为避免类椭圆型采油螺杆泵转子轮廓出现尖点,首先对类椭圆型螺杆泵的不过切条件进行了分析,给出了螺杆泵合理设计条件,并对螺杆泵的结构参数——偏心距与过流面积的关系进行了分析,得到偏心距是影响过流面积最主要因素的结论。然后通过对定转子线型进行分析得到了理论过流面积计算公式,并得到不同偏心距与过流面积的关系曲线。最后通过关系曲线结合不同偏心距的定转子形状,优选出偏心距的取值范围。

为了对船舶压载水系统的运行过程进行动态仿真与研究,建立了整个船舶压载水系统的仿真模型。具体地,依据工程流体力学的知识,并利用功率键合图的方式,建立了包括管网和基本元件的仿真模型。借助第三方的COM组件VisualGraph,利用Visual C#开发出压载水系统的动态仿真与监控软件。仿真软件将泵、阀、船舱等元件模块化,通过编辑等操作构建具体拓扑结构。操作员可以在此基础上进行压载舱注水、排水等仿真操作,同时对液位变化、泵阀开启、报警等情况进行监控。

采油螺杆泵工作时,定子在高温介质作用下发生温胀和溶胀,使定子脆化、膨胀等,降低螺杆泵密封性能。通过试验测得橡胶材料体积热膨胀系数及水浸和油浸时的溶胀参数,推导橡胶定子自由膨胀变形量表达式;对定子温胀变形进行有限元计算,使用温度当量法分析定子溶胀特性,耦合温胀与溶胀载荷进行有限元计算,得到型线的温胀与溶胀耦合作用变形规律。结果表明:定子发生温胀与溶胀变形时,定子型腔内表面变形量与壁厚成比例,最大变形出现在定转子接触位置;溶胀产生的变形量远高于温胀变形量。对螺杆泵密封特性进行有限元分析,得到定转子间密封带接触应力随温度与过盈量变化规律。结果表明:接触应力随温度和过盈量的增大而增大,油浸时最大接触应力高于水浸。

以采油用普通内摆线型单头单螺杆泵的螺杆-衬套副为研究对象,利用理论分析、仿真模拟和有限元方法,分析了螺杆-衬套副的滑动速度和接触应力的分布规律。根据采油螺杆泵的工况,综合螺杆-衬套副的运动学和力学的研究结果,分析了衬套橡胶的磨损特点,确认衬套橡胶的磨损形式主要有摩擦磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损。最后进一步分析阐述了各类磨损的作用机理,同时提出了预防和减轻各类磨损的方法和途径。

运用Mooney-Rivlin模型利用有限元方法对螺杆泵定子和转子进行了接触分析得到了不同橡胶材料的临界接触压力曲线。根据临界接触压力曲线分析了橡胶材料对螺杆泵密封性能的影响。结果表明：随着橡胶材料硬度和泊松比的增加螺杆泵的密封性能提高。因此为提高螺杆泵的压力在橡胶材料的力学参数选择时尽可能选择高硬度、高泊松比。