基于动网格理论建立了单向阀流固耦合数值分析模型,在深海原位激光增材修复系统的基础上,以实现动态封堵效果的单向阀为研究对象。结合该阀的实际工况,分析了不同海洋深度及不同弹簧刚度下的阀芯运动变化情况,得到了不同海洋深度以及不同弹簧刚度对阀芯开启过程中位移和速度的影响规律。对深海环境下单向阀关闭性能进行了研究,得到了阀芯关闭过程的动态特性曲线和宏观流场。结果表明,当弹簧刚度不低于500 N/m时,能够保证该阀在深海环境下具有良好的密封性能。

针对超临界流体萃取过程中高压环境下的密封问题,设计了一种具有仿生凹坑特征的新型密封圈。将仿生学原理应用到橡胶圈密封技术中,通过软件对光滑与非光滑表面密封圈进行数值模拟,观察在不同压缩量、不同凹坑直径和间距时,密封圈的接触应力和Von-Mises等效应力变化情况。计算结果表明,当压缩率为12%时,光滑和非光滑密封圈产生的接触应力均达到了超临界萃取过程工作的介质压力8 MPa,其中凹坑直径为2.0 mm、凹坑间距为3.0 mm的模型具有最好的密封性能和耐磨性。