仿生引流式煤液化調(diào)節(jié)閥閥座空化抑制行為研究

調(diào)節(jié)閥作為煤液化系統(tǒng)中的重要液壓元件,其性能的優(yōu)劣嚴重影響著煤液化系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性

。然而,空化汽蝕是調(diào)節(jié)閥長期運行中常見的失效形式,通常會對調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)造成嚴重損壞。特別是在調(diào)節(jié)閥喉部的節(jié)流部位,介質(zhì)流速的突然增大導致靜壓明顯低于飽和蒸汽壓,析出的氣泡與流體介質(zhì)形成“兩相”運動,產(chǎn)生節(jié)流空化現(xiàn)象

。這不僅縮短了調(diào)節(jié)閥的使用壽命,而且增加了維護和維修的成本。另外,調(diào)節(jié)閥內(nèi)的空化流動也會引起噪聲和振動。因此,開展對調(diào)節(jié)閥空化特性的研究迫在眉睫,提高煤液化調(diào)節(jié)閥的抗空化性能更為重要。

針對調(diào)節(jié)閥空化失效的問題國內(nèi)外許多學者開展了相關(guān)研究。Zheng等

研究煤液化調(diào)節(jié)閥閥芯頭部的失效形式,分析得出在閥芯頭部出現(xiàn)高速回流區(qū)域,由于空泡的坍塌和回流的驅(qū)使下,閥芯頭部發(fā)生嚴重的空蝕磨損。吳姿宏等

研究調(diào)節(jié)閥的進口壓力對空化位置、形狀、面積和強度在軸向和徑向上的影響,并分析軸向和徑向的壓力分布,結(jié)果表明空化過程徑向呈環(huán)形,軸向呈不規(guī)則多邊形。Liu等

針對調(diào)節(jié)閥內(nèi)部復雜的空化流動現(xiàn)象,采用實驗研究的方法分析了沿著流道軸向方向上空化區(qū)域分布的形式、空化軸向長度隨背壓的發(fā)展。Cobera等

提出了一種新的蝶形閥多參數(shù)優(yōu)化模型,研究了蝶形閥流場的變化,并對蝶形閥的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。Ou等

研究了減壓閥的內(nèi)流空化特性,研究了壓力變化對空化的影響,為減壓閥的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

為了進一步提高調(diào)節(jié)閥的抗汽蝕性能,延長使用壽命,國內(nèi)外學者提出抑制調(diào)節(jié)閥空化的方法

。一方面,研究人員專注于開發(fā)高強度材料,使用高強度、高剛性和高韌性材料代替常規(guī)材料

,然而這種提高調(diào)節(jié)閥強度的方法并不經(jīng)濟。另一方面,開展了添加仿生結(jié)構(gòu)以改變流動模式的研究

。在自然界中,生物為了適應不斷變化的復雜外部環(huán)境,生物各自進化出獨特的生活方式,這些能為工程問題提供快速有效的解決方案

。徐賀等

根據(jù)紅柳樹皮的形態(tài)設(shè)計出6種仿生抗沖蝕凹槽結(jié)構(gòu),以汽相體積百分比與沖蝕磨損率作為變量,驗證該仿生閥芯結(jié)構(gòu)可有效減少含沙水流對閥芯的沖蝕作用。李暢等

分析了具有仿生射流孔閥芯和非光滑槽閥座結(jié)構(gòu)對主閥口空化特性的影響,并通過ISIGHT對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,最后通過可視化實驗觀察不同工況下的閥口空化現(xiàn)象。Wang等

研究一種將動物(功能仿生)和植物(形狀仿生)的優(yōu)點結(jié)合在一起的新方法,設(shè)計一種新型的水液壓閥閥芯結(jié)構(gòu),以提高閥芯的抗顆粒侵蝕性能和閥芯的使用壽命。

本文針對煤液化調(diào)節(jié)閥內(nèi)的嚴重空化問題,主要基于Bio-TRIZ方法設(shè)計調(diào)節(jié)閥的仿生引流式閥座結(jié)構(gòu),采用數(shù)值和實驗相結(jié)合的方式對仿生引流式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的空化情況進行定量分析。本文的研究結(jié)果可為閥門類空化現(xiàn)象研究與延長調(diào)節(jié)閥的使用壽命提供有益的借鑒。

1 實驗系統(tǒng)

實驗系統(tǒng)裝置如圖1所示,主要包括高速相機(Phantom VEO-710L)、光纖燈(LA-100USW)、透明閥和計算機。壓力表用于測量入口和出口壓力,上游渦輪流量計用于測量進口流量。調(diào)節(jié)閥的幾何結(jié)構(gòu)來源于煤直接液化工程中的熱高分調(diào)節(jié)閥,根據(jù)流體力學相似理論,其尺寸是原始幾何尺寸的1/10,實驗閥材料采用透明光滑的有機玻璃(PMMA),以便觀察空化流場。實驗過程中,采用光纖光用作高強度照明光,高速相機的拍攝幀率設(shè)置為20 000幀/s,用于觀察空化瞬時形態(tài),實驗中采用同向照明的方式,即光纖源和高速相機安裝在同一側(cè)。

2 數(shù)值模擬

借助于Fluent軟件對煤液化調(diào)節(jié)閥空化流場的分布特性進行仿真研究,通過數(shù)值模擬方法模擬和分析不同閥座(原始閥座和仿生閥座)結(jié)構(gòu)的流場分布特征,并探究仿生引流式閥座結(jié)構(gòu)對空化流場特性的影響。

2.1 控制方程

在數(shù)值模擬中,忽略流體重力和傳熱性能的影響,并且假定液壓油是完全不可壓縮的流體?；谏鲜黾僭O(shè),調(diào)節(jié)閥數(shù)值模擬控制方程如下。

(1)連續(xù)性方程

(1)

為了確保該仿生生物模型在設(shè)計后起到空化抑制的作用,在對墨魚噴嘴結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥進行結(jié)構(gòu)映射后,研究仿生結(jié)構(gòu)與設(shè)計目標之間的相似性對比。相似性分析主要從功能、結(jié)構(gòu)和邊界條件的相似性3個方面進行研究。

式中:

為閥芯在某一開啟開度的位移;

為閥芯的總升程。從圖1中可以發(fā)現(xiàn),仿生閥座附近空化分布位置與原始閥座相似。隨著開度的增加,空化區(qū)域長度以及空化劇烈程度都在提高盡管調(diào)節(jié)閥開度不同,但是與原始閥座(圖10(a))相比,仿生引流式閥座(圖10(b))附近空化均得到了不同程度的抑制。仿生閥座附近不僅空化長度得到了抑制,且不同位置處汽相體積分數(shù)的數(shù)值都不同程度地降低,即空化發(fā)生與發(fā)展均得到了有效抑制。

政協(xié)制度是貫徹黨的群眾路線的基本制度。人大制度是反映國家政治生活性質(zhì)和政治力量源泉的根本性制度。它作為人民當家作主的關(guān)鍵制度設(shè)計，其具有很大代表性，但還不能囊括所有的方面。此外，中國共產(chǎn)黨是領(lǐng)導國家的核心力量，但還不是全部力量。中國共產(chǎn)黨踐行群眾路線還需要通過統(tǒng)一戰(zhàn)線團結(jié)聯(lián)合其他力量。人民政協(xié)是中國人民愛國統(tǒng)一戰(zhàn)線的組織，是中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導的多黨合作和政治協(xié)商的重要機構(gòu)，是中國政治生活中發(fā)揚社會主義民主的一種重要形式。人民政協(xié)作為具有中國特色的制度安排，成為中共踐行群眾路線的基礎(chǔ)通道。

(2)

式中:

為混合相黏度;Δ

是流體微元壓力梯度。

苗木在裝車時應輕拿輕放，不得損傷苗木和造成散球，人力搬不動的土球必須用吊車起吊，起吊時應用繩網(wǎng)兜，不得用繩索綁縛樹干起吊，起吊超過1t的大型土球，應在樹干綁縛處纏裹草繩或麻袋等，吊索應用帆布袋吊起，并把握好重心，輕吊輕放，土球朝向車頭方向，樹冠朝向車尾方向擺放整齊。對于裸根苗木運輸，根部應蘸0.5%尿素漿，保持根系濕潤，裝好后上蓋蓬布綁扎結(jié)實。

為了描述調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場流體流動的變化特征,選取節(jié)流口處壓力場、速度場和空化場進行分析,如圖7所示,沿

軸進行均勻切片處理,計算每一個橫截面上的平均值,將優(yōu)化結(jié)果進行量化,來表征各個參數(shù)在軸向上的變化規(guī)律。

(3)

從Rayleigh-Plesset方程導出的源項定義如下空化模型

(4)

(5)

式中:

為蒸汽相體積分數(shù);

為流體微元半徑;

和

為流體微元中心壓力與流體飽和蒸汽壓;

為蒸汽相產(chǎn)生率;

為蒸汽相凝結(jié)率。

實驗材料東方百合‘索邦’購于北京市百合合作社。根據(jù)花被片花色積累的變化，對花蕾的9個發(fā)育時期(長度分別為5、6、7、8、9、10、11、12、13 cm)花蕾長11 cm時的11個組織部位(包括：外花被、內(nèi)花被、花絲、花藥、柱頭、花柱、子房、上部葉、中下部葉、嫩莖和莖生根)(圖1)及10種光照處理(分別為黑暗處理：1、2、4、8 h和光照處理：1、2、4、8、12、16 h)后的花蕾進行取樣。樣品均設(shè)置3個重復，采集后保存于 - 80℃ 冰箱備用。

2.2 幾何建模與網(wǎng)格劃分

根據(jù)煤液化調(diào)節(jié)閥的工程結(jié)構(gòu)和空化流動的基礎(chǔ)理論建立如圖2所示的調(diào)節(jié)閥三維結(jié)構(gòu),流體的流動方向與

軸的正方向一致,調(diào)節(jié)閥的入口和出口直徑分別為5 mm和25 mm,喉部的孔口直徑為6.5 mm。

由于調(diào)節(jié)閥流道為旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu),為了減少數(shù)值計算時間并提高仿真效率,本文采用1/4對稱模型結(jié)構(gòu)進行數(shù)值仿真,圖3為對應的調(diào)節(jié)閥流體域幾何模型。采用ANSYS ICEM進行網(wǎng)格劃分,調(diào)節(jié)閥模型采用混合網(wǎng)格劃分方式對流體域進行網(wǎng)格劃分。由于喉部區(qū)域流場結(jié)構(gòu)復雜,采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格且進行網(wǎng)格加密處理,其余部分采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以提高仿真計算效率。根據(jù)圖4可知,當網(wǎng)格數(shù)大于等于25萬,調(diào)節(jié)閥入口質(zhì)量流率的變化小于1%,因此本文選擇的網(wǎng)格數(shù)為251 635。

根據(jù)相似性評價方法,分析墨魚噴嘴結(jié)構(gòu)與設(shè)計目標之間的相似性,選擇權(quán)重系數(shù)的評估因子集為

=[

,

,

]=[功能,結(jié)構(gòu),邊界條件],基于評價因素集并結(jié)合判斷矩陣標度,判斷矩陣

可以表示如下

本文數(shù)值數(shù)值模擬的邊界條件和流體物理參數(shù)如表1所示?；趬毫η蠼馄?采用Mixture多相流模型、Standard

-

湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型;采用標準壁面函數(shù)處理靠近壁面處流場的流動狀態(tài),壓力離散格式為PRESTO!,各方程離散格式都為二階迎風格式,計算收斂殘差均設(shè)置為1×10

。

1995年，CBA聯(lián)賽建立之初，彼時的市場環(huán)境跟如今大不相同。當時各隊的人才交流，遠不如現(xiàn)在那么自由，外援的水平也無法真正左右戰(zhàn)局。所以，球隊的真正實力如何，比的還是本土球員的陣容厚度。擁有強大人才儲備的八一男籃，在當時扮演著統(tǒng)治者的角色。山東男籃帳下，以鞏曉彬為代表的“三駕馬車”，是聯(lián)賽中少數(shù)能跟八一男籃一爭高下的隊伍。

3 仿生設(shè)計

本文基于Bio-TRIZ的仿生創(chuàng)新方法

,首先,針對調(diào)節(jié)閥失效等工程實際問題進行描述,使用Bio-TRIZ中的結(jié)構(gòu)、空間和物質(zhì)等操作域表達工程實際問題

;其次,利用Bio-TRIZ沖突矩陣確定Bio-TRIZ的特解;最后,對自然界生物特解進行分析,并完成幾何模型的重構(gòu)建模。

當調(diào)節(jié)閥工作時,常處于高壓差大流量的工作環(huán)境下,由于節(jié)流口部位的節(jié)流作用,該區(qū)域的流速最高,而壓力會降低到介質(zhì)的飽和蒸氣壓以下,產(chǎn)生空化。高速介質(zhì)流體會破壞閥座結(jié)構(gòu),導致調(diào)節(jié)閥空蝕失效,而海洋生物墨魚可通過噴嘴結(jié)構(gòu)改變周圍流場流動,實現(xiàn)在海水進行快速的運動,其特性與調(diào)節(jié)閥的邊界條件與功能特性極為相似。因此,結(jié)合墨魚噴嘴的結(jié)構(gòu)和功能特性,設(shè)計了調(diào)節(jié)閥的抗空蝕的仿生引流式閥座結(jié)構(gòu)。閥座仿生設(shè)計的框架如圖5所示。

式中:

為速度矢量;

為混合相密度。

文章篇幅較長，通過大量場景描寫和人物語言描寫，采用對比的手法，將情節(jié)發(fā)展推向了一個又一個高潮。借助這個海難史上幾乎全員生還的奇跡，站在整體的角度去定位中心話題，讓學生以一種全新的視角去看經(jīng)典，多元化、多角度構(gòu)建閱讀心理，通過對話深入理解課文，提升思維層次。明白正是因為在這場海難中，有著驚人的沉著冷靜、果斷智慧的哈爾威船長的領(lǐng)軍作用，加之在災難面前船員的各盡其職，乘客的積極配合，肇事船只的主動營救這些不可忽視的因素，才產(chǎn)生了這樣的奇跡。在災難面前每個人都履行自己的職責，勇于承擔責任，本文無疑使我們在敬畏生命的同時，產(chǎn)生深深的思索。

基因突變是生物產(chǎn)生新基因的根本途徑，是生物遺傳變異的根本來源。優(yōu)勢個體發(fā)生基因突變往往是有害的，它們所攜帶的優(yōu)勢基因往往會突變成劣勢基因，導致個體在遺傳過程失去了競爭優(yōu)勢，從而被淘汰掉。相反，劣勢個體發(fā)生基因突變帶來的是利多害少，突變之后的個體適應度將會得到提高，使得個體具有更強的競爭力，整個群體的進化也因此向著適應度增加的方向進行。

(6)

求解判斷矩陣

的最大特征值

以及最大特征值所對應的特征向量

=[

,

,…,

],整理計算得

=[0.902 7,0.394 3,0.172 2],

=3.073 5,為保證判斷矩陣

的準確性和可信度,需要對判斷矩陣進行一致性檢驗。使用隨機一致性比率

進行判斷矩陣

的一致性檢驗

隱含層節(jié)點個數(shù)的確定沒有準確的理論依據(jù)，需要依據(jù)前人設(shè)計經(jīng)驗以及具體試驗來確定，對用于模式識別/分類的BP網(wǎng)絡，可參照下式進行設(shè)計。

(7)

(8)

式中:

為一致性指標;

為矩陣階數(shù);

為平均隨機一致性指標。

查表得

=0.514 9,結(jié)合式(7)和式(8)計算可知

=0.036 8,

=0.071 3,當

<1時,則認為判斷矩陣具有良好的一致性,即判斷矩陣

的單位特征可以用作相似元素的權(quán)重系數(shù)因子。最后,生物原型與設(shè)計目標的相似度

可以計算如下

=

(

)+

(

)+…+

(

)

(9)

其中

=[0.7,0.5,0.6]。根據(jù)式(9)計算得

=0.932 4>0.9,表明墨魚噴嘴結(jié)構(gòu)可用作仿生模型來優(yōu)化煤液化調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)。因此,設(shè)計該仿生引流式閥座結(jié)構(gòu)如圖6所示,且由于尺寸結(jié)構(gòu)限制,引流孔直徑為1.0 mm。

4 結(jié)果分析與討論

4.1 空化場分析

(3)本文基于Schnerr-Sauer的空化模型,液體蒸汽傳質(zhì)受蒸汽輸送方程控制

本次競賽的幼兒故事講述題目為 《猴子撈月亮》，主要從以下五個方面進行幼兒故事講述前的案頭準備工作：首先要將故事結(jié)構(gòu)劃分為兩個部分：1、猴子們驚訝地發(fā)現(xiàn)井里的月亮。2、猴子們費勁心力撈取月亮；其次，對故事中的猴子進行角色劃分：小猴、大猴、老猴、群演猴1，群演猴2，并根據(jù)故事對白，設(shè)定出角色的年齡、性格和性別特征；接著，運用適當?shù)膽B(tài)勢語言以加深幼兒對故事內(nèi)容的記憶與理解，設(shè)計出符合動物形象特征的面部表情、動作姿態(tài)，以求得故事講述時的惟妙惟肖；最后，要告訴小朋友遇事要多動腦筋的故事寓意。

圖8為煤液化調(diào)節(jié)閥在進口壓力4 MPa、出口壓力1 MPa的工況下,節(jié)流口處的壓力分布云圖,由于流體在該區(qū)域受到的流動阻力較大,所以壓力梯度較大,壓力急速下降,導致空化的產(chǎn)生。對比原始閥座(圖8(a)),可以發(fā)現(xiàn)仿生閥座結(jié)構(gòu)(圖8(b))中壓力變化的分布位置與原始閥座相似,然而仿生引流式調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場的壓力變化梯度小,從高壓區(qū)域到低壓區(qū)域的過渡相對平滑。由于該仿生引流孔結(jié)構(gòu)的存在,將調(diào)節(jié)閥高壓區(qū)的流體引流到喉部低壓區(qū),以改善節(jié)流口區(qū)域的壓力梯度分布。

為了分析不同閥座附近空化區(qū)域的壓力變化,提取了優(yōu)化前后調(diào)節(jié)閥流場壓力沿軸向變化曲線如圖9所示。仿生閥座附近由于引流口的存在會引起較小的壓力波動,從而使得喉部區(qū)域的最低壓力由3 255.89 Pa提高到6 921.52 Pa,且處于最低壓力區(qū)域的軸向長度也大幅度減小。仿生引流孔閥座結(jié)構(gòu)能夠提高喉部區(qū)域的最低壓力,從而可以有效改善喉部局部壓力分布。

當調(diào)節(jié)閥喉部節(jié)流區(qū)域的壓力低于飽和壓力時,閥芯頭部會出現(xiàn)嚴重的空化現(xiàn)象。圖10為具有兩種閥座的調(diào)節(jié)閥在不同開度(1%、30%、5%和7%)下的空化汽相體積分數(shù)云圖,其中調(diào)節(jié)閥相對開度為

=

(2)動量守恒方程

圖11為不同開度下兩種閥座附近汽相體積分數(shù)變化曲線,汽相體積分數(shù)隨著軸向距離增加先逐漸增大后急劇下降,表明空化在節(jié)流口下游附近區(qū)域產(chǎn)生,并向下游擴張段發(fā)展并進入潰滅階段。由于空泡潰滅發(fā)生時較為迅速,導致汽相體積分數(shù)急劇下降,即在小開度工況下,如圖11(a)、(b)所示,仿生閥座結(jié)構(gòu)的汽相體積分數(shù)曲線的峰值顯著降低,流場各處空化得到了改善,空化區(qū)域長度沒有發(fā)生改變,小開度下仿生閥座結(jié)構(gòu)抑制了空化發(fā)生的劇烈程度;在大開度工況下,如圖11(c)、(d)所示,仿生引流孔結(jié)構(gòu)不僅影響了汽相體積分數(shù)的大小,而且減小了空化區(qū)域的長度,加速了空化的發(fā)展與潰滅,進一步證實仿生閥座能夠抑制調(diào)節(jié)閥空化的產(chǎn)生與發(fā)展。

4.2 空化抑制效率

為了定量評價該仿生閥座結(jié)構(gòu)對空化抑制的效果,本文提出空化抑制效率

。調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場汽相有效體積為

(10)

=1-

′

(11)

式中:

為控制體總數(shù);

為每個控制體內(nèi)的汽相體積分數(shù);

每個控制體單元體的體積;

為原始閥座的汽相有效體積;

′為仿生閥座的汽相有效體積。

圖12為根據(jù)式(1)計算獲得的不同開度下兩種閥座結(jié)構(gòu)的內(nèi)部流場的汽相有效體積。從圖中可以看出:隨著相對開度的增大,原始閥座結(jié)構(gòu)的汽相體積呈線性增大趨勢,即隨著開度的增加,空化劇烈程度逐漸加劇。相比較而言,仿生閥座的汽相體積增大較為平緩,特別當達到5%開度時,汽相有效體積不再明顯增加。因為仿生引流孔結(jié)構(gòu)的剪切作用,使空泡在剪切作用下快速潰滅,從而抑制了空化的發(fā)展。

圖13為根據(jù)式(11)計算獲得的不同開度下仿生閥座的空化抑制效率變化曲線。從圖中可看出,空化抑制效率

隨著開度的增加呈現(xiàn)出線性增長趨勢,在7%開度下,空化抑制效率達到了32.81%,表明調(diào)節(jié)閥在大開度情況下,該仿生引流式閥座結(jié)構(gòu)抑制空化的效果更為顯著。

4.3 空化圖像分析

由于空化的發(fā)展、潰滅等動力學行為使空泡群的密度和數(shù)量分布不同,其在空化圖像上對應的灰度值亦會發(fā)生變化

。為了更加深入地探究空化附著區(qū)域的分布特性,本文基于圖像后處理技術(shù),分析了空化圖像沿流動方向上灰度值的變化規(guī)律。

由于空化的形成、發(fā)展和潰滅具有周期性

,為了減小其對穩(wěn)態(tài)空化形態(tài)的影響,下文所提到的空化灰度圖像都是將同一工況下連續(xù)拍攝的8張圖像進行疊加計算得到的

,并借助空化灰度圖像灰度值變化來描述空化區(qū)域的變化規(guī)律。圖14為拍攝進口壓力為4 MPa、出口壓力為1 MPa的工況下,不同開度下兩種閥座附近空化區(qū)域的發(fā)展過程。實驗結(jié)果表明,隨著相對開度的增加,兩種閥座附近圖像平均值圖像的灰度值均增大,空化劇烈程度都增強。但是,與原始閥座相比,不同開度下仿生閥座的空化圖像平均灰度值均減小,說明仿生引流孔結(jié)構(gòu)能夠抑制空化的發(fā)展,與仿真結(jié)論相一致。

為了進一步定量分析該仿生閥座的空化抑制效果,采用空化圖像的平均灰度值

來進一步量化空化的軸向長度,其數(shù)學表達式為

(12)

有一種叫“竽”的樂器，外形和笙極為相似，容易讓人混淆。其實它們的差別的確不大，都屬于匏類樂器，只是竽比笙大，管數(shù)也比較多。

本文將平均灰度值

大于其中值

的軸向長度定義為空化長度

,其中

=(

(

)

+

(

)

)

2。計算獲得了平均值圖像中軸向上的平均灰度值

的變化曲線,如圖15所示。

有些一詞多譯通過增詞表示強調(diào),如“最高債權(quán)額”一詞的譯文“maximum allowable amount of creditors’ rights”和“maximum amount of creditors’ rights”,兩者僅相差一個“allowable”。兩種譯文在詞義上也不會因為添加了或減少了一個詞而有所變化。因此,“allowable”的作用在于強調(diào)這個最高債權(quán)額的范圍,是合同中所約定的、允許的最高債權(quán)額。

圖16為不同開度下具有兩種閥座結(jié)構(gòu)得調(diào)節(jié)閥流場中空化長度

變化情況。從圖中得出:在不同開度情況下,不同閥座結(jié)構(gòu)空化長度的變化發(fā)展趨勢相似,均隨著相對開度的增加而增大;相對于原始閥座,該仿生閥座結(jié)構(gòu)的空化長度整體上都有所減小,抑制了空化的發(fā)展。

光學顯微鏡OLYMPUS BX51，日本株式會社；高速剪切機T25，IKA艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司；掃描電鏡ZEISS EVO18，德國卡爾蔡司；傅立葉紅外光譜儀Vector 33-MIR，德國 Brukev Optik；激光粒度儀 Malvern 2000，英國馬爾文儀器有限公司；TDL-5-A離心機，上海安亭科學儀器廠。

變壓器物理模型能夠具體反應變壓器的繞組故障。當變壓器發(fā)生繞組故障時,變壓器集總參數(shù)模型上的參數(shù)也會隨之改變,從而能夠很好地反映繞組變形以及內(nèi)部匝間短路故障?？紤]到仿真的復雜性以及準確性,選取合適的繞組單元數(shù)建立模型[6]。

5 結(jié) 論

本文針對煤液化調(diào)節(jié)閥空化失效和服役壽命短的問題,設(shè)計了一種新型仿生引流式調(diào)節(jié)閥閥座,并采用數(shù)值模擬和實驗研究的方法開展調(diào)節(jié)閥空化流場特性研究,得到如下結(jié)論。

(1)基于Bio-TRIZ仿生學理論設(shè)計了仿生引流式閥座結(jié)構(gòu),并利用數(shù)值模擬方法分析仿生閥流道中壓力場和空化場的分布。結(jié)果表明:仿生引流式閥座結(jié)構(gòu)有助于抑制空化的產(chǎn)生與發(fā)展;當進出口壓力固定不變,隨著開度的增加,仿生閥的空化抑制效率提高,當開度為7%時,仿生閥的空化抑制效率提高了32.81%。

(2)搭建了可視化實驗方案,基于圖像灰度統(tǒng)計的方法,通過空化圖像中灰度值的變化識別空化區(qū)域,對比分析不同閥座結(jié)構(gòu)的空化流場特性。結(jié)果表明,具有仿生引流式閥座的調(diào)節(jié)閥內(nèi)流道中空化長度有效降低,該變化趨勢與數(shù)值模擬結(jié)果吻合良好,驗證了該仿生引流式閥座優(yōu)化結(jié)構(gòu)的抑制空化的有效性,可為煤液化調(diào)節(jié)閥空化抑制方法提供有益的借鑒。

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