基于有限元仿真的管道冲蚀磨损研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dffg21f
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
航空发动机在我国航空工业的发展中至关重要,而发动机中管道系统的损坏将直接影响发动机的使用寿命,进而制约航空发动机的性能。由于在实际操作过程中,工况条件和内部流体的复杂多变,流体中的固体粒子将对管道壁面产生冲蚀,从而对管壁造成磨损,严重时将导致管道穿孔或者破裂,致使发动机整体失效。因此,本文采用了理论分析与数值模拟仿真的研究方式,对固体颗粒所引发的冲蚀磨损问题展开了深入研究,通过找出固体颗粒对管道内部冲蚀的影响规律,从而采取防护措施,减小管道的磨损进而提高使用寿命。首先,本文介绍了冲蚀磨损的形成过程,结合国内外的研究总结了几种主要影响因素。通过构建弯管和三通管道几何模型,使用Ansys Workbench软件中的Fluent模块,对管道内部流场进行数值模拟分析,从而探索出管道内部的冲蚀分布情况和冲蚀磨损速率的大小。并与有实测数据的模型进行了对比,验证了模型的有效性。然后,探究了固体颗粒在流场中对弯管产生的冲蚀情况,分析了固体颗粒在不同影响因素以及不同弯管模型下的内部流动规律和冲蚀磨损变化规律。研究表明,固体颗粒对弯管的冲蚀过程中,弯管的最大冲蚀分布位置均出现在弯头部分。在不同影响因素下,当改变颗粒直径时,对冲蚀磨损速率影响不大;而改变流体流速、颗粒质量流率与颗粒形状均有较大影响。在一定范围内,随着流体流速的增大,最大磨损速率呈指数式上升;随着质量流率的增大,最大磨损速率呈线性上升;随着颗粒直径的增大,最大磨损速率先下降后上升,在0.3mm处达到最低值;而随着粒子圆球度的增大,最大磨损速率逐渐降低。在不同弯管模型下,随着弯径比的增大,最大磨损速率逐渐上升,冲蚀的最大位置从管道内侧壁逐渐向外侧壁转移;而随着弯曲角度的增大,最大磨损速率也逐渐上升。并对90°弯管,弯径比为1.5的模型进行工艺参数优化。最后,探究了固体颗粒在流场中对三通管产生的冲蚀情况,分析了固体颗粒在不同工况条件以及不同影响因素下的内部流动规律和冲蚀磨损变化规律。研究表明,固体颗粒对三通管的冲蚀过程中,三通管内产生冲蚀磨损的部位大致相同,其中第一种工况条件下的最大冲蚀部位发生在拐角外侧壁处,而第二种工况条件下的最大冲蚀部位则发生在拐角处中部位置,且第二种工况条件下的冲蚀磨损速率大于第一种。对于入口流速、质量流率和粒子形状对三通管的冲蚀影响,其变化规律和弯管大致相同。而对于粒子直径来说,当粒子直径不断变大时,在第一种工况条件下,最大冲蚀磨损速率呈现先降低后上升的态势,而在第二种工况条件下,最大冲蚀磨损速率呈现出先上升后下降的态势,总体来说,两者冲蚀磨损速率都是上升的。并对三通管模型在第一种工况条件下进行工艺参数优化。上述研究结果可为管道系统的结构设计提供理论支撑。
其他文献
科技的发展以及生产生活水平的改善,使得非线性负载的投入增多,电能质量日益降低;同时,输电线路越长阻抗越不可忽略,且会呈现感性,电网表现为弱电网属性。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为一种常见补偿装置,较无源补偿装置有响应快、补偿效果好、可动态补偿等优点,因此被广泛使用。直流侧电压控制的稳定性时刻影响着APF的补偿性能;弱电网的存在使得多APF在运行时与网侧、线路感
学位
电阻点焊是工业生产中最常用的焊接方法之一,在汽车、航空航天、工程机械等领域发挥着重要作用。电阻点焊过程具有高度非线性且存在多变量耦合作用,因此在线监测和控制点焊过程对提高焊接质量和效率具有重要意义,由于目前实际生产中的电阻点焊控制系统相对较为孤立,缺乏有效的信息交换和信息管理能力,只能通过人工方式对焊机进行巡检,浪费大量人力物力,因此本文以新兴的物联网技术和电阻点焊控制技术为基础,结合嵌入式技术、
学位
附着式升降脚手架作为高层建筑中的重要施工工具,在运行过程中,由于节点众多,各节点拉力容易出现偏差,一旦误差过大,就容易造成卡停、倾斜等问题,进而增大出现事故的风险,埋下安全隐患。因此爬架运行状态的实时监控,对于保障爬架运行安全具有重要意义。传统的爬架监控技术过于依赖有线通信技术或短距离无线通信技术,在建筑环境复杂、面积较大的情况下,不仅通讯可靠性差,而且硬件成本高。为了优化通信方案,并提高爬架运行
学位
在人们的日常生活中,充斥着各式各样的复杂网络,如交通网络、社交网络、电力网络以及疾病传播网络等等。研究复杂网络的相关理论和技术基础,有助于更好地理解现实复杂网络的各种特性,从而对其进行分析、预测和控制。不同的节点在网络的结构和功能中发挥着不同的作用。针对如何定量地评估复杂网络中节点的重要性这一重要问题,本文从不同角度切入,提出了三种不同的节点重要性评估方法:(1)提出了一种基于Tsallis熵的节
学位
依靠电力电子、电机驱动和电池技术的积累,电力传动行业伴随着全球电气化进程迎来了新的市场蓝海。开关磁阻电机因坚固耐用、成本低、结构简单、在温度升高时能可靠高速运转而成为取代感应电机和永磁电机的最优候选设备之一。但是,传统的开关磁阻电机功率变换器往往功能较为单一,且目前针对开关磁阻电机的研究方向多为降低损耗,减少开关器件等方面进行研究。近几年,针对功率变换器的驱动充电一体化研究开始受到学者关注。本文着
学位
GH3536合金是一种典型的固溶强化型镍基高温合金,被广泛应用于航天发动机和燃气轮机等领域高温零部件的制造。传统的GH3536合金零件主要通过铸造和锻造等方式进行加工制造,并且存在研制周期长、技术难度大、材料浪费等问题,难以满足航空航天发动机领域的创新发展需求。激光立体成形技术因其能实现任意复杂结构的自由成形,而逐渐成为一条航空发动机以及燃气轮机等领域高性能零部件制造的重要途径。本文采用激光立体成
学位
熔融沉积成型(FDM)技术是目前国内外应用最为广泛的增材制造技术之一,具有成型速度快制造周期短等优点,凭借着自身的工艺优势,该技术已经在航空航天、医疗、汽车、机械等领域得到了广泛的应用。但是该技术相比于传统的制造工艺,其制件力学性能、表面粗糙度、尺寸精度相对较差,只有改善了这些问题,才能推动FDM 3D打印技术更快的发展和更广泛的应用。为了提升成型件的力学性能和成型质量,就需要开发新型的FDM气体
学位
随着医疗技术的发展,心力衰竭的研究和治疗取得了很大的进步,但这种综合征仍是临床中最困难和最不可预测的疾病之一,且预后较差。随着我国人口逐步进入老龄化阶段,心力衰竭患者数量有增长趋势。近年来研究发现胱抑素C(CysC)与心力衰竭之间存在联系,心力衰竭患者血清CysC水平高于普通人群,且血清CysC水平升高往往提示心力衰竭患者病情较重。通过对CysC的研究将为心力衰竭的诊断和预后评估提供新的指标和方案
期刊
气浮技术是污水前处理过程中的主要工业手段。气浮工艺主要依靠释放器产生的大量致密微型气泡通入待处理污水中,利用气泡自身携带的电荷性对污染物进行裹挟和吸附再通过自身受到的浮力上浮到水面,随后利用刮渣装置对污染物进行处理以达到污水处理的一种工艺。压力溶气气浮法是气浮中生成微泡的主要方法,其原理是:通过对溶气罐中加压、加气,使得空气分子通过间隙填充作用进入水分子之间的缝隙中,或是通过水合作用与水分子发生化
学位
B4C/Al复合材料具有比强度高、耐磨性能好及具备中子吸收能力等优点,在航空航天、能源、车辆轻装甲及核工业等领域有巨大的应用前景。然而,在制备过程中,B4C颗粒与铝液的润湿性较差,而润湿后易发生强烈的化学反应产生较多有害的界面反应产物,导致颗粒分布不均及界面强度低,复合材料性能下降。为了解决上述问题,本文利用添加Ti元素的方法对界面反应进行调控,改善B4C颗粒的润湿性并结合第一性原理的模拟计算对其
学位