爪式真空泵新型圆弧直爪转子型线研究

爪式真空泵现有的直爪转子在爪顶处存在尖点,进而导致爪式转子啮合性能差、密封性能差、力学性能差等缺点;本文通过求解同步异向双回转运动规律下圆弧的共轭啮合型线,提出了一种新型无尖点的圆弧直爪转子型线;得到其生成方法和型线方程,研究了其型线的啮合关系,分析了爪尖圆弧半径对新型圆弧直爪转子性能的影响;并且对其工作过程进行数值模拟和对转子的受力进行计算,验证了新型圆弧直爪转子在工作性能和力学性能方面都优于现有带尖点的直爪转子。     

爪式真空泵正弦线型三爪转子设计及数值模拟

爪式真空泵的转子型线决定其工作性能,现有的直线-圆弧型三爪转子存在组成曲线多、转子设计过程复杂的缺点。本文采用正弦线代替现有的直线-圆弧的组合曲线光滑地连接爪顶圆弧和爪底圆弧,进而提出了一种新型正弦线型三爪转子,并推导了其组成曲线的方程。对新型三爪转子真空泵的工作过程进行三维数值模拟,分析了内部流场的变化规律,并与现有三爪转子真空泵进行对比。研究结果表明:所提出的三爪转子具有型线简单、面积利用率高、压比大及气体阻力矩小的优点。     

爪式流体机械工作过程的三维数值模拟

分析了爪式流体机械的吸气、压缩、排气和混合过程的工作特性,对爪式流体机械工作过程中具有移动边界、包含啮合点和封闭工作腔的气体三维非定常可压缩流动进行数值模拟;得到各个时刻工作腔内的压力场、温度场和速度场的分布规律;得到吸气和排气过程中,吸气口处和排气口处的气体速度场变化规律。针对现有带尖点的爪式转予的不足,构建了一种新型圆弧爪式转子,改善了爪式转子的密封性能、受力变形和吸气性能,扩展了爪式流体机械的应用领域.     

涡旋压缩机全啮合渐变壁厚涡旋齿的设计与分析

针对现有涡旋压缩机涡旋齿设计过程复杂,等壁厚涡旋齿应力分布不均匀的问题;本文基于法向等距线法,提出全啮合涡旋齿型线的设计方法;由此方法得到了一种新型全啮合渐变壁厚的涡旋齿,其中心和外圈分别由基圆渐开线和变径基圆渐开线组成;建立了所提出的涡旋齿的几何理论。采用数值模拟得到了涡旋压缩机的工作腔流场和涡旋齿的应力和变形,比较了所提出的渐变壁厚涡旋齿和传统的等壁厚涡旋齿的不同。结果表明:所提出的涡旋齿对介质的增压过程快,压缩比大,涡旋齿应力和变形小。     

汽车空调修正型线涡旋压缩机压缩腔模型特色

总结了任意圈数涡旋压缩机型线啮合压缩腔对数的取值方法。针对渐开线型线始端采用对称圆弧加直线修正的汽车空调涡旋压缩机,分析了修正型线啮合过程的特殊性,提出了次压缩腔和中心压缩腔轴向投影面积的计算方法并建立了数学模型。根据型线始端修正后涡旋壁厚不再随主轴转角变化的本质特征,提供了一种简明的中心压缩腔容积计算方法。所建立的压缩腔容积计算数学模型完善了对称圆弧加直线修正理论。在此基础上,可以进行修正角的最优化设计并能预测修正型线涡旋压缩机性能。     

非光滑叶片对轴流风扇气动性能的影响

在低速轴流风扇实验台上,通过对比测量光滑转子叶片、两种表面具有流向沟槽的非光滑转子叶片风扇的气动性能,研究了叶片沟槽面对风扇气动性能的影响.结果表明:(1)在设计状态和小流量状态,采用微槽型非光滑叶片能提高该风扇的流量、降低总压损失和提高风扇总压升;(2)在近失速状态,非光滑叶片使风扇性能下降;(3)非光滑叶片对风扇性能的影响在很大程度上取决于非光滑叶片的沟槽尺寸.     

新型涡旋多相泵原理及其工作过程研究

提出了一种新型涡旋式气液多相混输泵,通过构建变啮合间隙涡旋齿型线,使得所形成的压缩腔存在一条通向排出口的内泄漏卸压通道。构建了一种液相压缩卸荷的新方法,解决了容积式多相泵在混输较高含液率介质时易出现的压缩腔液击问题。介绍了新型涡旋多相泵的工作原理,得到了变啮合间隙涡旋齿型线的生成方法和型线方程,分析了工作腔容积和啮合间隙的变化规律。建立了涡旋多相泵工作过程中气液介质在伴有内泄漏时的增压过程热力模型,求解得到了工作过程中压力的变化规律。     

微小型粘性泵的内部流场PIV试验研究

根据偏置于两平板间转子两端剪切力不平衡的原理,本文设计加工了偏置式垂直转子微小型粘性泵,并利用PIV技术对其内部的流动进行了可视化量测.通过对试验数据进行进一步的分析,得到了其内部流场的流线分布及相关性能曲线.     

超音速喷嘴叶栅造型设计及数值分析

分析了超音速喷嘴内部的流动机理并研究了超音速喷嘴的设计方法,对某液体火箭发动机用氢涡轮超音速喷嘴叶栅进行了改型设计。设计采用尖边喉部和光滑过渡喉部两种方法,其中光滑过渡喉部喷嘴型线设计采用具有局部修改能力的三次非均匀B样条曲线。对超音速喷嘴叶栅复杂内流的全三维数值模拟结果表明:改型叶栅流动性能明显改善,效率提高,光滑过渡喉部喷嘴性能优于尖边喉部喷嘴。     

相对论绕射辐射振荡器的三维粒子模拟

开展了具有同轴波纹渐变式反射器与光滑漂移段结构的相对论绕射辐射振荡器的研究,并运用全三维粒子模拟软件CHIPIC对其进行数值模拟仿真,分析了漂移段、反射器等结构对输出功率的影响,探讨了反射器位置和输出功率的关系。仿真结果表明:合适的漂移段与反射器的引入,能大大提高输出功率。优化结构参数,在输入电压480kV下,平均输出功率达到774.5MW,平均功率效率为32.3%。     

轮毂曲线对跨声速压气机转子性能的影响

本文对一台多级压气机进口级转子的四种不同轮毂造型进行了比较研究.通过三维数值模拟证明,不同轮毂造型对跨声速压气机转子的流场有明显的影响,从而影响转子设计点性能.研究结果表明:与传统的直线轮毂型线相比,凹形轮毂能够提高流通能力,提高转子的加功量,使得跨音转子的流量上升,根部流场改善,效率上升;凸型轮毂会降低流通能力,降低加功量,使得跨音转子的流量、压比、效率均下降;轮毂型线对子午流面产生的影响,主要体现在对激波位置的影响和径向流动的影响;在效率和负荷之间权衡,本文最终认为采用S型轮毂是一种比较合适的选择.     

带聚能垂直轴水轮机组间耦合特性的试验研究

虽然传统的垂直轴萨沃纽斯(Savonius)转子具有结构简单、自启动性能好等优点,但是其能量转换效率较低,因而其作为风能、水流能转换装置的使用并不广泛。如何提高Savonius转子的性能是目前国内外新能源研究领域一个十分引人关注的课题。大量的研究表明,两个并列旋转的Savonius转子间存在着一定的耦合作用,这种作用有助于提高单个转子的做功效率。在此基础上,本文提出了一种具用双Savonius转子,在外侧带有聚能-遮蔽板结构的新型水流能转换装置,并对这种装置的模型进行了水槽试验。试验结果表明:这种结构中的Savonius转子的性能可比单个传统的Savonins转子最大提高38%。此外,试验中还对两转子间的距离、聚能-遮蔽板与来流方向的夹角对提高Savonius转子性能的影响进行了研究。     

超低比转数离心鼓风机不同型线叶片的性能对比研究

本文根据工程中现有应用比较广泛的某一超低比转数离心鼓风机,设计了一个具有同佯流量系数和压升系数的风机模型并进行研究。在一定的参数下设计了3种不同型线的叶片,即前弯叶片、后弯叶片和变厚度前弯叶片,采用实验研究与全三维流场数值模拟相结合的方法分析了不同型线叶片产生性能差异的原因,详细分析风机内部的流动机理,进而为超低比转数离心鼓风机的设计提供有益的参考。     

无叶扩压段型线对离心压气机性能的影响

本文设计了无叶扩压段轮盖侧型线,并采用CFD软件数值模拟了采用两种不同轮盖侧型线结构的离心压气机级．分析了无叶扩压段内部的流动结构和熵的分布．计算结果说明无叶扩压段轮盖侧型线对上游叶轮、下游叶片扩压器以及离心压气机级性能有较大影响．     

应用瞬态液晶热像研究凹陷涡发生器传热性能

本文使用瞬态测量技术对球型/椭球型凹陷冷却结构内的流阻性能和局部传热性能进行了实验研究。凹陷深度与通道高度之比为0 2,凹陷投影赢径与通道高度的比为1。冷却通道的高度为10 mm,基于通道水利直径和平均速度的雷诺数为8500~51000。实验结果表明,充分发展段的球型凹陷的传热性能是光滑通道传热性能的1.45~1.55倍,而其摩擦因子是光滑通道摩擦因子的1.25~1.75倍;椭球型凹陷的传热性能比球型凹陷低4%~15%,摩擦因子高5%左右。本实验研究获得了球形凹陷/椭球型凹陷详细的局部传热性能分布,凹陷后半部分的传热性能明显高于凹陷前半部分的传热性能。球型凹陷的总体热性能参数比椭球型凹陷高约14%。     

悬线式力矩器磁路设计中的有限元分析应用

光学头力矩器的空间磁场分布直接决定了力矩器的动态性能,对磁场进行准确分析是力矩器设计的前提。分析了悬线式力矩器的空间磁场产生机理,并采用有限元分析法进行了理论推导。以一款动线圈式二维对称型只读悬线式力矩器为例,采用有限元仿真软件（ANSYS）分析并设计了其空间磁场分布,对影响力矩器空间磁场分布的相关因素进行了分析。将采用有限元法对悬线式力矩器空间磁场仿真计算得出的力矩器动态特性参数与实测力矩器动态特性参数相比,其结果均符合力矩器的设计要求,证明基于有限元分析法的悬线式力矩器空间磁场设计是可行的。     

宽谱段共光轴线色散成像光谱仪三棱镜分光系统设计

针对棱镜型成像光谱仪结构复杂、具有严重的色散不均匀性,进行了共光轴线色散棱镜式宽谱段成像光谱仪研究。利用棱镜的色散公式建立了对称型三棱镜组合分光结构的数学模型,获得了满足直视结构的棱镜组合,并在此基础上分析影响棱镜组色散线性因素：棱镜材料的折射率和色散率对棱镜组线色散影响比较大,入射角度对其影响比较小,并提出改善色散线性的方法,获得了满足线色散要求的棱镜组合的折射率条件,从而为共光轴结构的线色散棱镜式成像光谱仪初始结构的选择提供了重要理论依据。在工作波段为400~1 000 nm、中心波长偏向角为0°、最大色散角为0.6°、光谱仪系统数值孔径NA为0.18、光谱分辨率为5 nm条件下,实现共光轴三棱镜分光系统的线色散设计,最后利用ZEMAX进行了模拟分析表明,理论计算结果与实际仿真结果基本相符。     

超小型粘性泵内部流场的基础研究

根据偏置于两平板间转子两端剪切力不平衡的原理,本文设计加工了偏置式垂直转子超小型粘性泵,并利用PIV 技术对其内部的流动进行了可视化量测。通过对试验数据进行进一步地分析,得到了其内部流场的流线分布及相关性能曲线。为了更好地研究其内部流动特性,本文还通过N—S方程对其内部的流动进行了数值模拟计算,并分析比较了计算和试验结果。     

干风冷水型转轮空调系统全寿命特性研究

干风冷水型转轮空调系统是一种新型的转轮除湿空调系统,它基于吸附除湿和再生式蒸发冷却技术能够在夏季同时输出干空气和较低温度的冷冻水,克服了现有转轮除湿空调显热处理能力的不足。本文采用全寿命周期研究方法,对此种新型转轮空调系统在上海夏季和冬季运行的模式下进行全寿命的能耗分析、全寿命经济分析及碳信用分析,并与传统蒸汽压缩式空调系统进行对比。     

压缩机带油率对空调系统性能影响研究

阐述了润滑油在转子压缩机中的作用及保证其作用的措施,对转子压缩机结构设计影响其带油率的因素进行了研究和分析。关于润滑油在空调系统中的形态及对换热器性能影响进行了研究和分析,为空调系统设计提出相应措施,以保证压缩机回油量。