基于响应面法的地暖锅炉零部件壁厚优化

为解决吹塑地暖锅炉零部件在挤出吹塑成型中产生的翘曲问题，课题组利用ANSYS的POLYFLOW模块对其壁厚进行了仿真模拟研究。以吹胀压力、合模速度和型坯初始壁厚为设计变量，壁厚均匀性函数值为响应目标，通过响应面法获得较佳的工艺参数组合。结果表明对于制件壁厚影响程度：型坯初始壁厚>合模速度>吹胀压力。将仿真结果进行生产实验，所得到的制件成形效果好、壁厚较均匀。通过模拟设计有效减少了修模次数，提高了生产效率，降低了生产成本。     

超大口径长距离 ＨＤＰＥ输水管道材料与设计研究

通过对常用输水管道以及有关管道规程的研究,分析总结超大口径长距离 ＨＤＰＥ 输 水管道的材料选取与壁厚设计规定,并进一步对有关 ＨＰＤＥ 管的管道设计进行分析,包括水利 计算中的压力设计以及结构设计中的强度、抗浮、环向稳定、抗滑、竖向变形等校核计算。最后, 以南水北调实际工程中的邢清干渠南宫干线项目为依据,校核分析管道设计的可靠性。     

套管抗挤强度分析及计算

为提高套管挤毁压力预测精度，应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析，研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明，径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素，不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明，数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时，套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式，计算简单，精度可满足工程要求。     

水射流应力波在煤岩体中的传播规律研究

以应力波在煤岩体中的产生及传播规律为研究对象,分析并揭示了水射流冲击煤岩体时水锤作用是诱导形成应力波的主要因素,并建立水射流冲击煤岩体简化计算模型,研究了水锤压力峰值、扰动半径及持续时间与射流速度和射流半径之间的关系;对水锤作用下的应力波传播规律进行探讨,指出不同弱面上水锤压力引起的应力波及入射波和反射波在煤岩体传播过程中存在叠加效应,研究了"V"型裂隙尖端应力集中现象及射流孔道内流体增压机理。在理论分析的基础上,利用非线性有限元方法,揭示了煤层在水射流冲击作用下的应力波演化过程。研究结果为水射流破煤机理研究提供了理论基础,并为水力化造缝增透技术实现低渗,难抽煤层快速、精准增透提供了依据。     

电液比拟的液压油缸管路系统动态特性分析

外负载冲击对液压油缸管路系统造成较大的压力振荡脉动,管路密封、连接等受到不利影响。将液压油缸管路系统动力学方程中的参数转换成液容、液感、液阻3项,以"基尔霍夫电压/电流定律"为基础,与电路类比后建立起液压油缸管路系统的电路化模拟等效回路,通过仿真分析,得到各参数的动态响应及相互关联关系。结果表明:液容和液感均会产生较大幅值的压力振荡脉动,但两者的综合作用呈现较小幅值的压力振荡脉动,证明了液容与液感间发生了较大的能量互换,压力振荡脉动主要由液容和液感产生。为控制压力振荡脉动,需使油缸管路参数响应的频率与外负载的共振频率相同,并推导出外负载阻尼比ζ=1时,可使整个液压油缸管路系统具备调节时间和上升时间较适宜的控制性能,压力振荡脉动的频率接近零。研究结果可为液压油缸管路系统压力振荡脉动的控制及管路设计提供理论依据。     

基于POLYFLOW的药瓶吹塑成型壁厚优化

为解决医用药瓶吹塑过程中塑件壁厚不均的问题,课题组利用ANSYS软件中的POLYFLOW模块对其进行了成型模拟。通过设计L9(33)正交实验表,研究不同吹胀压力、吹胀时间及模具运动速度对塑件壁厚的影响,从而制定出最佳的工艺参数;再对最佳的工艺参数进行模拟验证,最后通过实际生产验证模拟的结果正确与否。结果表明：吹胀时间8 s、吹胀压力为0.1 MPa和模具运动速度为0.9 m/s时,得到的产品质量较好,壁厚较为均匀。通过该研究为吹塑制件的壁厚控制提供了参考,在一定程度上降低了生产成本。     

输油管管壁轴向缺陷应力分析

长输油气管线由于腐蚀所引起的管壁缺陷,是油气管线正常运行的一大隐患。针对管壁上的轴向缺陷,用有限元法对其进行分析计算,给出了管壁轴向缺陷处的应力分布规律,并研究了缺陷长度、宽度和剩余壁厚对应力的影响。同时拟合了缺陷处应力的计算公式,为工程技术人员的设计计算,以及现场管道安全运营动态管理提供了依据。     

急冷塔内喷雾蒸发过程的数值模拟

针对废弃物焚烧时高温烟气在降温过程中二噁英的再生成问题,建立了高温烟气与雾化液滴两相流动及两相之间传质传热的数学模型,并以此为基础,利用计算流体力学（CFD）方法对急冷塔内雾化液滴的蒸发过程进行了数值模拟,研究了入口烟气温度、液滴初始粒径、初始温度及喷射速度对液滴群蒸发的影响。模拟结果表明：液滴蒸发经过非稳态和稳态过程,在稳态阶段液滴平衡温度受入口烟气温度的影响较大且随着烟气温度升高而增大;液滴群的完全蒸发时间随着烟气温度的升高而缩短且随着颗粒初始粒径的增大而延长;液滴群完全蒸发时间与液滴初始温度及喷射速度基本无关;初始粒径在150 μm以下能保证在1 s内冷却烟气至200 ℃。该结果可为急冷塔系统设计及运行提供参考。     

管内压力变化速率对套管强度的影响规律研究

对某油田 3 口典型井遇阻井段的综合情况进行分析， 发现这 3 口井出现的套管强度问题都有一个共同的特点， 即在钻完盐膏层并固井以后， 如下部地层为稳定地层就需要降低钻井液密度， 当密度下降到一个值后， 套管出现弹性变形， 造成钻头难以通过， 因此， 套管内钻井液密度的下降过程也将对套管变形产生影响。通过建立管内压力变化速率对套管应力影响的有限元分析模型， 并对其进行分析研究， 结果表明： 当压力变化速率越快时， 套管代表单元上的应力增大速率也越快， 且最大值也越大； 降低管内压力变化速率可以有效降低套管中的应力值， 也即延长密度置换时间有利于套管抗挤， 防止套管变形。     

人工干扰下重大传染病扩散演化的仿真研究——以非典为例

重大传染病发生后若应对不当，往往会借助自然系统或社会系统之间相互依存和相互制约的关系迅速扩散演化，产生一系列次生衍生事件。以重大传染病的发生和发展过程为基础构建其扩散模型，利用系统动力学仿真软件比较不同防控情形下系统演化结果，结果表明：（1）通过对疾病接触系数、自由传播期、开始防控时间进行控制可以改变重大传染病的扩散演化；（2）单独限制人口流动虽可降低传染速率但无法抑制重大传染病的扩散，而同时采取限制人口流动和隔离措施的效果优于单独采取隔离措施。     

烟丝在水平管道内流动特性分析

文章以烟丝群为研究对象对其在水平管道的运动方程进行分析,推导出时间、空间模式下的无因次方程;在初始速度为零的条件下,摩擦系数越大,烟丝群最终稳定速度越小,加速时间和加速距离也越小,悬浮速度对烟丝群最终速度影响不大。结果对系统的优化和运行有指导意义。     

基于UDFs程序的先导式截止阀启闭特性数值分析

先导式截止阀利用液体流动产生的压差作为阀门开启的动力，具有反应时间短、能耗低的优点，然而对于开启时间长短以及开启后产生压差的大小，目前仍缺乏理论研究。文章通过编制UDFs程序，实现了压差的测量，并利用压差的大小，控制阀芯的运动，模拟出阀门的开启过程，得出了开启时间的数值解，为进行阀门系统的分析提供了数值方法。通过对阀门流场的分析，指出了本阀门的主要阻力损失区域，为阀门进一步的优化设计提供了理论依据。     

U形管内浆体输送特性研究

为了探究通过U形管路输送不同质量分数颗粒的浆体流变特性，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体动力学软件FLUENT对水平U形管内浆体的流动进行了数值模拟，获得了入口段、出口段及弯头等5个截面处颗粒的速度和体积分数分布情况，并且通过计算分析了速度、颗粒质量分数和管径对弯管压降的影响。研究结果表明：在弯头处二次流的存在，导致弯头局部流动情况变得复杂，使得截面内侧颗粒体积分数高于外侧；管道沿线的压降受流速和颗粒质量分数的影响很大，随着颗粒质量分数的增加，剪切应力和剪切黏度的增加导致压降增大。课题组的研究有助于了解颗粒质量分数和流速对浆体流变的影响。     

基于机器人的附塔管线多功能检测系统

针对附塔管线作业存在危险系数高、检修成本高以及检修难度大等问题，课题组提出了一种基于机器人的附塔管线多功能检测系统。设计了基于机器人的管道爬行器，并介绍了爬行机器人的主要功能和原理；检测系统采用高清视频系统和图像处理算法，实现对管道内部宏观全景图像实时二维拼接查看，同时通过串联脉冲涡流检测和电磁超声测厚模块，实现管道截面损失和管道壁厚的自动测量；设计了一体化信号采集和处理系统，实现多功能检测系统的一体化自动化作业。试验测试结果表明该系统不仅测量精度可靠，也满足工程应用的自动作业等要求。该管线多功能检测系统的应用可有效解决附塔管线检测成本高、检测难度大等问题。     

螺杆钻具等壁厚衬套性能分析

螺杆钻具以其独特的优势在定向钻井生产中得到青睐，但仍不能广泛应用于深井、高密度泥浆井以及小曲率半径的水平井。目前，常规螺杆钻具衬套的内表面是螺旋曲面，橡胶衬套厚薄不均，衬套抗变形能力低，单级承压小，泄漏沿程长，机械特性软，热膨胀不均、磨损速度快，故导致效率持续降低。因此，长度短、大功率、高压降、低转速螺杆钻具的开发与应用，已成为提高钻井效率、节约钻井成本的重要环节。为此，进行了螺杆钻具橡胶衬套力学性能实验，建立了螺杆钻具等壁厚衬套和常规衬套的力学计算模型。结果表明，在相同压力下，等壁厚衬套比常规衬套有更好的抗形变能力；在相同的过盈量下，等壁厚衬套有更好的密封能力。在同等扭矩下，等壁厚定子螺杆钻具的定子长度可以得到缩短。     

基于热流固耦合的架空管道方形补偿器有限元分析

以某化工园区的架空管道方形补偿器为研究对象,该补偿器管廊有10组立柱、4层管架及27根管道,输送不同温度和压力工况的流动介质。在考虑重力、介质温度、流动对管道作用力等因素的基础上,系统、完整地建立ANSYS有限元模型,并进行了热流固耦合计算,得到了架空管道方形补偿器的位移、轴力、剪力、弯矩及应力等参数分布,找出这些参数的最大值及其位置,对二次应力进行校核验算,判断了方形补偿器的可靠性。旨在探索一套针对复杂架空管道实际应用的安全风险评估方法,为架空管道的运行安全提供技术支持。     

低渗透气藏应力敏感性及其变形机制研究

低渗透气藏岩性致密、渗流阻力大、压力传导能力差，地层压力的下降会对渗透率造成伤害而影响气井产能。目前，一般通过室内物理模拟实验评价储层应力敏感性。以吉林油田龙深气藏为研究对象，从储层岩石硬度、裂缝分布、粘土矿物含量以及含水饱和度等方面进行了实验研究，结果表明该气藏具有较强的应力敏感性，储层岩石存在较强的泥化现象，粘土矿物含量高是产生应力敏感的主要原因，形成了储层岩石变形的规律性认识。为了降低应力敏感带来的危害，应用了降低粘土矿物膨胀程度的压裂液进行体积压裂，优化了合理的生产压差，新井试气结果理想。研究结果为该类气藏的合理开发提供了有力的技术支撑。     

管路系统的模态分析

通过利用有限元的分析方法,基于ANSYS Workbench分析软件,对在管路系统中,阻尼特性对管道结构的影响和管道系统中支架的设计对管道系统模态的变化规律进行了研究。了解管道模态系统的影响因素,从而对管道的可靠性分析做出评价。     

某自卸车液压系统集成块内部管路仿真与优化

根据某自卸车液压系统的实际工作情况,采用计算流体力学方法基于Fluent软件对其集成块内浮动状态工作管路进行数值模拟,得出管路工作时的压力云图、速度云图和速度矢量图。通过分析油液产生压力损失的规律机理,找出工艺孔容腔和直角转向结构是造成压力损失的主要原因。最后,根据分析结论对该管路进行减小工艺孔容腔容积以及取消直角转向结构的改进,实现管路压力损失的减小。