液氦温区JT制冷机套管换热器性能研究

为了提高液氦温区JT制冷机的工作效率,对液氦温区JT制冷机用套管换热器开展研究。基于理论计算研究了结构尺寸和螺 旋半径对液氦温区套管换热器效率及对液氦温区制冷量的影响。采用标准k ε湍流模型,压力速度耦合使用SIMPLE算法构建套管换热器数值计算模型,分析 内外管内氦气工质温度分布情况。结果表明：在换热器压降较小时,减小管径和螺旋半径可以增大液氦温区套管换热器总换热系数,增大换热效率,提高JT制冷 机整机性能。该研究可为液氦温区JT制冷机套管换热器的设计提供参考依据。     

圆柱覆膜热线风速仪气动加热数值研究

采用CFX软件和SST湍流模型对圆柱覆膜热线风速仪在高超声速流场中的气体流动和换热情况开展了稳态数值研究,分析了来流速度和基底导热系数及热膜热流密度对基底内部及热膜表面温度分布的影响。结果表明:基底内部温度分布受气动加热和热膜加热的共同作用;来流速度增大时,气动加热作用明显,热量在前缘点处耗散增大,基底和热膜表面温度快速增加,超音速范围内,影响尤为显著;基底内温差随导热系数增大而降低,随热流密度增大而增大;基底内和热膜表面平均温度均随热流密度增大而增大;考虑共轭换热时,热膜表面温差可降低约20%,对平均温度影响较小。     

鼓形动力集中动车组不同环境交会气动载荷数值研究

列车交会对车身产生冲击,影响车窗玻璃强度和空调进风性能等。为评估新研发的鼓形动力集中动车组不同情况下交会的车身压力变化,采用滑移网格技术,基于三维可压非定常雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,分析了隧道内不同线间距和不同车速,以及侧风环境下不同风速和不同车速的列车交会压力。结果发现,隧道内列车等速交会、相同线间距下,P_(max)、P_(min)和ΔP随车速增加而增大;同一速度下,P_(max)、P_(min)和ΔP随线间距增加而减小。风环境下列车交会,迎风侧列车的交会侧压力变化幅值最大。隧道内列车最大压力变化幅值远大于侧风下的压力幅值,隧道为侧风下的2.4～3.2倍。     

基于正交试验的雾化施液抛光工艺参数研究

为了研究雾化施液化学机械抛光工艺参数对抛光效果的影响,以抛光盘转速、抛光压力、雾化器电压、氧化剂质 量分数为因素,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标设计正交试验,再对试验结果进行直观分析和权矩阵分析,得到 了各因素对试验结果的影响趋势和程度,并得到了最佳参数组合。结果表明：在雾化施液抛光过程中抛光效果随抛光盘 转速的增大而增大;随抛光压力的增大呈先增大后减小的趋势;随雾化器电压的增大而增大;随氧化剂质量分数的增大 而增大。且影响程度顺序由大到小为：氧化剂质量分数、抛光压力、雾化器电压、抛光盘转速。当抛光盘转速为60 r／ mm、抛光压力48 kPa、雾化器电压55 V、氧化剂质量分数为2.5%时,得到材料去除率和表面粗糙度均达到最佳,此时的 抛光效果最好。     

悬垂水滴表面天然气水合物的传热生长模型

在气体水合物生成动力学的研究基础上,基于天然气水合物的喷雾法制备,对悬垂水滴形成天然气水合物的过程进行分析,建立了受传热控制的水合物生长模型,并对模型作了求解与讨论.结果表明未反应的水滴达到相平衡温度的时间随水滴半径的减小而减小,随过冷度的增大而增大;达到相平衡温度后水滴的反应时间随过冷度的增加而减小,但与水滴尺寸的变化无关.水滴达到相平衡温度的时间很短,而随后的水合反应持续时间较长,缩短水滴到达相平衡温度后的反应时间可明显加速水滴的水合过程.     

浸水条件地震主动土压力的改进拟动力法

基于极限平衡分析和拟动力法的计算思路,以无粘性填土的刚性挡土墙为研究对象,考虑填土处于无渗流的完全浸水条件,推导给出了浸水挡墙地震主动土压力的改进拟动力法的计算表达式.通过程序求解和参数分析表明:浸水条件下,拟动力法中的剪切波参数对土压力系数的影响胜于压缩波参数,计算所得的土压力曲线为"类S型";主动土压力值随内摩擦角的增大而显著减小,随水平地震加速度的增大而明显增大,竖向地震加速度对土压力影响较小,可以忽略不计.与干土的地震主动土压力对比,浸水后土压力系数有一定增大,并且两者的差异随着地震作用的增大而扩大.     

旋流燃烧室内三维等温流场研究

采用三维RNG κ-ε湍流模型进行了旋流燃烧室内等温流场的数值模拟，给出了旋流燃烧室内不同截面位置速度分布的计算结果．数值模拟结果与文献中实验数据的比较表明，两者符合较好．该燃烧室采用叶片式旋流器并配置一次和二次空气径向射流．比较了一次空气射流和二次空气射流对燃烧室内流场的影响．研究结果表明，经旋流器进入燃烧室的旋转气流和一次射流空气在燃烧室头部形成回流区，这将有助于缩短火焰长度和稳定燃烧．一次空气射流深度几乎达到燃烧室中心，有利于气流的混合并增大回流量；二次空气射流深度较浅，其对燃烧室内流场的影响较小，     

磨料体积分数对喷油嘴喷孔加工影响分析

以喷油嘴喷孔为研究对象,采用k-ε模型、Mixture模型对磨粒流抛光过程中流场分布规律进行数值模拟,通过仿真模拟试验探索了在一定磨料参数和工作压力下不同磨粒体积分数对抛光微孔抛光压力、磨料浓度、湍流强度等抛光结果的影响,并确定最优的工艺参数,为实际生产中加工磨料的配比提供理论依据。     

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。     

基于滑移网格的凹槽型抛光工具在液流悬浮加工中的非定常特性研究

为研究液流悬浮抛光加工中凹槽型抛光工具/工件之间流体抛光液的非定常流动特性,基于滑移网格和RNG κ ε湍流模型计算加工区域内的非定常流动。计算结果表明：在一个周期内,抛光工具凹槽相对于工件的位置不同,其内的速度与压力分布呈周期性变化;当凹槽转过最小间隙处时,最大流体动压力出现先增大后减小的变化规律,表现出明显的非定常特性。通过实验研究,得出最小间隙附近区域材料去除最为明显,与仿真结果相一致。     

附着滴在粗糙多孔介质表面铺展渗透的数值研究

为了探究附着滴在粗糙多孔介质表面的动力学行为，课题组通过ANSYS FLUENT对液滴在多孔介质上的铺展渗透进行了研究。首先用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法，然后使用VOF模型追踪液滴形态变化，最后利用PISO 算法进行数值模拟计算。定量分析了邦德数、平衡接触角、达西数和多孔介质表面粗糙度对液滴铺展半径和渗透深度的影响。结果表明：随着液滴邦德数的增大，液滴更易变形，铺展和渗透深度增加；随着平衡接触角的增大，液滴越难铺展和渗透，但液滴后期阶段渗透深度增加；随着达西数增大，多孔介质的渗透率增大，所以渗透深度增加，而铺展半径相对减小；随着多孔介质表面粗糙度的增大，铺展半径减小，渗透深度增大。该研究的成果有利于提高生产质量和减少环境污染。     

近地面光学湍流估算与测量

根据Monin-Obkhov相似理论,建立了近地面大气估算和预测模型,并进行了数值分析。与其他基于相似理论的估算模型对比结果表明,在不稳定条件下利用气象要素和一些经验参数估算近地面平坦地形光学湍流,理论估计和实验结果符合较好,在低风速时折射率结构常数随风速增加而减小。利用Thiermann-Kohnle模型,结合地理位置和太阳辐射规律,预测了某地某时段的光学湍流,并通过实地测量气象数据估测了折射率结构常数和湍流内尺度。     

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。     

压裂水平井产能影响因素的实验研究

压裂缝改变了水平井周围的渗流场，是影响压裂水平井产能的主要因素，压裂前需研究裂缝参数对压裂水平井产能的影响趋势。利用电模拟实验研究了水平井筒与压裂缝成不同夹角的压裂水平井的等压线分布特点及压裂缝各参数对压裂水平井产能的影响。结果表明：夹角改变了压裂水平井等压线的形状，等压线因夹角而发生了扭转，随夹角增大相同压力的等压线所控制的泄流面积增加，且产能随夹角α的增大而增大，与sinα成明显的线性关系；在具体的油藏地质条件下，存在裂缝夹角、裂缝数、裂缝长度、水平井筒长度及裂缝间距的最优匹配关系。电模拟实验结果为压裂水平井的施工设计和其产能预测提供了理论依据。     

基于ANSYS CFX的安全阀开启过程的数值模拟

以A42Y型弹簧式安全阀为研究对象,利用ANSYS CFX软件对安全阀开启过程进行数值模拟,得到了安全阀从 开始开启到稳定排放阶段介质对阀瓣作用力随时间的变化曲线,以及特定时刻的压力场分布。并且根据安全阀稳定排 放时的介质作用力计算得到流道等效半径,对安全阀开启过程动态特性研究以及安全阀在线校验中流道有效面积计算 提供了一定的指导和依据。     

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。     

大尺度溶洞型油藏压力响应特征

由于多重连续介质模型无法有效模拟大尺度溶洞与地层流动过程，需要建立新的缝洞型油藏试井解释模型研究非均质缝洞型油藏流体流动规律。将溶洞简化为一个等势体，内部压力处处相等，溶洞外流体流动满足达西定律，利用溶洞质量守恒建立了含大尺度溶洞缝洞型油藏数学模型，基于直接边界元方法对数学模型进行了求解。绘制了溶洞压力导数曲线及井底压力双对数曲线和井底压力导数曲线，研究发现，溶洞在井底压力导数曲线双对数图上反映的是一个先上凸后下凹的特征，溶洞半径越大，井底压力曲线上凸下凹幅度越大；溶洞离井距离越大，井底压力导数曲线上凸出现的时间越早。相同溶洞半径情况下，离井距离越小溶洞压力导数峰值越大；相同溶洞离井距离情况下，溶洞半径越大，压力导数峰值越小。     

京津冀协同发展背景下保定“核+子”发展对策分析

以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)和横隔板数目为参数,对6片钢 混凝土简支曲线组合梁进行了试验研究,得到了曲线组合梁跨中集中荷载作用下的荷载 变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明：曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低,横隔板数目对其受弯性能影响不大,但端横隔板对受扭性能影响较大;有横隔板处切向应变在曲线内侧小,外侧大,无横隔板处则相反;钢梁与混凝土板结合面上的切向滑移随跨径比的增大而增大,横隔板数目对其影响较小。     

氮气弹簧拉延模现场状态与CAE分析一致性的提高

论述了氮气弹簧压力特性曲线变化规律,即氮气弹簧初始充气压力决定了弹簧初始压力,氮气弹簧压力随行程增大而增大,但变化规律是非线性的。对现场氮气弹簧压边力变化规律进行研究,发现初始时压边力为70 t,拉延结束时压边力为96 t,压边力增大37%,造成现场板件严重开裂,与CAE状态相差很大。通过将氮气缸初始充气压强从11 MPa调整至9MPa,消除了现场板件开裂,同时CAE采用变压边力模拟,结果显示板件现场状态与CAE分析状态一致,改善效果明显。     

铬钼钢无缝储氢容器旋压工艺研究

针对储氢用无缝容器由于设计压力较高和壁厚较大而导致旋压成型困难的问题，课题组采用ABAQUS建立了无缝容器多道次热旋压数值计算模型，探讨了热旋压过程中应力应变演化规律以及厚度的影响。针对壁厚较厚的无缝储氢容器，分析了进给量、圆角半径和温度对旋压过程的影响规律，并提出了优化建议。研究表明：随着厚度增加，容器成型后等效塑性应变增加，成型难度加大；适当减少进给量、增加旋轮圆角半径或提高温度均有利于厚壁容器旋压成型。最终得到了50 MPa储氢容器的热旋压工艺参数，即进给量10 mm，旋轮圆角半径50~60 mm，温度1 100 ℃，为实际生产提供了参考。