基于流固耦合的水轮机振动分析

在流固耦合的基础上,对某一混流式转轮进行了振动分析,得出了叶片和转轮在空气中和水中的振型和频率,并比较了流量和离心力对转轮模态的影响.     

一端固定一端简支输流管道流固耦合振动分析

根据Hamilton原理,建立了一端固定、一端简支输液管道的流固耦合振动控制方程,采用直接解法解出了管道自由振动的固有频率、临界压力和临界流速的表达式。对某采油树管道进行了流固耦合振动计算,分析了流体的流速和压力对管道固有频率的影响,得到了固有频率、临界压力和临界流速与管道长度、流体压力和流速之间的关系曲线。     

扭-纵耦合对曲轴系统固有振动特性的影响

利用集总参数法建立了曲轴扭转-纵向耦合振动数学模型,应用该模型分析了耦合作用对曲轴系统固有特性的影响。数值计算结果表明：扭-纵耦合振动能够改变曲轴系统的固有频率,使其临界转速降低,并产生一些新的耦合振型。     

流固耦合下轴流压气机叶片振动特性数值研究

气流扰动触发的叶片振动是导致叶片疲劳失效的主要原因,针对此问题,首先,建立叶片流固耦合时域计算模型,研究叶片振动特性,并进行叶片失效分析;其次,建立压气机叶片振动分析模型,结合叶片振动试验来验证模型的有效性;然后,考虑气体与叶片的耦合作用,通过数值仿真模拟得到典型工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析模型进行叶片振动响应计算;最后,引入坎贝尔图确定叶片危险工况,得到危险工况下的叶片动应力分布,并进行叶片疲劳失效分析。结果表明:临界工况下叶片振动应力分布与发生共振的模态振型密切相关;临界转速下叶片发生的1阶共振是造成叶片失效的主因。     

基于流固耦合的高压油管振动疲劳特性研究

以高压油管为研究对象,开展了基于流固耦合方法的振动疲劳特性研究。通过计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)仿真获取高压油管内部燃油脉冲压力,并建立高压油管流固耦合模型进行振动特性仿真分析,能更准确地预测高压油管的振动疲劳寿命。结合发动机振动激励功率谱密度(power spectral density,简称PSD)信号、材料S-N曲线和传递函数结果,通过疲劳损伤累积模型进行了两种高压油管模型的振动疲劳寿命预测,对比分析了考虑燃油脉冲压力对振动疲劳寿命的影响,为后期高压油管的优化设计提供了指导。     

基于双向流固耦合的无拉索天线桅杆风致振动特性研究

为研究正六边形无拉索天线桅杆的风致振动特性,本文进行了基于双向流固耦合的数值模拟研究。建立了无拉索天线桅杆固体网格及外流场重叠网格三维有限元模型,利用ANSYSWorkbench搭建基于Transient、Fluent和SystemCoupling的双向流固耦合仿真系统,对不同风速下桅杆的横向、顺风向振动位移及受力进行了分析,并运用Model模块计算了桅杆前六阶固有频率及其对应模态。结果表明：无拉索天线桅杆在风速U=13.5 m/s时会发生振动形式转变,振动形式从第一阶模态转变为第一阶与第二阶混合模态,横向振幅在此风速下出现极小值;桅杆受到的顺风向阻力数值模拟结果与经验公式基本相符,对比误差不超过8.5%;无拉索天线桅杆尾流主涡的交替摆动是其受到脉动横向风载的主要原因。     

基于流固耦合的换热管束振动分析

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热管束共振特性影响因素以及动态响应特性进行了全面研究,得出了调整换热管束共振频率、避免共振的有效方法,结论具备一定的工程应用参考价值。     

多级离心泵转子的流固耦合特性及试验分析

针对高功率密度液体多级离心泵的高速化发展带来的流固耦合及临界转速等问题,根据流固耦合计算方法,并应用Ansys软件系统对流场网格进行划分和边界条件设定,然后进行数值模拟计算。计算结果表明:首级叶轮到后部末级叶轮应力、应变和变形呈增大趋势,这符合多级泵叶轮受力分布的实际情况,流固耦合相对于重力来说发挥了更显著的作用。可以看出流固耦合后转子固有频率降低,并且阶数越高,下降幅度越大,旋转软化效应对第一阶弯振影响较小,而对二、三、四阶的影响逐渐增强,且随转速均匀增加,弯振频率均匀变化。试验测试结果与仿真结果具有较好的一致性,反映了仿真数据的正确性。     

液压启闭机-闸门系统流固耦合振动仿真分析

通过对某水利工程液压启闭机-闸门系统进行三维建模,以流固耦合动力学为理论基础,在Ansys中采用流固耦合的方式对启闭机在水流冲击及液压脉动作用下的瞬态动力学计算,分析系统的振动响应。结果表明:液压启闭机-闸门系统振动随着闸门开度变大而减小,且在启闭机闸门开启前后振动趋势最明显。减少液压缸脉动压力幅值,可以有效减少系统振动。     

液压颤振器的流固耦合振动研究

介绍了一种液压颤振器的结构和工作原理,采用ANSYS Workbench、CFX和AMESim联合仿真,对颤振器流固耦合振动进行了CFD数值模拟,分析了颤振过程中的耦合场。实验研究发现,单作用颤振液压缸的流固耦合振动与双作用液压缸颤振结果有较大区别。     

一种油管缺陷量化识别技术

对油管缺陷量化识别技术进行了研究,基于缺陷分类,通过分析缺陷漏磁信号,选取了信号特征量并进行了分类;利用人工神经网络解决了信号特征量与缺陷几何外形特征之间的非线性映射问题;建立了基于特征分类的油管缺陷量化识别模型。实验表明,该技术能满足油管缺陷量化识别精度要求,应用前景广泛。     

某油井P110油管腐蚀穿孔原因

西部油田某油井油管发生严重腐蚀甚至穿孔。通过宏观形貌和显微组织观察、化学成分分析、硬度测试、拉伸和冲击性能测试、腐蚀产物检测等方法对油管失效原因进行了分析。结果表明:油管在含Cl^-、H2S、CO2酸性环境下发生了均匀腐蚀和局部腐蚀。均匀腐蚀由H2S-CO2-H2O(Cl^-)体系引起的析氢腐蚀所致;而CaCO3沉积造成的微电偶效应以及Fe^2+与地层水中Cl^-的水合作用导致了油管的局部腐蚀穿孔。建议油井管材采用具有一定抗硫性的P110-3Cr钢或耐蚀性能更优的钢,并添加缓蚀阻垢剂进行防护。     

油管螺纹检测传感器的设计

油管螺纹部分的损伤是油田采油过程中造成事故、返工的一个重要原因,因此需要对其定期进行检测.提出一种专门用于检测工件端部的局部漏磁检测方法,介绍了一种油管螺纹漏磁检测传感器的设计方法.该检测传感器主要由磁化部分、磁感应部分、直线扫描驱动部分以及等空间采样控制4部分组成,可对油管螺纹部分经常出现的断扣、丝扣磨损、根部裂缝、粘扣以及油管螺纹区锥度的变化等缺陷进行准确、快速的检测,适合于现场检测的要求,具有非常广泛的应用前景.     

漏磁场法测量油管壁厚的研究

在石油开采中,油管内壁杆状磨损和内外壁大面积腐蚀引起的壁厚减薄缺陷是造成油管失效的主要原因之一,本文提出了一种油管壁厚漏磁场测量方法,结果表明,该方法具有精度和灵敏度高,可在线测量等特点,为表面受油泥或其它非导磁性材料覆盖的旧油管的现场检测提供了新的方法与手段。     

高产气井用13Cr-L80钢油管的磨损性能

采用往复式摩擦磨损试验机对13 Cr-L80钢油管和套管进行往复磨损试验,研究了接触载荷(50,100,150,200,250 N)、往复行程(2,4,6,8,10 mm)、往复频率(0.6,0.9,1.2,1.5,1.8 Hz)以及完井液密度(1.0,1.1,1.2,1.3,1.4 g·cm-3)对油管磨损性能的影响...     

油管缺陷在线检测仪的研究

文中研究了油管局部缺陷和壁厚减薄缺陷的漏磁场检测原理。研制了一种新型的井口式油管缺陷检测仪,缺陷检测传感器的组合式探头具有自动张合、浮动和随动功能,能够满足油管在线检测对检测传感器的要求。仪器可用在井口对油管进行在线连续定量检测,检测结果不受管表面的油泥或其它非导磁性材料的影响。测试表明,该仪器具有精度和分辨率高,结构简单,安装方便,性能可靠等优点。     

油管壁厚测量数据的一致性加权融合估计算法

在随机拔动环境中采用漏磁场法在线测量油管壁厚时，每个磁性传感器只能得到环境的部分信息。为了对各传感器的局部测量值进行稳健融合估计，提出了油管壁厚测量数据的一致性加权融合估计算法。利用改进的数据探测技术中的分布图方法对各个传感器的一致性进行检验，并采用简单加权平均法求得一致性传感器测量数据的稳健融合估计值。融合实例表明，该算法能有效地提高系统测量的稳健性，且具有精度高、运算简单等特点。该算法适用于多传感器测量数据的实时高精度融合估计。     

输气管道气固耦合振动特性分析

针对管道振动情况的研究,提出考虑气体压力脉动与管道耦合作用下的管道振动特性分析的计算模型与计算方法。根据管道结构建立了具有异径管活塞式压缩机的输气管道模型,在该模型的基础上,结合管道结构参数,建立管道系统气柱固有频率、气体压力脉动、激振力的计算方法,通过这些计算方法得出气柱固有频率、气体压力脉动与模态阶次之间的关系,以及异径管处的激振力与宽径比之间的关系;得出在激振力作用下,管道振动位移、速度的变化情况。将计算结果与现场测试值进行对比,发现计算值与测试值基本吻合,验证了计算模型与方法的正确性。研究结果表明:在异径管、弯管、汇流管等处,将压力脉动与管道的耦合作用考虑进管道振动研究分析中,更能真实地反映输气管道的振动特性,对提高管道寿命、减少管道振动具有重要的参考价值。     

计及布尔登效应的身管振动特性研究

弹丸发射过程中身管的振动对射击精度有很大影响,为了掌握身管振动的规律,将身管简化为悬臂梁模型,在此基础上建立了身管横向振动方程,运用模态分析法求解系统动力响应。针对某火炮不同装药量身管振动进行了数值仿真,对不考虑膛内气体对身管作用和考虑膛内气体对身管作用两种情况进行了比较。求解过程中弹丸的位移、速度和加速度均为实际数据。结果表明,静扰度对身管的振动特性有很大影响,静扰度为0时,弹丸初速越高,弹丸出炮口阶段炮口振动幅度越小,膛内气体对身管的作用力能有效减小发射期间身管的振动幅度。     

内衬油管井抽油杆断脱分析

以胜利油田东辛采油厂DXX109X106油井为例,对其断脱形式按强度分析、疲劳分析以及屈曲分析逐层计算。计算表明,该油井抽油杆断裂处最大应力172.45 M Pa,远远小于抗拉强度795~965 M Pa,不属于拉伸强度破坏;疲劳特性分析表明,此井的实际平均应力-应力幅点在持久极限曲线图以内,属于非正常疲劳断裂;示功图分析表明,该井抽油杆柱的下冲程存在严重的屈曲现象,宜将抽油杆简化为受压杆件。