固液两相流管道水力输送的研究进展

在参阅国内外有关文献的基础上,介绍了管道水力输送的基本原理,综述了管道固液两相流动中流动状态,浓度和速度分布,临界流速及摩阻损失等方面的研究进展。     

S弯内稀相气固两相流动数值研究

通过使用Fluent软件的Realizable K-ε湍流模型,对S弯内稀相气固两相流动特性进行三维数值模拟,并采用定 性分析的方法分析了固体颗粒对管道侵蚀的规律。结果表明：在S弯上游管段,管道内侧压力小速度大,管道外侧压力 大速度小;而在速度和压力的分布在S弯下游管段则与之相反。根据体积分数与冲蚀大小的关系,可以确定φ=0。截面 的外侧和φ= 90。截面的内侧颗粒对管道的侵蚀最严重。     

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。     

柔性管道中纳米流体的熵与辐射传热研究

采用压力梯度和外加均匀轴向电场驱动,探究纳米流体在平行板柔性纳米管道中的流动与传热特性.利用双电层模型,基于壁面低电势的假设,借助于Debye-Hückel线性化近似化简Poisson-Boltzmann(P-B)方程,得到电势场分布,进而在考虑粘性耗散,壁面滑移,焦耳热和热辐射效应情况下,求解修正的Navier-Stokes(N-S)动量方程和能量方程,获得了速度场和温度场的解析解,以及努塞尔数和熵,并对各物理量进行了图形化描述,分析了不同参数对流体流动和传热的影响.     

钢管相邻缺陷漏磁场相互影响的分析

实际工况中的管道缺陷是非常复杂的,用物理试验的方法研究各种缺陷漏磁场的变化规律有一定的难度。该文针对油气管道常用的钢管缺陷产生的漏磁场建立了三维有限元模型,采用有限元方法计算了几种相邻缺陷的漏磁场模型,给出了计算结果,并分析了各种相邻缺陷对漏磁场信号的影响。结果表明当相邻缺陷的中心线与磁场方向平行时,对缺陷漏磁信号的影响最小;组合型的缺陷对漏磁信号的影响最大。     

基于ANSYS数值模拟高频焊接工艺优化及试验研究

通过ANSYS有限元模拟分析软件及正交试验,对Q195钢管的高频感应焊接工艺参数进行了模拟优化,确定了最佳工艺参数组合:开口角大小为7°,焊接频率为325 k Hz,激励电流为1 400 A,焊接速度为70 m/min。分析了该工艺参数下高频感应温度场和应力场的分布规律,并对优化结果进行了研究和试验验证。结果表明:在优化参数下,焊管的焊缝区域残余应力集中较小,晶粒较为细小,组织分布均匀,整个焊管的质量较好。以此验证了高频感应焊接成形数值模拟优化的准确性。     

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。     

通电螺线管中磁场的计算机模拟

本文首先根据单层,有限长螺线管轴向磁场的计算公式,推导出多层,有限长轴向磁场的计算公式。并将它们推导到无限长的情形。其次采用谢尔茨展开公式计算空间的磁场分布。利用计算机编制出磁场计算程序。最后利用此程序进行计算机模拟计算出磁场的轴向分布和空间分布。同时,对磁场的分布结果进行了讨论。     

双螺杆泵Ω形对称型螺杆流场数值分析

由于螺杆泵几何结构及流体流动状态较为复杂,其压力分布和速度等特性很难用数学解析法来分析计算。本文利用参数化设计模块建立双螺杆泵Q形对称型螺杆三维模型,构建双螺杆流道的流场分析模型,运用有限元分析方法得出了双螺杆泵流道内压力场和速度场分布规律。结果表明：流体在流道中的流速分布具有规律性,整个流道的流场速度高低交替变化,在螺杆与衬套间隙处的流动为层流,螺旋面接触区内的流动为复杂的湍流,离螺杆啮合区近的螺旋槽内易发生涡流。本研究结果对于了解双螺杆泵螺杆工况下的性能情况具有重要的参考价值。     

90°细弯管内稀疏气固两相流动数值研究

为了研究细弯管内稀疏气固流动条件下颗粒的分布特性,采用离散相模型( DPM)追踪颗粒行为,利用雷诺应力 模型( RSM)模拟气相的湍流流动,考虑了流体一颗粒间的双向耦合作用。通过对颗粒和气体流动行为的分析,得到了气 体压力、速度及颗粒浓度等的分布,研究了细弯管内颗粒流动行为的形成机理。结果表明：细弯管内气相压力沿流动方 向逐渐降低;弯管段内气相最大速度沿管外壁分布;水平段颗粒作下沉运动,弯管段颗粒浓度先分两束,后成单束贴壁流 动,最终杂乱分束,在竖直段彻底弥散化,这是由于各管段不同主要作用力所导致。     

旋转三维紊流流场的数值分析

应用SIMPLEST方法和标准k-ε紊流模型对旋转直通道内的流场进行计算，给出了该旋转流场的速度矢量图及压力场，并将测量截面上的主流和二次流速度分布与实验值作了对比，结果吻合较好，对叶轮机械内的旋转流场的数值模拟有重要意义。     

轴流式叶栅内部流动变工况性能的计算分析

应用有限元方法求解不可压黏性流动Ｎ－Ｓ耦合方程，对ＮＡＣＡ叶型的叶栅在不同冲角的条件下，叶栅内部的流动作了较为完整的计算分析。结果包括叶片表面的压力分布、叶片表面法向的速度分布以及表面摩擦系数。在计算中，采用了Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ湍流模型和壁面函数以提高计算的速度。结果表明：冲角不仅对叶片表面的压力分布，而且对叶片附近的流动状态，特别是在叶栅流道的后半部，有很大的影响。     

二维浅水流动的涡运动学特性及动力学特征

建立了二维浅水流动的旋涡诱导速度公式，在已知旋涡场和胀量场时，由该表达式可确定流动速度场，对比分析了二维浅水流动中的涡运动与可压缩流动中涡运动的异同点。     

料栓运行机理的研究

基于以水泥的密相气力输送实验,观测了料栓运行的总体牲,研究了管道中速度场和压力场的变化.料栓运动时,管道中始终有静止料层.速度场变化使栓尾颗粒分离出来,压力场变化使料栓波动前进.     

双重介质油藏数值模拟并行算法研究

裂缝型碳酸盐岩油藏非均质性极强，数值模拟运算时间长，迫切需要一种切实可行的解决方法。介绍了区域分解法在数值模拟中的应用方法，提供了油藏数值模拟串行算法并行化的一般策略与方法。基于已开发的双重介质油藏数值模拟串行算法及建立的Windows平台PC集群网络并行计算环境，利用消息传递界面（MPI库）实现了并行过程中所有消息的传递功能。通过对国内某实际碳酸盐岩油田的模拟表明，并行后的算法是成功的，2个PC加速比高达1.86，4个PC达到3.46，8个PC达到6.89。通过模拟还发现，并行数值模拟时，存在最佳的子区域规模和数目。该算法解决了大规模碳酸盐岩油藏数值模拟时间长的问题，具有实际的应用价值。     

有限磁场下等离子体填充的波纹波导中波传播理论

给出了有限磁场下波在等离子体填充的波纹波导中传播的分析理论。推导出作为普遍严格公式的场分量的弗洛奎展式、本征值表达式以及色散方程。在某些特定情况下，详细讨论了波传输功率和耦合系数，这对于波纹结构的进一步研究非常有用。同时给出了初步的数值计算。其结果表明外加磁场的场强对波传播的色散特性有很大的影响从而影响了这类器件的性能。     

非轴对称速度分布简化模型及其在电磁流量计数值计算中的应用

本文提出一种能够近似地描述圆管内湍流速度分布的简化模型,并以此为基础,对于非轴对称流速分布对电磁流量计输出信号的影响进行了数值计算。计算结果与仪表实际使用中所反映出来的情况基本吻合。因此,本文的研究结果不仅有一定的理论意义,而且对于电磁流量计的安装、校准以及结构设计具有实用参考价值。     

旋风磨研磨效率优化设计

为了解决旋风磨研磨效率低的问题,通过数值计算和Fluent模型分析,研究其研磨机理,发现旋风磨的风道结构 设计不合理,从而导致旋风磨研磨的样品容易在风道堆积甚至发生阻塞。重新设计了风道,风道进气口段与研磨腔体的 圆心共线,在风道中间位置设计1个135 °的拐角,此结构使腔体内气流速度从88.7 m/s提升到107．O m/s,而且消除了 风道内不良湍流,显著地提高了旋风磨的研磨效率。     

强流相对论空心电子束电子运动轨迹

本文详细地分析了强流相对论空心电子束电子运动状态以及大半径实心电子束中远离轴的电子运动状态,并得出了相应电子束的包络线方程和电子束稳定传输条件。