张伟政
- 作品数：119 被引量：439H指数：13
- 供职机构：兰州理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金甘肃省自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：机械工程化学工程一般工业技术文化科学更多>>
- 大口径楔式闸阀振动诊断及减振优化
- 2024年
- 大口径楔式闸阀广泛应用于石油、化工管道系统,其常承受介质动压载荷与温度载荷的耦合作用;耦合载荷不仅会加剧阀门结构的变形,增加阀杆与阀盖的摩擦磨损,也会影响流体流态,严重时甚至会诱发流激振动,造成阀杆断裂。该文针对DN1200mm大口径闸阀实际工程应用中的阀杆断裂问题,采用过程离散分析法划分多阀板位置,利用ANSYS数值模拟技术可视化了闸阀流场的流动特征,基于傅里叶信号分析法揭示了流体域的压力脉动响应,并对阀门管道液流系统进行模态分析和谐响应分析,研究了特定行程下多物理场耦合作用的阀杆和闸板共振特性。结果表明:当闸阀启闭且行程较小时,阀后因闸板扰流作用出现大的卡门涡街和回流现象,流体压力脉动增大且流动紊乱,进而诱发阀门管道液流系统产生大的共振幅值,导致阀杆断裂。基于此,提出在阀后添加扩管,发现添加扩管可缓解阀后涡流和回流,减小压力脉动,进而避免流激共振的发生。该文还定性和定量分析了扩管尺寸对流体压力脉动和共振幅值的削弱作用,对比研究表明:扩管直径为1.3倍管径(1560mm)且长度为1倍管径(1200mm)时,减振效果最好。该文研究结果对大口径闸阀的减振优化研究具有一定的指导意义。
- 张伟政黄文彬张俊涛刘经纬林华韩东民
- 关键词：压力脉动
- 湍流效应对高速机械密封端面型槽冷却性能影响分析被引量：4
- 2023年
- 高速工况下密封间隙内流体黏性生热严重且流动行为复杂,流体流动状态是影响跨尺度间隙流固传热过程和温度分布的关键因素之一,应用ANSYS Fluent软件在湍流与层流计算模型下建立了环形槽与螺旋槽复合式端面构型(ASG)的三维热流体动力润滑(THD)模型,对比了两模型下螺旋槽的冷却性能差异与环形槽的降温作用,以此揭示了流动状态对端面型槽冷却作用的影响机理,分析了型槽几何参数对两模型下温度场及密封性能的影响规律。结果表明:湍流模型下深螺旋槽内存在的大片死流体区阻碍了槽口冷流体进入到槽根部,致使螺旋槽对间隙内高温流体的冷却作用衰减;层流模型下深螺旋槽内充满更多的冷流体,冷却作用较强。内径侧环形槽在两模型下均具有显著的降温作用,且随槽深、槽宽的适当增加其降温作用得到强化;持续增加螺旋槽槽深并不能达到持续降温的目的。液膜温度峰值在湍流模型下的预测值高于层流模型29~40 K。
- 张伟政赵吉军马学忠张琦璇庞益祥张俊涛
- 关键词：热流体动力润滑层流计算流体动力学
- 超临界二氧化碳微尺度干气密封性能分析被引量：7
- 2020年
- 为研究超临界二氧化碳干气密封的密封性能,在考虑实际气体效应、惯性效应和湍流效应的情况下,利用Solidworks软件建立一个周期的螺旋槽计算域几何模型,导入ICEM软件进行结构化网格划分,采用REFPROP软件获取超临界二氧化碳物性相态数据,并将这些物性参数编译成CFD的计算程序对超临界二氧化碳干气密封流场进行数值模拟。研究结果表明:在干气密封中超临界二氧化碳的密度和黏度从外径到内径先升高后降低,在槽根部最大,而温度沿外半径到内半径的方向逐级递减;随着螺旋槽深度的增加开启力先增大后减小,而泄漏量随着槽深单调增加,其中槽深对开启力的影响较小,对泄漏量的影响较大;转速的增大使气膜开启力和泄漏量均单调增加,而气膜间隙的增加使气膜开启力减小,泄漏量增加。综合考虑密封稳定性,当气膜厚度为3.05μm、槽深为5.05μm时,研究的超临界二氧化碳干气密封的整体密封性能达到最佳。
- 马高峰丁雪兴张伟政徐洁陆俊杰
- 关键词：超临界二氧化碳干气密封微尺度物性参数
- 螺旋槽干气密封气膜振动测试与稳定性分析被引量：9
- 2013年
- 采用高精度改进型的电涡流微型传感器和高速数据采集卡,在不同工况下,对螺旋槽干气密封气膜平衡位移和气膜振动位移进行测量;在同种工况下,对3种不同螺旋角的螺旋槽干气密封气膜振动位移进行测量,对测得的数据用基于Labview软件开发的干气密封测试系统进行频谱分析。试验结果表明:在不同工况下,气膜平衡位移随压力和转速的升高而增大,气膜振动位移随着压力和转速的升高而降低;在同种工况下,存在着气膜振动位移最小时的最佳螺旋角,本试验中最优螺旋角为74°。
- 丁雪兴张海舟张伟政苏虹赵芳
- 关键词：干气密封LABVIEW软件频谱分析
- 干气密封滑动摩擦界面切向接触刚度分形模型被引量：11
- 2019年
- 为揭示干气密封滑动摩擦界面高频微幅自激摩擦振动规律,用分形参数表征摩擦界面形貌特性,根据重新建立的微凸体接触变形方式,以及对非协调弹性体在切向力作用下初始滑动问题的研究,建立了干气密封滑动摩擦界面切向接触刚度分形模型.通过数值对切向接触刚度的影响因素进行了分析,研究结果表明:切向接触刚度随分形维数、真实接触面积和材料特性系数的增大而增大;切向接触刚度随特征尺度、摩擦系数的增大逐渐减小.相比于分形维数、特征尺度和材料特性系数对切向接触刚度的影响,摩擦系数的影响相对较小.这些研究结果为进一步研究干气密封高频微幅自激摩擦振动奠定了基础.
- 孙宝财丁雪兴丁雪兴陈金林张伟政
- 关键词：干气密封微凸体切向接触刚度
- 泵用串联式干气密封的优化设计及其性能校核被引量：3
- 2014年
- 通过多目标优化理论构建了螺旋槽气膜开启力与泄漏量之比的协调函数,并利用该目标函数,通过Maple软件,对泵用串联式干气密封进行近似求解,获得螺旋槽的最佳槽形参数,获得气膜厚度2.14μm.应用Solidworks软件建立螺旋槽和气膜模型,并利用Gambit软件对模型划分网格.运用Fluent软件,在给定的工作条件下,对螺旋槽内部微间隙三维气体流场进行数值模拟,得到了速度分布、压力分布和泄漏量等数据,经计算得到最终的气膜厚度2μm,与优化气膜厚度的误差仅为6.5%.从而证明可以利用该方法对此类干气密封装置进行优化设计及性能校核.
- 陆俊杰丁雪兴张伟政翟霄
- 关键词：干气密封优化设计数值模拟
- 螺旋槽干气密封微尺度流动场的近似计算及其参数优化被引量：31
- 2007年
- 应用PH线性化方法、迭代法,近似求解了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程,求得了气体动压和速度分布的解析解。继而利用多目标优化方法构建了气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,并对该目标函数进行了近似求解,获得了最佳的螺旋槽几何参数值。
- 丁雪兴陈德林张伟政俞树荣杜兆年
- 关键词：螺旋槽干气密封迭代法
- 阶梯收敛槽机械密封空化效应及密封性能优化分析被引量：2
- 2023年
- 为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,基于收敛型槽具有较低的泄漏量和较高的流体静压效应的特点,提出一种由波度端面机械密封结构衍生变化的阶梯收敛槽机械密封结构,考虑空化作用,对不同结构参数及工况参数下机械密封密封性能进行CFD流体仿真分析。结果表明:工况参数及结构参数对液膜空化效应有显著的影响,其中随着膜厚、密封压力以及槽深的增加,液膜空化效应均减弱,随着转速的增大,液膜空化效应变强。以开漏比评价密封性能,结果表明,阶梯收敛槽机械密封在小膜厚、高转速、较低密封压力以及较小静环开槽深度下运行时可获得最优密封性能;但为保证密封端面液膜具有足够的承载力,开槽深度不宜过小。
- 张伟政彭炜曦赵明仁冯帆
- 关键词：机械密封空化效应
- 基于CFD的微孔端面机械密封液膜动压分析
- 2012年
- 应用Pro/E软件建立微孔端面间液膜的三维立体模型,用Gambit软件对模型分别进行网格划分.在特定工况下,利用Fluent软件对不同流体黏度和转速下的微孔端面间的内部微间隙三维流场进行数值模拟,得到3种流场的压力分布.结果表明:平均动压力随着介质黏度的降低而呈线性减小,说明流体黏度低时流体动压效应弱;平均动压力随转速的增加而线性增加,表明密封环的转速越高,流体动压效应越明显.
- 张伟政俞树荣王燕杨环丁雪兴
- 关键词：机械密封动压CFD数值模拟
- 干气密封系统角向摆动的稳定性及其振动响应被引量：12
- 2011年
- 干气密封系统角向摆动改变了动静密封环间的微尺度间隙,进而影响了干气密封的密封性能,建立了角向振动下气膜-密封环系统的动力学模型,应用微扰法和龙格-库塔法求解气膜角向刚度、临界转动惯量和角向摆动的二维振动方程,获得了密封系统稳定时的密封结构参数范围,并分析了最佳稳定点和临界点振动响应。研究结果表明:在特例中螺旋角α=75°邻域内,存在着稳定区域α=74°30'06″～75°16'10″,其最佳值为αopt=74°53'48″。最佳稳定点振动响应为准周期运动,而临界点振动响应发生了混沌运动。
- 张伟政俞树荣丁雪兴韩明君杜兆年
- 关键词：干气密封龙格-库塔法稳定性
