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大直径双浮动端面密封结构多目标优化设计

流体机械 2024年第5期52卷 25-31,39页

作者：谢星王永乐李凤成丁思云沈宗沼合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 通用机械关键核心基础件创新中心(安徽)有限公司合肥230031 合肥通用环境控制技术有限责任公司合肥230031

针对缺乏直径大于600 mm浮动端面密封环结构参数选取标准的问题,建立了密封橡胶O形圈二维轴对称非线性接触模型;结合试验设计、有限元计算、响应面模型、多目标优化算法与优劣解距离决策方法,以密封环最大变形量和端面比压为目标,开展... 详细信息

针对缺乏直径大于600 mm浮动端面密封环结构参数选取标准的问题,建立了密封橡胶O形圈二维轴对称非线性接触模型;结合试验设计、有限元计算、响应面模型、多目标优化算法与优劣解距离决策方法,以密封环最大变形量和端面比压为目标,开展了不同结构双浮动端面密封优化设计研究;分析了密封环结构参数对其端面比压与变形量的影响规律。结果表明:密封环锥面最小半径R_(min)与锥面角 β 越大,密封端面比压越大;R_(min)与 β 越大,安装间隙A越小,密封环变形量越大。影响端面比压的主因素为R_(min)与 β,影响变形量的主因素为R_(min)。浮动环最优结构参数为:R_(min)=381 mm,β=23°,A=18 mm,相应的密封环端面比压为0.49 MPa,最大变形量为12.11 μm。经过静压和运转密封性能测试试验,设计的双浮动端面密封无泄漏,表明优化设计方法有效可行。

关键词：双浮动端面密封结构设计多目标优化变形量端面比压

夏热冬冷地区典型城市住宅冬季室内环境热舒适性研究

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流体机械 2024年第5期52卷 91-98,104页

作者：柯瑶王汝金张欢聂颖王寿川宋哲合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 合肥通用环境控制技术有限责任公司合肥230031

针对夏热冬冷地区城市住宅建筑冬季室内热环境舒适度较差的现状,在典型城市合肥进行了冬季住宅室内空气温度、黑球温度、相对湿度与空气流速等客观热环境参数的测试,并对测试现场居民的室内着装、主观热感觉评价与热期望等进行问卷调查... 详细信息

针对夏热冬冷地区城市住宅建筑冬季室内热环境舒适度较差的现状,在典型城市合肥进行了冬季住宅室内空气温度、黑球温度、相对湿度与空气流速等客观热环境参数的测试,并对测试现场居民的室内着装、主观热感觉评价与热期望等进行问卷调查统计。结果表明:地区住宅室内环境普遍偏冷,低于现行建筑热环境标准规定的热舒适范围,客观热环境条件较为恶劣,受访者虽对室内热湿环境接受度良好,但仍存在接近半数人员期望室内环境能够更加温暖,居民对冬季住宅热环境的改善需求较高。运用统计学方法对样本数据进行回归分析,得出预测平均热感觉指标PMV和热感觉投票TSV与室内操作温度关系,基于理论预测模型结果与实测值差异分析,确定该城市居民冬季实际的热中性温度为18.5 ℃,在可接受率为90%下的地区室内操作温度舒适范围为14.4~22.6 ℃。研究结果可为夏热冬冷地区家居环境热舒适的设计、营造与评价提供参考依据。

关键词：夏热冬冷地区室内热环境热舒适预测平均热感觉指标热感觉投票

基于湍流模型的螺旋槽机械密封端面流动特性分析

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流体机械 2024年

作者：谢星张翊勋丛国辉刘杰王永乐丁思云李鲲合肥通用机械研究院有限公司合肥通用环境控制技术有限责任公司中广核工程有限公司

为了研究高转速液膜润滑螺旋槽机械密封湍流流动特性，基于k-ω湍流模型，计算了密封端面液膜相对速度、压力与湍动能分布，并分析了不同转速与膜厚下密封开启力、泄漏率与端面各流动熵产损失占比。结果表明：槽区位置流体速度小，密封... 详细信息

为了研究高转速液膜润滑螺旋槽机械密封湍流流动特性，基于k-ω湍流模型，计算了密封端面液膜相对速度、压力与湍动能分布，并分析了不同转速与膜厚下密封开启力、泄漏率与端面各流动熵产损失占比。结果表明：槽区位置流体速度小，密封堰区流体速度大；液膜压力分布呈周期性，在螺旋槽背面前1/2流向位置处产生了空化；螺旋槽入口湍动能较大，在螺旋槽深度方向上，越靠近密封动环螺旋槽底壁面，流体湍动能越大；流体膜区域总熵产损失明显大于螺旋槽区域，总壁面熵产损失占比≥60%，总湍流流动损失占比≥30%；随着转速增加，开启力与泄漏率增大，壁面熵产损失增加，直接熵产损失降低，当转速≥10 000 r/min时，湍流与脉动熵产损失相对稳定，占比35.64%～37.24%；随着膜厚增加，开启力降低，泄漏率增大，壁面熵产损失先增大后减小再增大，直接熵产损失降低，当膜厚≥4μm时，湍流与脉动熵产损失相对稳定，占比40.26%～42.15%。研究结果可为高转速低能耗机械密封结构设计提供理论指导。

关键词：机械密封螺旋槽湍流流动损失

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超高转速机械密封热力耦合变形分析

润滑与密封 2024年第8期49卷 175-181页

作者：谢星王永乐丁思云李香梁彦兵彭骞合肥通用机械研究院有限公司安徽合肥230031 通用机械关键核心基础件创新中心(安徽)有限公司安徽合肥230031 合肥通用环境控制技术有限责任公司安徽合肥230031

针对超高转速机械密封热力耦合变形问题,建立机械密封环三维结构模型,根据实际运行工况与经验计算公式确定密封环热载荷与力载荷边界条件。采用有限元方法,开展常温与高温工况下密封环温度与变形场计算,分析不同转速与冷却水压力下密封... 详细信息

针对超高转速机械密封热力耦合变形问题,建立机械密封环三维结构模型,根据实际运行工况与经验计算公式确定密封环热载荷与力载荷边界条件。采用有限元方法,开展常温与高温工况下密封环温度与变形场计算,分析不同转速与冷却水压力下密封环端面最高温度与最大轴向变形量变化。结果表明:常温工况下,密封环温度分布受端面摩擦热影响,密封端面最高温度为220℃,密封环变形量较小,且端面最高温度和轴向变形量随着转速的增大而增大;高温工况下,密封环温度分布受端面摩擦热和高温介质传热影响,密封端面最高温度为746℃,密封环变形量大,且端面最高温度随着转速的增大而增大,最大轴向变形量随着转速的增大而减小;内静环端面最大轴向变形量随冷却水压力的增加呈先减小后增大。

关键词：机械密封超高转速有限元计算热力耦合变形分析

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输送机刮板的受力分析与优化设计

机械设计 2024年第6期41卷 160-164页

作者：翟学军杨超范宝冬王俊涛中煤张家口煤矿机械有限责任公司河北张家口076250 河北省高端智能矿山装备技术创新中心河北张家口076250

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加... 详细信息

文中根据输送机刮板的实际受力情况,运用材料力学知识对刮板进行受力分析并建立刮板弯矩方程,根据弯矩方程绘制刮板弯矩分布图。从刮板弯矩分布图可以看出,在刮板链距处所受弯矩最大,且随着刮板链距的加大,刮板最大弯矩会减小,当链距加大到一定数值时,刮板中间弯矩变为负值,当刮板链距处的弯矩与刮板中间位置的弯矩绝对值相等时,刮板的最大弯矩最小,并以此计算出刮板最优链距l=0.586L,并绘制不同链距刮板最大弯矩变化图。刮板采用最优链距会大幅减小刮板的最大弯曲应力,增加刮板安全系数,延长刮板使用寿命。同时,应用Pro/Engineer三维设计软件建立刮板三维实体模型,寻找出刮板链距处为危险截面,并对刮板外形进行优化设计,最后根据煤炭行业标准提供的力-挠度试验数据应用SolidThinking Inspire软件对刮板优化前后分别进行仿真分析,根据分析结果可知,优化设计后刮板挠度满足行业标准要求。优化刮板外形不仅去掉了危险截面处的应力集中,而且还减小刮板质量,降低材料成本及运行阻力,该计算过程及结果分析对输送机刮板的改进及优化设计具有重要指导作用。

关键词：刮板受力分析优化设计最优链距挠度校核仿真分析

基于数组的刮板输送机运载模型及煤量计算算法研究

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工矿自动化 2024年第8期50卷 84-90页

作者：尹瑞张冬雪倪强中煤张家口煤矿机械有限责任公司河北张家口076250 河北省高端智能矿山装备技术创新中心河北张家口076250 山西康伟集团有限公司山西长治046500

目前针对煤量检测的研究大多侧重于煤矿井下带式输送机的煤量检测和识别,对综采(放)工作面刮板输送机的煤量检测仅停留在转载机处安装红外扫描装置,检测技术单一,且由于转载机位于刮板输送机卸煤处,红外扫描装置检测的是转载机的载煤量... 详细信息

目前针对煤量检测的研究大多侧重于煤矿井下带式输送机的煤量检测和识别,对综采(放)工作面刮板输送机的煤量检测仅停留在转载机处安装红外扫描装置,检测技术单一,且由于转载机位于刮板输送机卸煤处,红外扫描装置检测的是转载机的载煤量,不能直接反映刮板输送机上的实时载煤量,存在较大滞后性。针对上述问题,提出一种基于数组的刮板输送机运载模型及煤量计算算法。该算法将刮板输送机设定为连续装煤的载体,通过连续数组建立刮板输送机运载模型,并表征单位长度的装煤量,结合综采(放)工作面采煤机运行速度、滚筒高度、截割深度、位置及刮板输送机运行速度与装煤系数等参数,通过多参数数学建模的方法,实现对刮板输送机单位煤量的实时模拟,进而直观反映煤矿井下采煤工艺并准确计算出刮板输送机的实时载煤量。井下工业性试验结果表明,该算法连续可靠,可以精确计算出刮板输送机实时载煤量,载煤量分布接近于理想状态,具有较高的收敛性和鲁棒性。

关键词：综采工作面综放工作面刮板输送机采煤机运载模型数组模型载煤量

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基于Fluent的ZJ17卷接机组一次风分机理

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机械设计 2024年第3期41卷 130-135页

作者：王震张健龙李端端刘昊喆付志强李光张家口卷烟厂有限责任公司河北张家口075000 天津科技大学轻工科学与工程学院天津300457

由于梗丝分离效果受工作区间风速的影响较大,开展对一次风分装置风分机理的研究对提升香烟的品质具有重要意义。文中运用SolidWorks软件对一次风分装置进行建模,基于Fluent软件获得一次风分装置的出风口风速,并进行试验验证;在此基础上... 详细信息

由于梗丝分离效果受工作区间风速的影响较大,开展对一次风分装置风分机理的研究对提升香烟的品质具有重要意义。文中运用SolidWorks软件对一次风分装置进行建模,基于Fluent软件获得一次风分装置的出风口风速,并进行试验验证;在此基础上,对一次风分装置腔体内的风场、出风口风速和出风口至工作区间的风速进行分析。研究结果表明:一次风分装置内部气流区域回流和部分紊流现象明显;出口气流流速试验得出分布区间为21.87~25.9 m/s,仿真得出分布区间为21.0966~25.924 m/s,仿真结果与试验结果基本一致;出风口到工作区间的流速逐渐降低,流速变化速率也逐渐减小。一次风分装置内部气流区域回流和部分紊流会导致出风口风速分布不均匀;在外部风场的作用下,工作区间的风速分布会产生二次变化。

关键词：一次风分装置梗丝分离风速 Fluent

加料回潮工序中烟叶含水率的高光谱在线检测研究

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农机化研究 2024年

作者：马燕玲赵明霞李自娟邢鸿雁陈娇娇张家口卷烟厂有限责任公司天津科技大学机械工程学院

加料回潮是烟叶制丝过程中的关键工序,其中烟叶含水率的波动偏差直接影响后续卷包机械能否顺利入料加工,故在线精准控制回潮工序中烟叶的含水率至关重要。在线采集162个加料回潮工序中的烟叶样品进行高光谱图像,并使用多元散射校正（MS... 详细信息

加料回潮是烟叶制丝过程中的关键工序,其中烟叶含水率的波动偏差直接影响后续卷包机械能否顺利入料加工,故在线精准控制回潮工序中烟叶的含水率至关重要。在线采集162个加料回潮工序中的烟叶样品进行高光谱图像,并使用多元散射校正（MSC）、移动平均（Moving-average）预处理方法对原始光谱进行处理,进一步用主成分分析法（PCA）结合杠杆值法剔除数据集中的奇异值（Novelty）,最后采用偏最小二乘回归法（PLSR）创建加料回潮工序中烟叶含水率预测模型。验证结果显示:建立的Moving-average方法预处理的PCA-高杠杆值-PLSR模型最优,其校正集决定系数Rc2=0.999,均方根误差RMSEC=0.003,预测集的决定系数Rp2=0.999,RMSEP=0.003。研究结论:可以实现烟叶智能监控和快速无损分析,为开发实时检测装备提供理论参考。

关键词：含水率加料回潮高光谱主成分分析杠杆值法偏最小二乘回归

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工商制冷空调用换热器技术现状与发展趋势

流体机械 2024年第6期52卷 67-75页

作者：张秀平刘晓红周到王汝金马金平吴利平胡一清合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 合肥通用环境控制技术有限责任公司合肥230031 中国制冷空调工业协会北京100080

为了进一步促进我国工商制冷空调用换热器性能和可靠性的发展,以及制冷剂替代的研究,基于对我国工商制冷空调用换热器的调研,深入分析了换热器(管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器、套管式换热器、微通道换热器等)的技术现状,并... 详细信息

为了进一步促进我国工商制冷空调用换热器性能和可靠性的发展,以及制冷剂替代的研究,基于对我国工商制冷空调用换热器的调研,深入分析了换热器(管壳式换热器、板式换热器、翅片管式换热器、套管式换热器、微通道换热器等)的技术现状,并对其技术发展趋势进行展望;指出了目前我国工商制冷空调用换热器在强化换热技术、加工制造工艺等方面取得的进步,但随着应用市场的需求多样化,对换热器提出了更高的技术要求,今后换热器研发应从节材、新型制冷剂研发、加工制造智能化等方面着手,以提高换热器传热效率并节约材料成本,适应制冷剂替代的行业发展趋势。

关键词：换热器制冷空调发展趋势技术