斯特林制冷机间隙密封冷量损失实验研究

传统的斯特林制冷机回热器使用接触式滑动密封,存在磨损,限制斯特林制冷机的使用寿命。间隙密封的应用则可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染。但由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。设计了一套模拟实验装置,通过实验验证了回热器与气缸壁间隙内气体泄漏率及泄漏引起的冷量损失理论分析的正确性。     

斯特林制冷机回热器密封间隙内泄漏率分析

斯特林制冷机回热器采用间隙密封,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染。但由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。文中建立了间隙密封式斯特林制冷机间隙泄漏率的数学物理模型,并获得了密封间隙的泄漏率的表达式。     

自由活塞斯特林发电机气体轴承的设计方法研究

自由活塞斯特林发电机是一种高效紧凑的外燃式热电转换装置。气体轴承是实现其动子无接触支撑下往复运动的技术方案之一,结合间隙密封技术,可有效提高斯特林发电机的可靠性和使用寿命。目前常用的自由活塞斯特林气体轴承技术主要针对的是小功率,其承载力要求不高,往往简单采用几倍于实际承载的设计思路以应对实际气路结构产生的较大差异,而对实际承载力与细致优化设计考虑较少并缺乏系统的优化设计方法指导。随着大功率斯特林热机的发展,气体轴承的准确设计要求越来越高,掌握其实际应用环境中的最基本特征是实现其高效优化设计的基础。因此,本文从最为简单的一维轴向流模型出发,结合流动的扩散效应和非轴向流效应修正,为气体轴承的设计提供一种快速的计算方法;同时对气体轴承参数进行无量纲分析,给出无量纲结构计算图表,为常规斯特林热机气体轴承的优化设计提供具有普适特性意义的分析方法。     

气动分置式斯特林制冷机间隙密封优化

气体泄漏及间隙传热会导致制冷机性能恶化,因此间隙密封技术是气动分置式斯特林制冷机的一项关键技术.对三种不同间隙密封结构展开研究,搭建Sage模型分析结构参数对制冷机性能的影响,模拟结果显示:间隙高度H不仅影响泄漏率,还与穿梭损失及泵气损失相关;双段式间隙密封的密封1长度比例越大,制冷量越大.当长度比例及密封1、间隙1高...     

自由活塞斯特林制冷机间隙密封技术研究

间隙密封作为自由活塞斯特林制冷机中的一项关键技术,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染,同时由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。文中建立了层流工况下间隙密封的数学模型,推导了密封间隙的泄漏率。针对自由活塞斯特林制冷机的结构,对三处不同位置的间隙密封分别进行分析,提出了不同位置的间隙密封设计要求。对于直线压缩机的间隙密封,压缩机间隙密封的泄漏会带来压力波损失并同时影响压缩机固有频率;为消除压缩活塞的偏置,要求周期泄漏量为零,对于膨胀机的间隙密封,除了泄漏损失还包括了穿梭损失和摩擦损失等。最后,考虑实际加工和装配工艺的局限性,对间隙密封的偏心影响进行了分析,并对自由活塞斯特林制冷机间隙密封的安装技术和检测手段提出了简单的建议。     

AFM针尖-测试面接触分子动力学研究

针对AFM针尖-测试面的接触问题,利用分子动力学模拟针尖同测试面间的"跳跃粘附"和"颈缩分离"过程;分析接触力同接触间隙的关系及测试面压力分布;发现分离过程滞后粘附过程;得到接触力大小只与接触区域附近少数原子层有关,且接触区域近处原子受压力、远处受拉力的结论;讨论测试面位错半径同接触力和接触间隙的关系.     

透平膨胀机静压径向气体轴承优化设计

对静压径向气体轴承的承载性能进行了数值计算,分别研究了供气压力、偏心率、供气孔直径、数量、轴承间隙对轴承承载特性的影响。研究发现,在给定条件下,增加孔数,减小孔径并减小轴承间隙时,轴承具有最优承载特性。     

干气密封三维微间隙流场数值模拟

采用三维流动求解器CFD-ACE ,以空气作为工作介质,对干气密封不同工况下的内部微间隙三维流场进行了数值模拟,得到了流场的压力分布及其产生的开启力,通过与文献中试验结果的比较和分析,三维流场的计算结果与文献中试验结果吻合较好.在考虑气体的可压缩性的情况下,直接求解N-S方程可对干气密封微间隙内的三维流场进行正确的描述.     

大功率高压多级离心转子动力学分析

随着高压离心泵大型化的发展趋势,在设计过程中,除了水力学性能外旋转轴系的振动及稳定性也是需要重点关注的问题,其中湿临界转速的计算问题尤为突出。与一般水泵不同,在进行转子动力学分析时单考虑轴承对转子的支撑作用是不足的,由于高压离心泵级间环行密封与平衡机构的设计,在这些地方存在由于间隙两端存在高压差而引起流动,当泵轴偏离平衡位置时由于这些间隙流动会产生很大的回复力作用在泵轴上。而大功率高压多级离心泵一般是卧式的,而级间密封环位于两个径向轴承之间,因此对其进行转子动力学分析时还要考虑级间密封间隙流动。     

整级透平中转静轮缘封严问题研究PartⅠ:封严与入侵

本文通过构建由一级动静叶组成的外流影响下的轮缘密封问题的实验和数值模型,针对燃气轮机透平转静轮盘间隙的封严与入侵问题开展了研究。其中第一部分主要关注燃气入侵的主要影响因素,入侵气体在腔室内部的分布规律和最小封严流量。结果表明:静叶尾缘的压力分布是造成燃气入侵的主要原因,即在主流的压力大于密封腔室内压力的区域会出现燃气侵入腔室,造成局部温度过高;主流压力小于腔室内部的压力区域,密封气体能够较好的封严转静间隙。入侵气体和封严气体的掺混主要发生在腔内高半径处并在高速旋转的动盘引发的夹带作用下深入腔室内部低半径处。因此在轮缘密封的结构设计中需要全面的考虑这些因素的影响。     

直流对室温排出器调相两级脉管制冷机的影响

脉管制冷机是小型低温制冷机中的研究热点, 调相机构对其制冷性能有重要影响. 室温排出器型调相机构既可以回收声功, 又能够增强调相能力, 逐渐受到了重视, 然而由于排出器活塞间隙的存在, 系统中形成了闭合气流环路, 带来Gedeon 声直流的影响. 本文基于阶梯室温排出器调相的液氢温区两级脉管制冷机, 考察直流量对于系统性能的影响. 模拟结果表明: 一定量的正向直流可提升20 K 制冷量高达80%以上; 然而排出器活塞间隙引入了负向直流, 增加活塞长度、减小活塞间隙, 可以一定程度抑制直流.     

Phenomenon of labyrinth weal with Low static pressure difference and large clearance

The low pressure axial flow fans with an outer ring, used for cooling automobile radiators, have a significantly large tip clearance between the ring tip and the fan shroud. It has been found that the turbulent reverse flow, or leakage flow, which occurs at the tip clearance, greatly affects the fan performance and noise level. Therefore, in order to improve the fan performance and noise level it is important to decrease the effect of leakage at the tip clearance. The authors investigated the performance of the straight-through type of labyrinth seal which operates in an extremely low static pressure difference with a large clearance. It was hoped that by sealing this clearance with the labyrinth seal the performance would be improved. It was verified that the labyrinth seal satisfied almost the same performance as that predicted by the previous theory. This theory was established by experimental studies in the condition of quite high static pressure difference when the labyrinth is stationary. However, it was later discovered that the leakage rate decreased significantly even though there was far lower ring speed in comparison to past research results where the ring rotated. This phenomenon is conspicuous in a lower differential pressure. However, the cause of this phenomenon has not been determined.     

自由活塞激波风洞压缩管非等熵流动分析

在自由活塞驱动的高超声速地面试验设备中,自由活塞压缩器的运行状态对于试验气流状态参数、试验时间及设备安全性起到决定性的作用.研究基于FD?21自由活塞激波风洞结构参数,针对典型的活塞压缩器运行状态展开数值模拟和等熵理论预测,分析压缩管中的波系结构和非等熵效应引起的流动参数变化.进一步地,将压缩管中的总熵变来源分解为激波...     

静压气体轴承支撑的线性压缩机低频输出特性研究

气体轴承是线性压缩机的一种新型支撑方式,可消除活塞与气缸之间的磨损,提高压缩机的寿命。为了清晰了解气体轴承在低频下的特性,对气体轴承支撑的Redlich线性压缩机输出能力进行了模拟。气体轴承在低频下的稳定性以及压缩机的输出能力特性研究,可进一步拓展气体轴承在线性压缩机和斯特林制冷中的应用。     

Phenomenon of labyrinth seal with low static pressure difference and large clearance

This paper discusses the straight-through type labyrinth seal. This labyrinth seal is used for axial flow fans, which h ave an outer ring at the blade tip to seal the clearance between the ring tip and the fan shroud, in order to prevent the reverse flow or leakage. These fans are used for the cooling of automobile radiators . In these cases, the labyrinth seal is used in an extremely low static pressure difference and a large clearance . A significant decrease of the leakage rate was reported even when the labyrinth seal rotated in comparatively low speed in this unique condition according to the authors’ former report. However, this phenomen on is differ ent from past research. Further more the cause of th is phenomenon has not been determined. Therefore, the internal flow was depicted with Computational Fluid Dynamics (CFD) in or der to clarify the ca use of this phenomenon. The results of CFD show that the leakage rate decreases significantly because the carry -over flow is intercepted in the expansion groove. This is the newly discovered phenomenon which occurs under the unique condition of an extremely low differential pressure. It has not been pointed out before as the reason why the rotation decreases the leakage rate.     

基于AMESim的制动钳动态所需液量检测仿真研究

制动钳所需液量检测是制动钳性能检测中十分重要的一部分,目前关于制动钳动态所需液量检测研究缺乏理论和仿真依据,无法结合实际检测实现制动钳故障诊断,针对这一问题,在研究主缸位移差值法动态所需液量检测系统数学模型的基础上搭建AMEsim仿真模型,对主缸活塞速度和钳体结构因素进行仿真分析,并通过实验验证模型的正确性。结果表明：主缸活塞速度对动态所需液量检测影响较小;回位弹簧刚度、制动间隙和摩擦块、橡胶密封圈硬度对动态所需液量曲线有不同程度的影响,可以根据曲线特征实现制动钳故障诊断。     

旋转状态下篦齿-蜂窝结构封严特性研究

本文对篦齿-蜂窝封严结构的封严特性进行了三维数值仿真,研究了不同结构参数、旋转速度及气动参数对其封严特性的影响,并与篦齿-涂层封严结构进行了对比.结果表明:采用蜂窝结构能改变篦齿腔内气体的流动,有效降低泄漏;篦齿前后腔气动参数一定时,齿数增加、篦齿节流间隙宽度减小或转速增加,泄漏量和泄漏系数都会相应减少.