课题基金 / 基金详情

水力机械主轴密封磁性流体与水体界面波动机理研究

批准号:
52079118
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李正贵
依托单位:
学科分类:
水力机械与水利机电系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李正贵

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目根据水力机械装备瓶颈技术-密封不可靠问题,结合水力机械主密封装置上游进口复杂水流激振力及流动特性,在密封装置中引入磁流体,针对密封磁流体与水流界面层耐压较低的现象,采用疏水性纳米磁流体研制、磁流体-水体双流体模型理论分析、多物理场数值模拟、模型可视化试验的研究方法,对水力机械主轴磁流体密封界面波动机理进行研究,获取不同边界条件下磁流体密封耐压阈值,进一步开展水力机械磁流体密封可视化试验研究,捕捉双流体界面层形态与演变,揭示密封装置流体界面层水流激振力与磁场中磁流体磁力相互作用的物理过程,提出水力机械主轴磁流体密封关键控制参数。在此基础上开展磁流体密封间隙动力学理论研究,分析磁流体间隙运动规律和动力学特性,为水力机械磁流体密封装置设计方法提供理论支撑。
英文摘要
According to the problem of sealing unreliability, which is the bottleneck technology of hydraulic machinery, magneto fluid is introduced into the sealing device in terms of the complex flow exciting force and flow characteristics of hydraulic machinery main sealing device at the upstream inlet. In view of the phenomenon of low pressure resistance between sealing magneto fluid and water flow interface layer, the study on the mechanism of the interface fluctuation of the magneto fluid sealing for the main shaft of hydraulic machinery is undertaken with the means of development of hydrophobic nanometer magneto fluid, theoretical analysis of magneto fluid-water two-fluid model, numerical simulation of multi-physical field and model visualization test. Thus, the pressure threshold of magneto fluid sealing under different boundary conditions is obtained and the visual experimental study on hydraulic mechanical magneto fluid sealing is carried out further. Moreover, the physical process of the interaction between the flow exciting force in the fluid interface layer of the sealing device and the magnetic force of the magneto fluid in the magnetic field is revealed, and the key control parameters of the magneto fluid sealing of the main shaft of the hydraulic machinery are proposed. On this basis, the study on the dynamics theory of the magneto fluid sealing clearance is conducted, and the movement law and dynamic characteristics of the magneto fluid clearance is analyzed, which provides theoretical support for the design method of hydraulic mechanical magneto fluid sealing device.
课题围绕磁流体磁性微粒、基液、分散剂在磁场中运动的物理过程,基于流场、磁场、热场的密封水体与磁流体界面耦合波动机理两个科学问题,开展了五个方面的内容研究,取得了较好的成果,具体成效如下:.(1)发明了磁性液体制备方法,研制出超疏水性的聚α烯烃合成油基、全氟聚醚油基磁性液体,优化磁流体制备新工艺,成功解决磁性液体在液体环境中乳化、稀释、不稳定等材料科学问题;针对“建立磁流体密封水体和磁流体双流体模型,揭示磁性流体与密封水体界面波动形态、波动规律,提出了铁磁流体多场、多相耦合计算方法和流体动力学模型,结合密封装置上游端激振力,揭示密封界面波动、混乱和破裂机理,掌握磁流体密封过程中破裂-恢复-再破裂-失效全过程。针对“提出基于可视化试验手段进行水力机械主轴磁流体密封试验方案,首次提出磁流体可视化实验装置,以光学方法全动态记录磁流体密封过程,为磁性液体研制及磁流体密封装置设计、运行提供理论支撑。.(2)发表学术论文24篇,其中SCI检索论文14篇,硕士论文10篇,撰写专利10项,其中发明专利8项,申请发明专利5项,授权专利2项,软件著作权2项,流体机械磁流体密封装置智能化设计系统达到国际领先水平(成果鉴定),负责人牵头获得省部级2项、个人奖2项,研究成果应用在三峡葛洲坝0#机组上导盖板油雾密封、南水北调大型立式泵主轴密封、黄河柴家峡水电站水导轴承密封的设计中,在其他行业有一定应用。. (3)培养研究生10名,本科生8名,3人晋升为副教授,1人晋升为教授,1人教授获得国务院特殊津贴专家称号、晋升为三级教授,1人晋升为二级教授。.(4)22人次参加了国际国内会议,其中研究生参加会议13人次,大会邀请报告5场次,研究生做口头报告5场次,邀请国外学者5人来西华大学交流,做交流报告3场次,柔性引进长江学者、清华大学李德才教授(为磁性液体密封专家),取得了较好的成效。
机械式磁流体小—微泵磁性液柱与介质流体液—液耦合机制与优化方法研究
  • 批准号:
    52379092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李正贵
  • 依托单位:
国内基金
海外基金