高速斜入水和水平入水气炮水箱实验系统

为开展模型高速斜入水和水中高速航行的水流场实验研究,研制了立式和卧式气炮与水箱组合的实验系统。通过快速阀和活塞阀控制气炮激发和驱动状态,一级气炮采用高压空气直接驱动弹托和模型,二级气炮采用高压空气驱动重活塞压缩使集气腔中产生高压气体,再驱动弹托和模型达到预定速度。通过调节水箱和发射管角度,使高速模型斜入水或水平入水。其中,立式可变发射角二级气炮可发射质量1～1000 g的模型至2500 m/s最大速度,卧式一级气炮可发射质量1～100 kg的模型至300 m/s最大速度。和小气室、高燃气压力火药驱动方式相比,新型气炮采用大体积、中低驱动压力气室,高压气体更接近等熵膨胀做功,调节高压气体压力,能较好地满足模型质量和速度的宽范围要求。结合光反射通断法测速、高速摄影和阴影流场显示等测量技术,得到立式气炮压缩管重活塞运动速度、压缩管末端压力时间曲线和模型倾斜与水平入水的流场阴影图像。结果表明:重活塞速度在膜片破裂前和理论计算值符合较好,但破膜后差异较大。立式气炮流场阴影图像反映了模型斜入水产生的空中和水中激波以及在气水界面的反射激波、空泡形成和侧向气水界面的破碎与飞溅等现象。从卧式气炮的模型水平入水阴影图像提取气泡轮廓,清楚地看出尾部气泡气水界面的波动和失稳。和商业计算软件Fluent计算结果相比,空泡上游区域基本重合,但尾流区域强湍流导致两者存在明显差异。和水洞实验相比,气炮水箱实验系统近真实地再现高速入水过程伴随的冲击和动态空化等物理现象和模型尺度效应。     

凹坑表面活塞与缸套挤压润滑油的流固耦合数值模拟

在准油膜润滑条件下,采用Coupling Euler Lagrange(CEL)方法对凹坑表面活塞-缸套挤压润滑油过程进行了流固耦合数值模拟.润滑油动力学方程由Euler坐标系下的Navier-Stokes(N-S)方程来描述,活塞-缸套采用Lagrange坐标系下的线弹性力学方程来描述.罚函数约束方法将Lagrange结构的物理量传递给润滑油流体单元,实现流体和固体的直接耦合.仿真结果表明:CEL模型较好地追踪了挤压过程中润滑油的自由液面;凹坑表面裙部将润滑油挤压到贮油凹坑中,而光滑裙部只有挤压过程,无法贮存润滑油;随着润滑油的逐渐排出,接触应力逐渐增大,光滑裙部的接触应力增大尤为明显;凹坑中贮存的润滑油承载比稳定在0.3,该油膜具有一定的承载能力.数值模拟结果和试验数据的变化趋势吻合.     

自由活塞压缩管ALE方法数值模拟

当前国际上实现高焓气体流动的实验手段之一是自由活塞驱动类脉冲设备,包括自由活塞激波风洞和自由活塞膨胀管.采用自由活塞压缩管作为激波风洞和膨胀管的驱动段时,其驱动能力在很大程度上决定了该类设备的性能.本文采用计算流体力学中任意拉格朗日——欧拉方法(arbitrary Lagrangian Eulerian)数值模拟了压缩管内部的自由活塞运动和气体流动特征.采用移动网格技术来适应活塞运动边界,耦合求解网格运动和气体流动过程,并通过双时间步长方法进行流体运动的时间积分.为了满足几何守恒律(geometric conservation law),对移动网格的法向矢量和表面面积计算进行了修正.不同时刻的活塞位置试验测量结果及欧拉方法预测结果,以及基于简单波理论获得的运动活塞底部气体压力、活塞速度与活塞位置都与当前的ALE方法十分一致.该工作为下一步数值模拟自由活塞激波风洞和自由活塞膨胀管中包括压缩管、激波管和喷管等不同部位的耦合流动提供了基础.      

石墨填料在压缩机上的应用

石油五厂两套生产润滑油的酮苯脱蜡装置,共有苏产AДК-40/73型氨压缩机9台(轴功率625千瓦,转数167转/分,行程550毫米,活塞杆直径100毫米,低压缸出口压力5公斤/厘米~2,高压缸出口压力14～16公斤/厘米~2)。该机是酮苯装置生产润滑油的关键设备,原设计活塞杆密封是采用铸铁六瓣组合填料,由于使用周期短,一般不到三个月就要更换,活塞杆也因严重磨损而更换频繁,而且铸铁填料需要人工研磨,增加维修时间,该机型的填料密封问题严重地影响着我厂润滑油的生产。     

驱动气体的密度梯度对弹丸发射速度的影响

为进一步提升轻气炮的发射能力,提出采用梯度气体替代单一氢气或氦气作为驱动气体的方法,通过对等直径发射器进行分析,建立了弹丸在梯度气体驱动下的加速运动模型,对比了氖-氦梯度气体驱动与单一氦气驱动的发射能力差异,分析了梯度气体参数对发射性能的影响。结果表明,与单一氦气驱动相比,氖-氦梯度气体驱动能够提升0.4～1.4 km/s的发射速度或降低0.2～0.9 GPa的发射过载;气体的密度和活塞的运动速度对发射速度和过载的影响最大,气体压力和多方气体指数的影响次之;梯度气体中,高密度气体应选择多方气体指数和密度较高的气体（如氖气、氩气等）;梯度气体界面位置（高密度气体占比）对发射速度的影响不大,但高密度气体占比少有利于降低弹底压力。     

等熵轻质活塞风洞中活塞行程、速度和压力的变化

等熵轻质活塞风洞是一种工作时间很短的风洞，来自高压空器中的气体推动活塞使气体等熵压缩，并在恒定的匹配压力下进入实验段，这对于瞬时热传导技术是合适的，已用于燃气透平叶片的冷却问题的实验研究中，本文对等熵轻质活塞风洞中的一些气动问题做了研究，分析出在不考虑活塞质量时活塞行程、速度与压力的关系式，并进行了实例分析。     

4L-40/2-3.2型空气压缩机气缸的无油润滑

在制药工业中,压缩气体的应用非常广泛,例如常需要压缩空气用于压缩液体、参与化学反应、空气搅拌等。尤其在发酵过程中,压缩空气需要洁净、无污染,以避免发酵液染菌,造成生产上的损失。所以,实现空压机气缸的无油润滑,是使空气洁净,无污染的关键。同时在能源日趋紧张的今天,怎样来提高节能效益是一个重要的课题。二年来,从提高经济效益、安全生产和节约能源方面考虑,我们对三台4L-40/2-3.2型空压机(原为4L-20/8型,后改装为现有型号)铸铁活塞环进行了改装,采用填充聚四氟乙烯活塞环,获得了成功。各项技术指标:排气压力、风量、温度均达到了要求,并取得了明显的经济效益。     

等熵轻质活塞风洞中活塞质量对匹配压力振荡的影响

等熵轻质活塞风洞的管道中被压缩的气体是作为实验段的气源，在实验阶段，要求其压力维持恒值，称此压力为匹配压力，这一条件只有在忽略活塞质量的理想情况下才可实现，本文研究在实际情况下，即考虑活塞质量时，质量对匹配压力振荡的影响，从而得出活塞质量的选择范围。     

NY—1型高压毛细管式粘度计的工作原理与测试结果的数据处理

本文对自行研制的NY-1型高压毛细管式粘度计的工作原理及其测试结果的数据处理方法作了论述,指出这种粘度计可以测量润滑油在100MPa以内的粘度,通过测量和计算还可以求出润滑油的压-粘系数α值,并且能够在10—150℃内进行加热和控温,因而能够测量润滑油在较宽温度范围内的压-粘关系。     

自由活塞激波风洞

自由活塞激波风洞是一种使用自由活塞压缩器驱动的高焓脉冲型激波风洞。这种风洞是由R J Stalker提出并在澳大利亚国立大学首先建成和逐渐发展起来的高焓实验设备。经过30多年的改进与发展,日趋完善,现已成为研究高超声速气动加热、计及真实气体效应的气体动力学现象、特别是超声速或高超声速燃氢冲压发动机(scamjet)的重要设备之一,受到国际上航空航天界的重视。本文概述了自由活塞激波风洞的发展过程,系统地阐述了这种设备的结构特点和运行原理,给出了性能参数的计算方法和算例,及其性能指标,并讨论了这类风洞的优缺点。      

弱引力场中活塞运动的球对称解

本文研究在弱引力场中活塞球对称运动的气体动力学过程。取特征重力逃逸速度与流体质点运动特征速度之比为小参数展开,零级近似是活塞运动的普通气体动力学球对称问题。一级近似表明了引力场的影响。数值结果给出了活塞与激波间的流场。对强激波给出了分析解。分析讨论了本结果与平面活塞及柱对称解的差别,以及球对称条件下引力场的影响。     

离散型湍流多相流动的研究进展和需求

离散型多相流动,指气体-颗粒(气-固)、液体-颗粒(液-固)、液体-气泡、气体-液雾以及气泡-液体-颗粒等两相或三相流动.这种类型的多相流动广泛存在于能源, 航天和航空, 化工和冶金,交通运输, 水利, 核能等领域.本文阐述了离散型多相流动的国内外基础研究,包括颗粒/液滴/气泡在流场中受流体动力作用力的研究, 颗粒-颗粒,液滴-液滴,气泡-气泡之间以及颗粒/液滴和壁面之间碰撞和聚集规律的研究,颗粒-气体和气泡-液体湍流相互作用的研究, 和数值模拟的研究,包括多相流动的雷诺平均模拟、大涡模拟和直接数值模拟的研究进展.最后, 归纳了目前尚待研究的需求.      

内燃机气缸套失圆对活塞动压润滑和摩擦特性的影响

根据流体动力润滑理论与活塞动力学方程建立了相关分析模型,在考虑内燃机工作过程中实际存在的气缸套失圆变形基础上,分析了活塞的横向运动,考察了活塞裙部的压力场和摩擦特性.结果表明:与不考虑失圆变形时相比,考虑失圆变形时的润滑油膜压力场的峰值降低,裙部流体压力负荷得以缓解;考虑失圆变形后的摩擦力和摩擦功耗增大,失圆程度越大,所产生的摩擦力和摩擦功耗的增量越大.因此,在活塞设计过程中应当重视失圆变形对活塞裙部润滑和摩擦特性的影响.     

考虑活塞回复的侧向后喷武器两相流数值模拟

为研究活塞回复运动对火药燃气流动的影响,基于两相流理论对活塞控制侧向后喷武器的发射过程进行了数值模拟研究。考虑控制侧向后喷通道开闭的活塞-弹簧系统的往复运动,建立了结合膛内气固两相流、活塞腔内流固耦合和侧向排气管内气体瞬态流动的武器发射过程数学模型,并将数值模拟结果与相关文献进行了比较验证。得到了该武器发射过程中膛内流场分布与稀疏波传播特性,并与普通武器的膛内流场进行了对比分析。进一步研究了活塞回复运动对火药燃气流动和减后坐效率的影响。结果表明:相对于不考虑活塞的回复运动,在弹丸初速都降低1.52%的情况下,因为活塞回复关闭后喷通道,其减后坐效率由38.86%下降到32.88%,说明在此类武器研究中,不可忽视活塞回复运动。     

含纳米银有机流体的制备及其摩擦学性能研究

采用溶剂萃取法将银离子转移到有机相并直接还原，制备了稳定的含纳米银有机流体；采用傅立叶红外光谱仪和透射电子显微镜等表征了有机流体中的纳米银微粒；采用MMW-1型立式摩擦磨损试验机考察了含纳米银液体石蜡的摩擦学性能．结果表明，萃取剂对纳米银微粒具有良好的表面修饰作用；纳米银微粒可以有效地改善液体石蜡的减摩抗磨性能；纳米银质量分数为0．1％的液体石蜡的减摩性能最佳；所采用的制备方法工艺简单，可望用于含纳米微粒的有机流体和润滑油的规模化制备。     

极压添加剂对陶瓷涂层摩擦学性能的影响

作者用HQ-1型环-块试验机考察了几种极压添加剂对陶瓷涂层摩擦学性能的影响,试验结果表明,陶瓷涂层的磨损性能明显地依赖于摩擦副材料的选择和极压添加剂的种类,而其摩擦性能对此却不很敏感;二烷基二硫代磷酸锌和磷酸三甲酚酯对Cr_2O_3/Cr_2O_3、Cr_2O_3/WC、Cr_2O_3/ZrO_2和Cr_2O_3/TiO_2涂层摩擦副都具有良好的抗磨效果,而PN剂显示的抗磨效果却很差,甚至还有明显的增磨作用。通过电子探针和X-射线光电子能谱仪对TiO_2涂层试块的磨损表面观察发现,润滑油及其极压添加剂在摩擦过程中于磨痕内外都形成了吸附膜,二烷基二硫代磷酸锌和磷酸三甲酚酯的抗磨性能主要归因于它们在陶瓷涂层表面的物理吸附。     

潜水泵电机轴承的失效分析及填充四氟材料的应用

潜水泵是由立式水泵和电机组合成一体潜入水中工作的抽水机组。它和其它泵型相比,具有结构紧凑、重量轻、移动方便、按装容易、不需泵房而减少基建投资、使用较可靠、维护方便和没有噪音等一系列优点,因而是目前较好的深井抽水机具之一。 我厂使用的250JQB-140×B型潜水泵,配用的JQS_110″-70型电机,系湿式充水密封型结构的三相异步电机。为了维修方便,电机外壳采用三段结构,即定子机壳、上导轴承外壳和下导轴承外壳所组成。其结构如图1所示。     

前进式U形通风采空区风流与自燃的数值模拟

基于渗流方程、多组分气体渗流-扩散方程和多孔介质渗流传热方程,建立前进式开采U型 通风采空区自然发火模型. 通过迭代方法计算沿空巷道的侧漏风量,以此边界条件数值模拟 计算出前进式开采U型通风采空区的漏风规律;根据瓦斯-Ohttp://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_lxysj200804005.aspx前进式开采U型通风;采空区;风流规律;自燃温度场;有限元; 基于渗流方程、多组分气体渗流-扩散方程和多孔介质渗流传热方程,建立前进式开采U型 通风采空区自然发火模型. 通过迭代方法计算沿空巷道的侧漏风量,以此边界条件数值模拟 计算出前进式开采U型通风采空区的漏风规律;根据瓦斯-Ohttp://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_lxysj200804005.aspx前进式开采U型通风;采空区;风流规律;自燃温度场;有限元; 基于渗流方程、多组分气体渗流-扩散方程和多孔介质渗流传热方程,建立前进式开采U型 通风采空区自然发火模型. 通过迭代方法计算沿空巷道的侧漏风量,以此边界条件数值模拟 计算出前进式开采U型通风采空区的漏风规律;根据瓦斯-Ohttp://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_lxysj200804005.aspx前进式开采U型通风;采空区;风流规律;自燃温度场;有限元;基于渗流方程、多组分气体渗流-扩散方程和多孔介质渗流传热方程,建立前进式开采U型通风采空区自然发火模型.通过迭代方法计算沿空巷道的侧漏风量,以此边界条件数值模拟计算出前进式开采U型通风采空区的漏风规律;根据瓦斯-O2-CO浓度和温度分布状态及其变化来描述自燃过程.在计算中,采空区非均质性按自然冒落考虑,兼顾瓦斯涌出对自燃的耦合作用;模拟得到,在前进式开采特有的3面漏风边界条件下,采空区自燃位置(最高温点)在开切眼冒落区进风一侧,自燃产生的有害气体和瓦斯随漏风流从回风边界渗出.在前进开采U型通风形式下,通风量在到达工作面时衰减很大,因此,前进开采布置一次推进距离不易过大;解决好沿空留巷的封堵材料和正确的堵漏措施,是保证前进式开采顺利进行的技术关键.     

稀土铈有机配合物添加剂的制备及其摩擦学性能

采用水热合成法分别制备了含1，10-菲啰啉和油酸两种配体的稀土铈配合物，以及作为对照组的只含一种配体的配合物. 利用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度仪和热重分析仪对配合物的组成及结构进行了表征和分析，利用SRV-IV型微动摩擦磨损试验机对含有不同质量分数目标产物的润滑油的摩擦学性能进行了研究. 结果表明:以Ce3+为中心离子，1，10-菲啰啉作为第一配体，油酸作为第二配体所制备的稀土有机配合物可以显著提高基础油(PAO8)的极压性能和抗磨损性能，并且使润滑油的使用寿命得以延长.      

HKD-1型航空润滑油特征剪切应力及有效粘压系数确定的研究

在球盘式拖动力试验机上,对HKD-1型航空润滑油进行拖动力测量,给出了根据拖动力试验曲线的非线性上升段确定润滑油有效粘压系数和特征应力的方法,对HKD-1型航空润滑油在试验条件下的粘压系数和特征应力进行分析,并建立了其计算公式.结果表明:特征应力和有效粘压系数的求解方法简单合理,其计算公式的拟合精度较高,可为轴承动态特性设计提供计算依据;随着接触压力、入口油温和滚动速度增加,HKD-1型航空润滑油的特征应力增大,其粘压系数减小;滚动速度对特征应力和粘压系数的影响小于接触压力和入口油温.