18CrNiMo7-6钢圆柱试件淬火过程数值模拟

采用有限元分析方法,利用SYSWELD软件模拟18CrNiMo7-6钢圆柱试件渗碳及淬火过程,并分析其渗碳场、温度场及硬度的变化规律和分布状态。模拟结果表明,渗碳过程中,圆柱试件外表面含碳质量分数先增大后减小,而心部含碳质量分数基本保持不变;淬火过程中,圆柱试件截面沿径向温差先增大后减小,冷却到9.8 s时,温差最大,为293℃;冷却到12.0 s时,外表面处率先发生马氏体转变;冷却到47.2 s时,圆柱试件心部温度为281℃,整个试件几乎都完成马氏体转变;圆柱试件硬度值沿径向从外表面向心部逐渐递减,很符合18CrNiMo7-6钢热处理后的性能。     

20钢中厚板焊接过程温度场的数值模拟

以20钢中厚板对接接头为研究对象,运用Ansys有限元分析软件,建立了其多道焊焊接温度场的有限元模型,并采用分步加载的方法对其焊接过程的温度场进行了模拟,得到了20钢中厚板焊接过程中焊缝区的瞬态温度场以及各点的焊接热循环曲线。结果显示,距离焊缝中心相等处的各点所经历的热循环过程呈现相同的变化规律;焊缝附近的节点出现明显的多道次热循环过程,随着节点与热源距离的增长,节点到达局部最高温度的时间逐渐延迟,热源的作用也逐渐减弱。     

D500钢激光焊接数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,以5 mm厚D500钢为研究对象,采用均匀分布的柱体热源与椭球热源组合的方法,建立激光焊接热源模型,对D500钢激光焊接温度场及应力场进行模拟计算,并与试验所得焊缝形状及焊后残余应力进行比较分析。结果表明,数值模拟结果与试验结果比较吻合,证明该热源模型具有一定的适用性。     

浮顶油罐盘管加热过程数值模拟研究

为避免凝罐事故发生,浮顶油罐储存油品通常需要对原油进行加热维温,现阶段常规的管式加热存在效率低,均匀性差的问题。文中从强化换热的角度提出光管外设翅片的盘管结构,建立了浮顶油罐加热二维模型,研究了四种盘管结构下原油温度分布及流场,分析了添加翅片对油罐边界温度及热流密度的影响。结果表明：盘管外设翅片可有效提升盘管加热能力,改善原油温升效果,一定程度上加速原油流动。添加翅片对提高罐壁温度、减小壁面热流密度效果显著。其中,加热10 d时,2翅片相比于无翅片时可节能约1.15×10⁵kJ热量,相比于6翅片时也可节能约4.7×10⁴kJ热量。     

稠油空心杆电加热井井筒温度场数值模拟

随着石油开采和钻井技术水平的提高,高黏度、高凝固点原油的开采比例越来越大,稠油的高黏度给原油开采带来很多困难,采用空心杆电加热井是一种非常有效的降黏方法。为了经济、高效开采稠油并合理设计电加热参数,井筒温度场预测至关重要,根据传热学原理,建立了稠油有杆泵电加热井的井筒温度场预测模型。用有限差分法求解数学模型,并通过实例井计算分析,为稠油有杆泵电加热井生产方案设计提供了科学依据。     

酸蚀裂缝温度场微观数值模拟及分析

酸压是储层增产的重要措施,而酸液的温度对裂缝的温度场以及酸液在裂缝酸蚀效果有重要的影响。酸岩反应速率随温度的升高而加快,适宜的温度有利于改善酸蚀作用效果。本文根据实际的情况建立了裂缝温度场的数学模型,然后利用fluent软件模拟了酸液注入裂缝时的流动规律以及裂缝温度场的变化情况。模拟结果发现酸液驱替前缘速度最大,酸液容易在前置液中突破,所以酸液只在裂缝中部流动;裂缝中轴线向两边延伸温度逐渐升高,温度变化并不是线性变化,温度梯度呈现递减趋势;注入酸液温度对于裂缝周围温度场有较大的影响,而且注入酸液温度与裂缝处温度分布呈现正相关的关系。     

机械式双金属复合管焊接过程数值模拟

针对目前国内外双金属复合管焊缝失效较多的情况,通过有限元分析软件ANSYS,运用其热源加载、移动及生死单元技术实现了焊接过程的模拟,从而探索焊接残余应力对焊缝失效的影响。运用间接法,先模拟出焊接时焊缝的温度场,再将温度场加载至单元计算应力场,得出焊缝的应力分布曲线。分析发现,焊缝区最大应力为拉应力,最大应力值虽未超过材料的屈服极限,不是焊缝失效的直接原因,但对焊缝腐蚀有诱导作用。通过有限元技术对复合管对接焊时的应力分布进行了数值仿真分析。其结果对对接焊接的工艺设计有一定的理论指导作用。     

埋地热油管道周围温度场数值模拟

埋地热油管道周围的温度场是热油管道运行的重要参数之一，本文建立了埋地热油管道周围土壤温度场的物理模型，并用ANSYS软件对管道周围的温度场进行数值模拟。通过和实验结果对比表明该方法能准确的计算管道周围温度场的分布，同时也能求解出管道周围中任意点在整个运行周期中的温度变化情况。     

基于ANSYS的X80管线钢焊接数值模拟

运用大型有限元软件ANSYS对X80管线钢埋弧焊接温度场进行了数值分析。根据实际情况建立多层多道焊的三维有限元模型,选用三维双椭球体积热源分布模式,采用生死单元技术模拟焊缝的依次生成,利用APDL参数化编程实现热源的移动和加载。计算得到了各个时间点的温度场瞬态分布以及典型特征点的热循环曲线。每层施焊后冷却100 s左右,层间温度降低到120℃,达到焊接生产要求。焊接温度场的分析计算为残余应力的求解和焊缝组织结构的准确预测奠定了基础。     

螺旋复合筛管下井过程结构强度数值模拟

螺旋复合筛管是一种新型的防砂筛管,外护管是其中的重要部件。利用有限元分析软件ANSYS建立螺旋复合筛管整体有限元模型,并模拟其在下井过程中堵塞时的结构强度。取扭转载荷为12kN·m,拉力失效载荷为140 MPa,压力失效载荷为120 MPa;对外护管的材料进行对比,选用316L材料作为外护管材料;在外护管应力较大区域设置路径,获得沿路径长度方向的等效应力分布情况,给出侧流孔的布孔安全距离,外护管2个侧流孔之间轴向安全距离为3.49mm,周向安全距离为4.56mm。     

甲类液体化学品仓库初期火灾危险性数值模拟研究

采用Fire Dynamic Simulation (FDS)火灾模拟软件对甲类液体化学品仓库不同火灾工况下的烟气扩散情况进行三维数值模拟,得到仓库屋顶和仓库入口人员安全高度处温度的变化规律。结果表明:当火源热释放速率为5 MW时,虽不会对仓库屋顶结构造成破坏,但会对进入仓库实施救援人员的生命安全构成威胁;当火源热释放速率超过5 MW时,仓库屋顶结构和入口救援人员的安全均无法得到有效保证。仓库屋顶结构需考虑增设防火涂层,或引入仓库机械排烟系统加强排烟。当仓库火灾发生180 s后,不建议非专业消防救援人员进入仓库扑救火灾。     

六塔三组分变压吸附提氢过程温度变化模拟

在比较了温度对甲烷吸附容量的影响基础上,利用非等温模型模拟了六塔三组分变压吸附提氢过程温度的变化。结果显示:随着压力的周期性变化床层内的温度呈同周期变化,从计算开始到建立稳定的温度场需要20个周期,大于产品氢体积分数达到99.9%所需的时间;在吸附床底部的温度变化幅度是吸附床顶部的温度变化幅度的9倍,且温度变化幅度较大的是0.5m以下区域;温度变化最快的步骤是终充和逆放步骤;在变压步骤中床层温度峰值随着传质区的移动而移动。     

闵桥油田闵18-闵20断块火山岩油藏数值模拟研究

闵轿油贸闵18-闵20断块阜宁组火山岩油藏裂缝发育，平面非均质性强，初期产能高，但递减快，综合含水84．6％时，采出程度仅7．0％。为搞清地下剩余油分布状况，采用ECLIPSE双孔双渗模型对闵18-闵-20断块进行了精细数值模拟。为油藏高含水期挖潜提供了调整依据。     

离心喷雾干燥过程数值模拟

采用CFD软件对离心式喷雾干燥过程进行了非稳态数值模拟,对比分析了颗粒液滴喷射前后干燥塔内的温度场和含湿量等参数分布及变化情况,研究了颗粒在塔内的运动轨迹及直径分布,研究发现,数值模拟的结果与试验结果的误差在5％以内,可信度高。     

管道隧道开挖过程数值模拟分析

对西气东输二线上河沿隧道开挖过程及其采用的支护方式采用ANSYS进行数值模拟,结合现场的实测数据和数值模拟结果进行了对比分析,从而判断初期支护参数的选择是否合理,以确保隧道及地下工程施工的安全进行,从而指导西气东输二线东段隧道的设计与施工。     

高压容器焊缝残余应力数值模拟

利用有限元软件ANSYS中生死单元技术对OWC-4060A水泥石腐蚀测试仪中焊接高压容器的焊接接头进行了数值模拟,分析了焊接过程中接头的温度场及应力场变化规律。结果表明,接头的温度分布不对称,残余应力在焊缝中心线两侧较对称;虽然接头的最大残余应力出现在熔合线附近,但是接头沿焊缝中心开裂的倾向最大。在设计的25 MPa许用压力环境下工作时,该水泥石腐蚀测试仪压力容器焊接接头的安全系数为1.8,符合使用要求。     

高频电磁波加热采油过程的数值模拟

高频电磁波采油工艺复杂,经济风险大,通过各种模拟方法认识油藏内流体运动的规律具有重要意义。利用数值模拟方法,通过将电磁场、温度场与渗流场进行耦合,对平面一维径向系统中的高频电磁波加热采油机理、影响因素及温度场、压力场与流体饱和度场的分布进行研究,同时,将其与物理模拟及解析计算结果进行对比验证,为高频电磁波加热采油提供理论依据。     

计算机机房运行环境的数值模拟研究

文中应用CFD数值模拟软件,对东方地球物理公司研究院计算机机房(简称机房)内的运行环境进行数值模拟。主要是对机房环境内的温度分布和空气流场进行数值模拟;并通过对模拟结果的认真分析,详细评估了机房现有运行环境是否符合绿色机房的环境标准;利用模拟和评估分析结果指导机房环境的进一步完善。其最终目的是保障机房内的设备正常运转,同时降低能耗并节约企业生产成本。     

空气旋流气相燃烧过程数值模拟研究

分别采用RSM湍流模型和κε湍流模型,结合PDF快速反应扩散燃烧模型、离散坐标辐射传热模型模拟了与美国Sandia国家实验室的甲烷氢气混合燃料与空气旋流燃烧火焰实验相同条件下的燃烧过程.计算结果表明采用RSM湍流模型预报的轴向速度、切向速度、温度、组分浓度较κε湍流模型模拟预报结果与实验值更为吻合,RSM湍流模型能够更好的预报旋流火焰特征.从测量值和预报值可以看出,火焰主要位于回流区内,燃烧过程进行得很快,回流区的存在强化了燃烧.     

环形防喷器封井过程的数值模拟

环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程的数值模拟,得到了胶心变形时各部分橡胶的运动规律和应力、应变的分布状况,指出容易发生破坏的部位,分析了封井时密封部位接触压力的分布形态和变化规律,为设计和使用环形防喷器提供了理论参考依据。