为了解决页岩气开采用螺杆钻具双等壁厚定子内螺旋曲面难加工的问题,建立双等壁厚定子的外高压成形数值模拟模型,研究管坯几何尺寸、液压力大小和回弹对定子成形质量的影响规律,通过实验和三维测量验证了数值模拟模型的准确性。结果表明:管坯几何尺寸与壁厚、等效塑性应变、位移、残余应力和间隙值成正比;成形液压力达到150 MPa及以上对等效塑性应变、壁厚几乎没有影响;定子胀型区域的回弹量大于过渡区域和接触区域;当成形液压力为210 MPa,管坯内径为88 mm,定子成形质量最优。

对替代制冷剂R-134a在螺旋管内的对流凝结换热特性进行了实验研究.在制冷剂R-134a的质量流量变化范围为100～400kg/(m2s) 和冷却水的平均温度分别为12℃和22℃的条件下,实验得到了在三种不同放置方式螺旋管内(水平,垂直和倾斜)R-134a的对流凝结换热特性数据.实验结果表明,螺旋管的不同放置方式对R-134a在螺旋管内的凝结换热特性具有重要的影响.通过与已有研究结果的比较,简要分析了螺旋管不同放置方式对R-134a对流凝结换热特性的影响机理.

针对传统螺纹钻具使用寿命较低和等壁厚螺纹钻具难以制造等壁厚螺纹孔的难题,提出利用液体填充挤压成型技术制造等壁厚螺纹孔。对管道的外径、壁厚、流体压力进行计算分析,结果表明:液压加载路径、挤压速度、摩擦因数对挤压品质有较大影响。研究成果对制造中等壁厚度的小型不锈钢螺旋钢管具有一定的指导意义。

为了解决常规螺杆钻具寿命短与微小尺寸螺杆钻具等壁厚定子难加工的问题,本文采用充液压制成形工艺加工微小尺寸等壁厚螺旋管,基于304不锈钢拉伸实验,建立了充液压制成形等壁厚螺旋管有限元模型,用数值模拟方法研究管件外径、壁厚、液压力大小、液压力加载路径、压制速度、摩擦系数对螺旋管质量的影响。结果表明,管件外径为51.8 mm,壁厚为5.3 mm时,螺旋管质量较好,最大液压力为650 MPa,液压力加载路径为路径5,模具挤压速度为0.429 m/s,摩擦因数不超过0.125时,螺旋管加工质量较好,导程误差近似为0,壁厚误差小于8%,平均厚度为5 mm,螺旋管中部壁厚误差小于3%。研究结果可为生产实际中微小尺寸等壁厚不锈钢螺旋管的成形工艺提供参考。

采用Fluent建立液力惯容器螺旋管内流场的数值模型,得到螺旋管的速度场和压力场分布。通过建立对照组与6个实验组的数值模型,研究螺旋管相关参数对压差和摩阻系数的影响。结果表明:螺旋管的速度场和压力场均呈C形分布,外侧速度和压力均高于内侧,表明产生了二次流现象;压差与流体速度是正相关,与螺旋管内直径和螺距是负相关,螺旋直径影响较小;摩阻系数与螺旋管内直径是正相关,与流体速度和螺旋直径是负相关,与螺距无关。研究结论为螺旋管式液力惯容器的设计提供了理论依据。

利用螺旋管式相变换热器,设计了一套经济合理的蓄能设备.通过建立螺旋管蓄能箱的数学模型,对其传热 过程进行模拟研究,对比分析了 5e 种不同尺寸模型的换热效果.探讨了蓄能箱蓄冷过程中相变材料的温度分布和液相 分布规律,找出了最优模型的蓄能、释能周期;并通过试验,验证了所建立模型的合理性.研究结果表明：螺旋管换热效 果与螺旋直径和截距有关,并且自然对流作用对螺旋管蓄能箱中各点的相变过程具有一定影响,但是对蓄能箱整体蓄能 周期影响不大.