针对T形槽机械密封摩擦副密封环端面间的液膜密封性能问题,建立了收敛形、直角形和发散形3种形式的动压槽液膜几何模型;并对3种不同形式动压槽的液膜流场进行了数值计算,得到了对应端面流场的压力分布。讨论了不同工况对3种槽形结构密封性能的影响并进行对比分析。结果表明:3种槽形结构的端面液膜压力分布规律相同,端面液膜压力均在左侧槽底部达到最大值,且动压槽两侧具有明显的压差,能够产生明显的动压特性;3种槽形结构的开启力和泄漏量均随着转速和压力的增大而增大,其中压力对密封性能的影响相对于转速对密封性能的影响较大;发散形槽比直角形和收敛形槽具有更强的动压特性,且拥有较高的开启力和较低的泄漏量,从而具有较好的密封性能。

对离心风机叶片进行打孔处理,分析叶片打孔位置对风机噪声的影响。首先在稳态流场的计算结果上加载宽频噪声模型,得到不同工况下离心风机蜗壳和叶片上噪声分布情况,然后在瞬态分析的基础上加载FW-H噪声模块,利用LES/FW-H匹配技术分析叶片打孔对离心风机的气动噪声特性及声压级的影响。研究结果表明:离心风机结构表面声压主要集中在集流器、蜗舌和叶轮处,随着转速的增加,最大声压级也相应升高,趋势为先加快后减缓;离心风机气动噪声的频率主要集中在低中频段,且降低速度较快,在高频段则趋于平稳。与风机原模型相比,叶轮前端和中间打孔能够有效地降低噪声,噪声分别下降了4 dB和1 dB,后端打孔则会导致噪声升高。

齿轮齿条式抽油机齿轮齿条机构由于长时间承受循环交变载荷而产生疲劳破坏。针对齿轮齿条机构的疲劳寿命问题,用名义应力法和Miner线性损伤理论对齿轮进行疲劳寿命分析。绘制精确的齿轮齿条机构模型,并对模型进行瞬态动力学分析;通过计算机构的疲劳寿命,得到齿轮和齿条的应力云图、损伤云图和疲劳寿命云图。结果表明:齿轮与齿条的应力主要集中在啮合处;疲劳破坏集中在齿轮齿条啮合处;齿轮的粗糙度越高疲劳寿命越低;环境温度对齿轮的疲劳寿命影响很小。研究结论为齿轮齿条式抽油机的结构优化提供了参考。

以某型号离心风机为研究对象,针对风机叶轮在旋转时的耦合振动问题,采用大涡模拟的方法,对风机的内部流场规律进行数值分析,并与采用RNGκ-ε模型的分析结果对比。利用大涡模拟的数值分析结果对风机叶轮进行单向流固耦合分析。结果表明:大涡模拟得到的分析结果更加精确,更能表现出风机内部的真实流动情况;在流场方面,叶片表面的压力会随时间的变化呈现不规律的波动;在静力学方面,等效应力主要集中在叶片中间位置以及与前、后盖板接触部位,叶轮叶片的中间区域变形量较大。

针对机械密封腔内流场在一定区域内会产生气穴的现象,建立密封腔的几何仿真模型。利用商业分析软件结合多相流模型对机械密封腔内流场的气穴现象进行数值模拟及优化,获得了机械密封腔内流场的气穴位置和分布情况。分析进口压力、转速对气穴产生的影响,并利用克里金(Kriging)插值方法对其组合进行优化。结果表明:在相同的初始条件下,不同冲洗液的进口压力和转速都对密封腔内气穴的产生具有促进或抑制作用;通过Kriging插值和误差分析,缩小了对气穴现象产生抑制的进口压力和转速组合的范围。

对时变风载条件下,风电机组增速行星轮系产生的振动冲击对装备疲劳寿命的影响进行研究。以1.5 MW风电机组2K⁃H斜齿增速行星轮系为研究对象,建立Davenport风速模型,通过有限元分析行星轮系振动激励响应,获取输入载荷的功率谱密度(PSD),拟合材料S-N曲线。采用Lalanne频域疲劳损伤理论,在nCodeDesignLife软件中对行星轮系疲劳寿命进行分析,获得了行星轮系疲劳破坏分布及理论使用年限,为前期增速行星轮系寿命的可靠性设计提供理论依据。