海水淡化泵水润滑轴承间隙的优化设计

针对海水淡化高压泵水润滑轴承存在的润滑问题,设计了6种不同轴承半径间隙的水润滑轴承;用三维造型软件Pro/E建立了滑动轴承内部三维流动水膜数学模型;利用Fluent 6.2进行非结构化六面体/楔形网格划分,采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法,对不同轴承半径间隙内水膜的三维流场和同一轴承半径间隙不同偏心距下的水润滑轴承的动特性进行了模拟,得到了轴承内部动压力分布以及流量、承载力、刚度与轴承半径间隙之间的关系.结果表明,所研究的水润滑轴承在半径间隙为0.2 mm时性能最佳.模拟结果可以对水润滑轴承的润滑特性进行预测,可为高压泵水润滑轴承的优化设计和安全运行提供参考.     

提高特殊柱塞泵往复密封寿命的优化设计

针对输送含颗粒介质柱塞泵的柱塞、填料寿命问题,从接触型往复密封的摩擦学机理出发,通过优化匹配柱塞直径、行程及泵速各参数,合理控制柱塞的线速度,降低摩擦速度,对柱塞填料密封进行优化设计;通过求解间隙中的流体力学层流运动问题,合理控制冲洗液的压力,保证全压密封系统中接触区的液膜处在混合润滑状态下工作,使密封副有良好的润滑;提出了两种填料函方案,并和采用不同表面处理工艺的柱塞及多种填料搭配组合进行试验.试验结果表明,密封累计运行了4 455 h后,组合1和组合2柱塞的磨损仅为0.03 mm和0.05 mm;在生产实际中,改进后的密封设计,使柱塞及填料的使用寿命从原来的1 500 h提高到4 500 h以上.     

半径间隙对水润滑轴承轴心轨迹的影响

为了研究海水淡化高压泵水润滑轴承半径间隙对转子系统稳定性的影响,设计了3种不同半径间隙的水润滑轴承,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,对不同半径间隙时的干、湿转子轴心轨迹进行研究.结果表明:随着轴承半径间隙的增大,干转子的涡动中心明显向X,Y轴负方向漂移,而湿转子由于系统的阻尼增大涡动中心变化不明显;湿转子的涡动振幅明显大于干转子的;数值计算的结果与试验结果基本吻合,在轴承间隙较大时,干转子系统稳定性较差,半径间隙为0.1 mm时,润滑效果最好.研究结果为海水淡化高压泵水润滑轴承参数的优化设计提供必要的参考依据.     

高剪切匀浆泵两相流动的数值模拟

为了研究高剪切匀浆泵对物料的剪切混合效果,掌握剪切泵内流场的宏观规律和速度特性,应用三维造型软件Pro/E建立高剪切匀浆泵的水力模型,采用计算流体动力学的数值计算方法,基于Mixture混合模型,扩展的标准k-ε湍流方程及SIMPLEC算法对高剪切匀浆泵进行固液两相流的数值模拟.为了减小网格数量对计算结果的影响,对高剪切匀浆泵进行了网格的无关性检验.对不同流量和转速工况下的高剪切匀浆泵进行了数值模拟及横向比较,分析了流量和转速对剪切泵内流场的影响规律.分析结果表明：物料在经过剪切外腔后混合均匀程度显著提高,说明该剪切泵能对物料起到较好的混合均匀作用;随着流量的增大,固液两相混合均匀化速率变慢;随着转速的增大,两相混合均匀程度及速率变快,但改变转速只对转轮部分有影响,对进口区域的固相体积分数影响不大.     

外环流转子泵转子与泵体间间隙的优化选择

通过外环流转子泵运转时泵的转子与轴的受力分析，建立力学模型，导出了该泵转子与泵体间的间隙计算式；依据N—S微分方程，推导出转子泵间隙的漏损公式。试验验证了间隙和漏损计算公式的实用性，为提高该泵的设计水平及性能提供了参考依据。     

水润滑轴承-转子系统的瞬态响应特性

阶跃、脉冲等非周期载荷具有幅值突变、变化剧烈的特点,当它们作用于滑动轴承主轴时,轴心位置可能会发生突变,造成轴承润滑状况的突然变化.海水淡化泵机组在启动、停机和转速变化时,可能会承受不同的瞬变载荷,为研究该泵水润滑轴承在瞬变载荷作用下的润滑情况及动特性的变化,使用Pro/E三维造型软件建立水润滑轴承-转子系统的流固耦合模型,应用计算流体动力学(CFD)技术和流固耦合(FSI)方法,分别对水润滑轴承-转子系统施加阶跃载荷、矩形载荷和三角脉冲载荷,分析不同时刻下转子的弹性变形对水润滑轴承周向压力分布、水膜承载力以及轴心位置的影响.结果表明:在瞬变载荷作用时,轴心位置、水膜承载力和最大水膜压力都有较大的变化并呈现一定的振荡过程;由于脉冲载荷作用时间有限,随着其消失,轴心位置仍收敛于原来的平衡位置,而阶跃载荷则使轴心位置收敛于新的平衡位置.     

多级泵滑动轴承动特性系数求解算法

对多级泵进行转子动力学分析时,需要先对多级泵所用的滑动轴承进行动特性系数计算.采用有限差分法将雷诺方程中导数转换为差分形式.通过Matlab编程对静态雷诺方程进行迭代求解,求得静态油膜压力分布.无量纲动特性系数仅与轴承宽径比和偏心率有关,为了确定轴承的偏心率,用辛普森积分法求油膜承载力,用插值法不断改变油膜偏心率直到油膜承载力与轴承处支反力大小相等.对小扰动下的雷诺方程继续用Matlab进行求解得到4个扰动压力,再用辛普森积分法求得动特性系数.取宽径比为0.2,偏心率为0.4,通过将所编制的程序与窄轴承简化公式的计算值对比发现算法可靠.计算结果表明轴承的交叉阻尼系数几乎相等,并用Matlab绘制了轴承的扰动压力分布图.     

海水淡化泵水润滑轴承试验测试与分析

为了研究不同转速下水润滑轴承动压润滑效果和系统稳定性,依据海水淡化泵的结构特点,设计了水润滑轴承试验台.基于试验对水润滑轴承周向压力分布及轴心轨迹进行监测分析,同时采用刚体求解方法对轴心涡动轨迹进行数值模拟计算,并将试验结果与数值模拟结果进行对比验证.结果表明:低转速时,楔形间隙内润滑介质水较少,水膜压力分布不连续且压力值较低,各监测点的压力曲线不稳定;随着转速的增大,润滑介质水增多,流体动压润滑效果增强,水膜承载效果增强,压力分布与压力曲线开始趋于稳定,表明整个轴承-转子系统开始趋于稳定;同时,随着转速的增大,液膜厚度增大,轴颈涡动振幅增大,涡动中心明显上移,试验实测结果与CFD模拟计算结果一致,验证了采用数值模拟来研究轴承-转子系统动力学特性有一定的借鉴和参考价值.     

基于CFD技术的高压泵液力端优化设计

为提高反渗透海水淡化高压泵的效率,降低反渗透海水淡化系统的能耗,对往复式高压泵的液力端进行了优化设计．设计两种过流性能较好的组合阀方案,采用数值分析的方法,用三维造型软件Solidworks2007分别对两个方案的流道进行数学建模,然后导入Fluent6．2的前处理软件Gambit2．2．30进行网格划分,再应用流场计算软件Fluent6．2对流场进行数值分析．结果表明：方案二具有过流性能好、水力损失小、水力效率高等优点．根据方案二的漩涡分布情况,对方案二做了进一步的优化设计,从而得到了适合反渗透海水淡化工况的高压泵液力端．经优化设计后,泵效率高达93．36％,机组效率高于88％．．     

往复泵曲轴疲劳可靠性设计软件开发

为提高往复泵设计水平,提出了分别基于曲轴最危险截面与有限元分析的2种疲劳可靠性设计方法.在VC 6.0平台上利用多种高级编程技术,开发出面向对象的往复泵曲轴疲劳可靠性设计软件.软件能以2种方法6种途径完成往复泵曲轴的疲劳可靠性设计.实际应用表明,该软件界面友好,操作简单.运行稳定,计算精度高.