乏燃料反应器中的主传动系统为面齿轮传动,其处在高温浓硝酸中工作且要求地震条件下不被损坏,为合理设计其强度,研究了该面齿轮传动的动载特性。阐述了面齿轮啮合原理和特性;基于集中质量法建立了面齿轮传动的动力学模型,考虑了制造与安装误差、时变啮合刚度、齿面腐蚀、地震等因素对其动载特性的影响,推导了面齿轮传动系统的微分方程;利用龙格库塔法求解该微分方程,获得了安装误差、地震和腐蚀等因素作用下面齿轮传动的动载荷,进一步分析了激励因素对动载系数的影响规律。结果表明,腐蚀和地震是引起动载系数大幅增加的关键因素;在所考虑的多因素综合作用下,动载荷小于驱动载荷的2倍。

为了研究核废料处理设备中面齿轮的腐蚀对其运动学特性的影响,基于齿轮啮合原理,利用包络法推导得到正交面齿轮齿面方程,将面齿轮均匀腐蚀程度转化为装配时Cp值的变化,建立不同均匀腐蚀程度的装配体模型。使用动力学分析软件Adams对面齿轮与圆柱齿轮装配体模型进行分析,得到不同均匀腐蚀程度下的正交面齿轮传动过程中转速以及啮合力数据,得出面齿轮均匀腐蚀程度在2.6 mm以下时对面齿轮角速度、径向力以及圆周力几乎不影响的结论。

为了促进面齿轮适用于多种空间布局的传动场合,扩大面齿轮在传动领域的应用优势,推导了斜齿偏置非正交面齿轮齿面方程,并使用VERICUT软件完成了斜齿偏置非正交面齿轮插齿仿真加工。由齿轮啮合原理,推导斜齿偏置非正交面齿轮方程,计算出面齿轮齿面点坐标;在三维软件中构建机床模型、刀具和加工毛坯,导入VERICUT中,编写相应的数控加工程序,完成插齿加工仿真;在加工模型上提取坐标点,与计算得到相对应的坐标点进行齿面偏差分析。结果显示:插齿仿真加工齿面没有产生过切,插齿仿真加工齿面最大残留为7.4μm,最小残留为3.3μm,验证了数控插齿加工斜齿偏置非正交面齿轮的正确性。

沉降离心机的生产能力取决于流体的运动形式与运动速率，因此对沉降离心机内部流场的研究有助于沉降离心机的结构优化设计。本文采用流体计算力学技术对沉降离心机在稳定工作状态下的内部流场进行仿真分析，解释在实际生产过程中出现的一些现象，并对沉降离心机结构作出若干处优化。通过沉降离心机结构改进前后的流场仿真分析研究对比，为优化后的沉降离心机的性能可靠性提供一定的理论依据。

沉降离心机的旋转部件为柔性轴机构,因此在停车过程中会发生剧烈振动从而导致澄清后的料液与料渣混合在一起,造成料液分离效果降低。对离心机停车过程中的流场进行流体仿真计算,模拟流体在停车过程中的运动形式,分析料液运动方式与排渣情况,从而为离心机的结构设计与操作流程提供可靠的理论的依据。

介绍一种改进型的空气泵：盖瑟泵（geyser pump）。由于盖瑟泵容易在垂直管路中形成弹状流因而能够克服传统空气泵的吸力低、扬程短等不足之处。利用有限元分析软件（ANSYS FLUENT12.0）对盖瑟泵中的两相流进行分析模拟出Taylor气泡的产生过程并且通过与传统空气泵在压强与速度方面的对比表明盖瑟泵性能优于空气泵。有限元分析的结果为盖瑟泵的性能的可靠性提供了一定的理论依据。