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材料的冲蚀问题

本文分析讨论了近年来材料冲蚀研究进展,总结出只有当入射角度非常低或入射粒子粒径相当小时,脆性材料  (本文共3;页) 阅读全文>>

中国石油大学(北京)
中国石油大学(北京)

螺旋轴流式混输泵进口管道冲蚀磨损的数值模拟

螺旋轴流式混输泵具有排量大、对砂粒不敏感等优势,在石油工业领域应用较广。然而该类型泵的进口管道常见因砂粒冲击而发生冲蚀磨损,对泵的正常运行及安全生产造成隐患。本文基于计算流体动力学(CFD),采用数值模拟的方法对螺旋轴流式混输泵进口管道的冲蚀问题进行研究,具有重要工程应用价值。基于单向耦合的欧拉-拉格朗日法,建立了混输泵进口管道两相冲蚀模型,包括流动模型、颗粒运动模型及冲蚀方程三大模块。通过与解析解及试验结果对比,分别验证了上述三部分模型的准确性。采用CFD数值模拟方法,将得到验证的模型应用于混输泵进口管道,研究其冲蚀规律。结果显示,液固两相最大冲蚀速率与流速呈指数关系增长,且此指数系数为2.76;与颗粒的质量流量线性正相关;随着颗粒粒径的增大先减小后增大,且临界粒径为100?m。然后,采用正交设计的方法,研究了三个主要参数对冲蚀的影响程度。结果表明,颗粒的质量流量影响最大,速度次之,粒径最小。此外,研究发现扩散角为5?的渐扩管...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

耦合仿生抗冲蚀功能表面试验研究与数值模拟

在国民经济和国防建设中,各种机械零件由于磨损与腐蚀引起的早期失效与报废,造成的能源与材料消耗是十分惊人的。材料的磨损与腐蚀也是影响近代机械产品的性能和寿命,从而影响其竞争能力的重要问题。冲蚀磨损是指松散的固体小颗粒或液滴按一定的速度或角度冲击到材料表面所造成的一种材料损耗现象或过程。冲蚀磨损广泛存在于机械、冶金、能源、建材、航空、航天等许多工业部门,已成为材料破坏或设备失效的重要原因之一。因此,研究材料的冲蚀行为,揭示其冲蚀机理及影响因素,正确地选择材料,对节约材料、降低能耗、提高经济效益具有重要的意义。冲蚀占工业生产中经常出现磨损破坏总数的8%,由冲蚀磨损引发的一系列问题引起了国内外学术界和工程领域的广泛重视。提高材料表面的耐冲蚀性、减少材料的冲蚀磨损成为目前急需解决的重要课题。本文从仿生学角度出发,研究仿生形态表面以及柔性与形态耦合仿生样件的耐冲蚀性。本研究在理论上的科学价值体现在力图揭示出生物体表形态与柔性耦合耐冲蚀机理,...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安石油大学
西安石油大学

高低压转换液流阀的磨损研究

在高压油气井的地面装置中,针型节流阀是重要的井口设备之一,其抗冲蚀性能的优劣是影响其使用寿命的一个决定性因素。阀的应用范围是越来越广泛,在工业及生活中起着至关重要的作用。但是,通常阀所处的工作环境尤为恶劣,如过流面积骤减,使得流体以更高的流速通过阀芯与阀腔形成的微小过流面,在阀体工作面上产生明显的蚀坑或蚀槽,导致阀体表面金属流失,极易造成阀体刺穿或阀芯结构的破坏,最终致使针型阀的变形,甚至失效。经过分析可知,导致针型阀工作失效的主要原因是阀体受到颗粒冲蚀而遭到破坏。因此,为了解决冲蚀磨损问题,本文通过CFD中的Fluent建立阀体受到冲蚀磨损的空间几何模型,采用标准湍流模型及QUICK差分格式、SIMPLEC压力速度耦合方程和PRESTO压力插补格式对针型节流阀进行液固两相流冲刷磨蚀的数值仿真,可得冲蚀规律为:阀腔圆台受到的冲蚀磨损较阀芯严重,而且随着阀门开度的逐渐增大,阀体受到的冲蚀磨损率相对减小,而且阀芯受冲蚀较严重的部位也...  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

广东工业大学
广东工业大学

微磨料浆体射流的流体特性及其抛光模具钢研究

微磨料浆体射流抛光技术是在磨料水射流加工技术基础上发展起来的集流体力学、表面技术于一体的一种新型精密加工技术。其具有切削力低、无热变形、无污染、材料利用率高、几乎能抛光所有的材料和几何形状等优点,特别是在微小复杂曲面零件的精密抛光等方面,具有其它传统技术无可比拟的灵活性。目前国内外对微磨料浆体射流抛光技术只进行了一些探索性实验研究,还没有形成系统的理论体系。本文研究的微磨料浆体射流抛光技术结合了射流抛光技术和非牛顿流体技术的特点,利用添加高聚物聚丙烯酰胺(PAM)对射流束产生集束稳定作用,提出利用非牛顿流体的低压微磨料浆体射流对复杂精密金属模具局部实现可控切除量的精密抛光加工基础理论问题和加工工艺。采用理论、实验与计算机仿真相结合的研究方法,以高速摄影、冲击力测量、扫描电镜为手段研究了在普通微磨料水射流中加入高分子长链聚合物包覆微磨料和用流态化理论来混合浆体与微磨料来改善浆体的射流特性;采用计算流体力学和理论推导研究了微磨料浆体...  (本文共158页) 本文目录 | 阅读全文>>

湘潭大学
湘潭大学

考虑真实微观结构APS-TBCs冲蚀失效的有限元模拟

凭借着热障涂层在涡轮叶片上的使用,飞机发动机作为飞机的心脏能更好得为飞机提供源源不断的能量,使得飞机能更快,更安全的进行飞行。而飞机在作战服役时,时常要穿梭于各种恶劣的环境,经常要加速减速,在这种环境中使得热障涂层会产生各种各样的失效。其中冲蚀失效就是一种典型的失效形式,全世界各地学者围绕其在各方面进行了深刻的研究。而在数值模拟的模型建立方面,研究者通常不会考虑到涂层本身所携带的微孔洞与裂纹,这样并不能完全正确的解释冲蚀失效的过程。本文将跳出传统建模手段,立足于热障涂层的微观结构,建立带有真实微观孔洞、裂纹的冲蚀模型,进而探讨冲蚀中相关因素对热障涂层的影响。主要研究内容如下:第一,字图像处理技术与相关CAD软件,建立带有真实微观结构的APS-TBCs冲蚀模型。材料参数参考文献中所给,结合ABAQUS帮助手册及相关文件确定其破坏准则为Brittle Cracking破坏准则。分别建立了二维单颗粒冲蚀、三维实体冲蚀、二维多颗粒冲蚀模...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>