为了研究调节阀内部的气液两相流变化规律,开发调节阀空化场可视化实验平台并研究其内部空化流分布特征。该调节阀入口压力为2.5~4.0 MPa,背压为1.0 MPa。通过空化场可视化实验表明:随入口压力增加,调节阀节流口处低压区域逐渐扩大,促进了空化区域的发展;调节阀空化特征具体表现为空化流中间段空泡数密度最大、环流道出口部分以及空化流尾流部分的空泡数密度相对较低,空穴气-液交界面尾部轮廓比较模糊,下游流道中偶尔会出现脱落的游离型空泡。该研究将数值仿真和可视化方法相结合应用于探究调节阀实际生产中的空化问题,为理论教学和工程实际应用提供了新思路。

煤液化技术是保障我国能源安全和稳定供应的有效途径,而热高分调节阀是该技术的核心设备。提出了一种基于非负矩阵因子分解NMF和过程层析成像PT的调节阀流场重构方法,用于快速准确地重构高压工况下的调节阀流场。首先,计算高压工况下调节阀流场分布特征,建立高压工况下的调节阀CFD样本数据库。其次,利用NMF非负矩阵因子对样本数据进行分解,提取表征流场特性的基向量。然后,通过线性组合基向量和过程层析成像技术PT,实现了调节阀流场的快速重构。最后,分析重构流场与仿真流场的误差,验证了该方法的准确性和可行性。实验结果表明,本研究提出的流场重构方法能够准确地、快速地重构流场,大大缩短流场重构所需时间。

基于第1轮燃气轮机国产化制造的经验与教训,提出了更为稳健的军民融合技术开发思路,对新采购到货的尾筒密封件通流外表面增设热障涂层。选用航空发动机修理用的先进涂层材料并研发了适用于燃气轮机的热障涂层制备工艺技术,完成了样品研制,分别在连续运行以及两班制运行的联合循环机组上进行了挂机实验。结果显示,涂层材料经受住了至少1个检修周期的运行考验,一些产品实现了延寿2个检修周期的目标,一些产品未能实现延寿至少1个检修周期的正常预期目标。部分实验未达到预期延寿目标主要是受限于尾筒密封件基材性能,其次是涂层制备工艺不稳定。提出热障涂层材料与制备工艺的技术改进设想,总结了主要成果、教训和不足之处。

国内某燃气轮机电厂进行了首轮国产化尾筒密封件试制,其目的是打破OEM厂家技术垄断,推进燃气轮机热部件国产化技术,节省企业运维成本。实验件针对进口原件进行了部分改进并挂机实验,经过一段时间运行后,实验件损坏严重,不可继续使用。本文通过对实验件缺陷分析及与同批次原件对比分析,判定了损坏原因,通过金相分析和工艺改进,针对性提出了改进方案。在总结了首轮挂机实验经验教训后,进行了新一轮实验件制造,择机继续进行挂机实验,持续推进燃机国产化技术实践与研究。

通过计算机模拟及实验研究了磁流变液颗粒在渐变磁场作用下的成链过程。首先从理论上建立了磁流变液成链过程的物理模型,采用蒙特卡罗方法模拟了其在渐变磁场作用下成链的详细过程。其次,采用光学显微镜观察了磁流变液在渐变磁场作用下的成链过程。数值模拟和实验结果表明,在平行磁场中,当外部磁场为零时,磁流变液的磁性颗粒处于随机分布状态。随着磁场强度的增加,磁性颗粒产生磁团聚形成链状絮凝体,进而由二连体或三连体发展到多连体,甚至网状及柱状结构;在倾斜磁场中,磁流变液中的聚合链也同时旋转,磁性颗粒沿着磁场方向从小链逐渐增大到大链,最后全部沿着磁场方向呈链状或柱状排列。研究结果对优化磁流变液材料的配置和设计高性能磁流变液装置具有重要意义。

液压支架作为煤矿综采工作面的重要组成部分,对其支撑机理的研究有助于保障设备的可靠性和安全性,提高生产效率。实际采场的围岩损伤和运动变化很难通过现场测试的方法得到准确的数据,基于此,根据采区地质钻孔资料得到岩层岩性特征依据,并根据矿压理论进行综采工作面压力显现规律的推断,以此作为液压支架工作阻力参数的依据;对工作面围岩-支架间的耦合进行分析,得到液压支架与直接顶、基本顶之间力的相互作用情况。

采用数值计算的方法对U型节流阀内部流场进行了研究,分析了不同节流槽深度对节流阀内部油液压力场、速度场及空化区域的影响.研究结果表明：流道内压力较大区域位于上游流道,压力较小区域位于下游流道;U型节流槽是压力及速度突变区,在节流槽出口处出现压力骤降并在节流阀口处形成高速射流;在相同工况下,随着节流槽深度的增加,槽内流量增多,迫使油液急速流过节流口,从而造成射流方向发生改变,且高速射流的角度呈现不断减小的趋势,但是油液最大流速逐渐增大.节流槽出口靠近阀腔壁面处产生空化,且随着槽口深度加深时,节流槽内部压力恢复变慢,空化区域的面积逐渐增大,且径向截面空化较强的区域逐渐向节流槽中心扩展.因此,合理地控制U形节流槽的深度或增加节流槽内部阻力,可以有效地抑制空化发生.

对锥形节流阀进行了流场模拟及其特性研究，分析了流道背压对锥形节流阀流道内压力、速度和空化区域分布的影响。研究结果表明：锥形节流阀阀腔内节流口后部区域，流体流速增高、压力降低，是空化发生的主要区域。随着背压的减小，空化区域不断增大，空化强度增强。背压越小，空化区域越靠近阀座壁面，空化强度越大。研究结论可为工程人员设计高性能液压阀提供了理论依据。

分析了液力传动与静液压传动牵引车的牵引性能和经济性能,经计算和现场试验表明:采用静液压传动方案比采用液力传动方案,牵引效率高10%以上,燃油消耗降低40%以上,能更好地适应高原作业.