构特点进行有限元建模,分析了在45°,90°和180°航向角的海浪冲击下的蒸汽管段的应力响应和位移响应,确定了波浪冲击下船舶蒸汽管段结构的薄弱环节为应力集中区域,最终基于Paris公式计算出蒸汽管段运行期内裂纹尺寸的变化情况。结果表明:在45°,90°和180°航向角的海浪冲击下蒸汽管段的应力和位移响应分布规律相似,均出现在弯头部位,其中90°航向角y向冲击时管路有最大等效应力和位移,其值分别为174.84 MPa和15.19 mm,所有区域的Von-Mises应力值均未出现大于材料屈服极限值的情况;仅在90°航向角的纵向(y向)冲击下,管路的最大等效应力值(174.84 MPa)超过了裂纹扩展门槛值99.76 MPa,会导致管路的初始裂纹(10^(-5) mm)发生扩展,且运行20年时管道裂纹的长度值为1.85 mm。

关键词：疲劳裂纹波浪冲击船舶管路数值模拟