水下连接器密封性能分析及实验研究

针对水下连接器需要具有良好可靠性的问题,对连接器的密封性能进行了研究。通过对卡爪式连接器的密封圈进行弹性力学分析,用数学模型揭示了金属密封机理,并根据其受力形式计算了密封比压;根据密封比压公式对密封圈密封面的角度进行了改进,提出了一种新型复合式内外压密封结构。经过有限元仿真分析及样机试验研究,验证了新型密封圈所需的预紧力载荷只有82 t,比原始的标准透镜式密封圈预紧力载荷小了将近30 t,证明了新型复合式内外压密封结构的优越性。     

带金属O型环法兰的密封性能有限元分析

借助有限元分析软件ANSYS,综合考虑了法兰各部件间的接触作用、螺栓预紧作用以及O型环的材料非线性,对一使用金属O型环密封的非标准法兰进行密封性能分析.参考ASME规范,校核了法兰的密封性能.进一步的计算表明:在一定条件下,O型环和法兰密封面间的最大接触压力与内压之间存在线性相关性.进而结合操作密封比压与内压之间的关系,可以得到法兰的极限内压.对于使用金属O型环密封的法兰连接结构,该研究能为法兰的优化设计与密封性能预测提供参考.     

外压作用深海夹层管复合结构屈曲失稳分析

为研究深海夹层管在高静水压力作用下的屈曲失稳性能,运用有限元软件ABAQUS建立夹层管复合结构在外压作用下的数值模型,通过广泛的参数化分析,系统地阐述了外管初始几何缺陷、内外管径厚比、夹芯层厚度和材料特性、钢管屈服强度和应变硬化特性等因素对夹层管屈曲失稳的影响机理.结果表明:与单层管相比,外管初始几何缺陷对夹层管屈曲失稳压力影响较小,外管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力越小,屈曲失稳前的变形能力越强;内管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力也越小,但屈曲失稳前的变形能力却越弱;夹芯层厚度、夹芯层及内外管材料特性对夹层管屈曲失稳性能影响较为显著.     

管壳式换热器壳程多相流在线清洗技术研究（Ⅰ）——数值模拟

提出一种管壳式换热器壳程的多相流在线清洗技术,为企业管壳式换热器壳程污垢清洗难的问题提供一种新的方法.在进行实验前,用FLUENT软件对流体在管壳式换热器壳程的情况进行模拟,以了解壳程内的流动情况及流动速度,为实验奠定基础.     

管壳式换热器折流板缺口高度对流场影响的数值模拟

简单介绍了fluent软件的主要特点及其在管壳式换热器中的应用情况.通过使用FLUENT软件的标准k-中的湍流模型对管壳式换热器进行了三维数值模拟,分析了管壳式换热器壳程流场内温度场分布情况、压力降的变化情况以及速度矢量的变化情况.同时分析了折流板缺口高度等因素对管壳式换热器壳程流场温度场、压力场分布及换热效果的影响.研究结果反映了管壳式换热器壳程内的复杂流动,为管壳式换热器的设计和改进提供了理论依据.     

灌注泵轴封研究

在对密封高粘度，大密度的高含砂泥浆开展试验研究的基础上设计出了组合式密封系统。该系统包括背叶密封，反压式填料结构，柔性石墨填料及加上碳素纤维环的封闭密封结构，从而使轴封既有良好的密封性，又具有低功耗，高寿命，结构简单的特点，这一结构在矿场应用中已取得良好的效果。     

不同方式地下埋管换热器的实验研究

埋地换热器换热性能是地源热泵设计基础,针对不同埋管方式埋地换热器建立了砂石回填单 U 型、双 U 型井埋管和混凝土回填单 U 型井埋管的单井实验系统,开展埋地换热器单井的换热性能实验研究。研究了不同的土壤物性、回填材料、埋管数量和运行工况下单井换热器换热性能。     

管壳式换热器壳侧三维流场模拟

建立了管壳式换热器的简化模型，利用ANSYS模拟软件，对管壳式换热器的壳侧三维流场进行了模拟计算，得到了不同排列方式下及入口流速的情况下换热器模型的壳侧流场，并用实验测得的换热器壳程总压降进行了对比验证，证实了结果的可靠性。分析了管壳式换热器换热管的两种不同排列方式下流场的差异和流场对换热器失效的影响，提出了换热器管束失效的预防措施。     

金属丝网波纹填料强化换热器壳侧传热研究

对一种利用金属丝网波纹填料强化管壳式换热器壳侧传热的方案进行了仿真研究。利用FLUENT软件通过求解多孔介质能量方程研究了金属丝网波纹填料对壳侧传热的强化效果,分析了不同空隙率的波纹填料以及不同入口速度对换热器壳侧传热性能的影响。结果表明：利用金属丝网波纹填料能够明显强化换热器壳侧传热,填料的空隙率越小、流体进入换热器壳侧的速度越小,传热效果越好。由于金属丝网波纹填料具有阻力小、压降低的优点,该强化换热器壳侧传热方案对于低入口速度工况下的换热具有独特优势。     

管壳式换热器数值模拟的流动模型比较

基于计算流体动力学(CFD)技术,分别用LVEL模型、标准k-ε模型对管壳式换热器进行数值模拟,并把内管入口和出口的流动方向速度进行对比,依此判断计算的准确性,来寻找适合于管壳式换热器数值模拟的合理模型.经过计算可以判断:LVEL模型和标准k-ε模型计算出的流场基本一致.LVEL模型已足够准确、耗时也较小,对于管壳式换热器的数值模拟是适用的,是做换热器模拟时一种较好的选择.     

基于声时和声幅的盾构管片预紧力的监测方法及应用

为准确掌握地铁隧道施工及营运期间盾构管片间的预紧力状态,根据盾构管片及止水条、螺栓垫片在隧道衬砌结构中的实际构造,分析这些构件在管片施工过程中的受力演变过程. 确定了管片间预紧力是通过预紧螺栓、压缩变形后的止水条及螺栓垫片来传递的. 随着预紧力增加,在管片间传递的超声波声时会逐渐减小. 然而,随着止水条压缩固结,其对超声波的衰减作用削弱,导致幅值逐步升高. 设计研制了管片预紧室内模拟装置,通过试验数据建立了不同等级预紧力与超声波声时、波幅之间的对应关系. 同时阐述超声波在管片间传递的机理及其影响因素. 依托市政工程（武汉市轨道交通3号线工程王家湾站—宗关站区间越江隧道）的盾构管片为实际测试对象,对拼装的盾构管片间的预紧力进行了监测. 经过分析测试数据结果符合管片环在预紧状态下的受力情况,最终探索出一种高效快捷的隧道管片预紧力监测方法.     

某高水头弧门伸缩式水封选型计算

考虑橡胶类材料具有超弹性、不可压缩性和大变形等特性,对高水头弧门伸缩式水封进行了非线性(材料、几何、接触非线性)有限元分析,指出某常规断面水封存在翼头主应力、接触应力集中、封头外偏移量大的缺点.并将水封翼头圆弧加大,封头加高、加宽以及对封头外形做适当调整后进行计算,结果表明上述改进有效地改善了常规断面应力分布不均和水封封头外偏移量大的缺点,为高水头弧门伸缩式水封的断面形式设计提供了有益参考.     

往复荷载下预紧力对露出型柱脚力学性能的影响

预紧力作用下锚栓与结构协同工作时柱脚各组件的应力和柱脚刚度发生怎样的变化,有待于进一步研究.以露出型柱脚为研究对象,利用ANSYS软件,建立考虑接触的三维有限元模型,进行循环荷载下的非线性分析,研究锚栓预紧力对柱脚整体及各部分组件的力学性能影响.结果表明：预紧力可使锚栓与底板的连接更加紧密,增强柱脚的整体性和初始抗弯刚度,延缓底板的翘曲,但是由于锚栓预紧力的影响,锚栓的塑性变形发展趋势增加.考虑抗震设防要求进行柱脚设计时宜合理选择锚栓预紧力.     

高性能多功能桥墩永久模板节段节点性能分析

为了给高性能多功能桥墩永久模板节段节点设计提供科学依据,根据超高性能水泥基复合材料( UHPCC)纵向节段间的节点联接构造,分析了界面应力,建立了切向应力和法向应力分量的表达,提出了界面联接率的设计参量,并给出了焊缝节点应力极限状态方程.基于荷载规范,给出了永久模板的施工荷载计算参量表达.简要介绍了UHPCC的基本性能、计算模型,提出了将UHPCC应用于桥墩用多功能永久模板的设计概念,并结合典型墩柱结构进行了UHPCC管界面节点性能的计算,分析了壁厚、焊缝有效厚度等设计参量对节点性能的影响规律,分析了界面联接参量对焊缝应力的影响规律,提出了UHPCC管连接节点的设计方案.该研究为UHPCC永久模板管结构节段节点强度设计奠定了基础.     

油水井带压作业装置中环形密封胶芯的设计

采用动态密封理论,针对带压作业系统中的橡胶密封胶芯问题,利用非线性有限元计算了在井压和 密封外压作用下的变形和应力分布特征,并通过对密封胶芯材料进行了强度和疲劳实验研究,获得了胶芯材料破坏的原因,进而根据计算和实验研究结果,进一步提出了在胶芯内增加钢筋以减小最大剪切力的改进意见,同时进行了理论校核,并以此为基础设计了新型的密封胶芯,从而解决了带压作业装置高压动密封的难题。     

新型装饰建筑结构一体化墙板收缩性能研究

新型GRC-PC复合墙板是由预制混凝土（PC）与玻璃纤维增强水泥（GRC）两种材料复合而成的装配式集成产品。为研究该复合墙板的抗裂性能,以纯GRC墙板、纯混凝土墙板和不同厚度的GRCPC复合墙板为对象,探讨了GRC材料的抗裂性能以及GRC与PC层间连接方式对其影响。通过长期收缩试验,系统分析了纤维、胶粉的添加质量分数对GRC材料抗裂性能的影响。同时,以GRC厚度和复合材料界面连接方式为变量,开展GRC-PC复合墙板的收缩试验。结果表明：GRC厚度为15 mm的复合墙板的收缩性能优于GRC厚度为10 mm的复合墙板;在GRC与PC复合界面采用平接、拉毛、铺设钢丝网3种方式中,使用平接方式可以更有效地提高复合墙板的收缩性能和抗裂性能。     

橡胶材料生热及其对力学性能的影响

为了研究橡胶材料滞后生热以及生热对其力学性能的影响,在分析橡胶材料生热机理的基础上,对挤压接触对滚的一对钢-橡胶辊在转动过程中的生热进行研究,分析了随时间变化胶料温度升高的规律,以及橡胶的硬度和厚度参数对其生热的影响.通过实验数据,分析了温度升高对橡胶力学性能,包括硬度、损耗因子等的影响.结果表明:初始硬度大的橡胶温升大,橡胶层厚度越小温升越大,且温度升高会导致橡胶硬度减小、损耗因子先增大后减小.     

凝汽器软胶球直径对收球率的影响分析

为了了解胶球直径和收球率的内在联系,对胶球进行受力分析,得到保证胶球顺利通过换热管需要的压力差△P的计算公式,设计了验证实验台,验证了该公式并对其进行了改进.结果表明：要使胶球能顺利通过换热管,保证系统收球率,则必须满足该公式计算得到的最小△P值.     

螺杆钻具橡胶衬套的生热及热力耦合分析

针对螺杆钻具中最易发生失效的定子橡胶衬套,应用传热学原理,采用有限元法分析了常规型和等壁厚橡胶衬套的热力耦合效应,讨论了橡胶温升的物理机理。分析了衬套的温度场分布特点,比较了温度变化对两种橡胶衬套的应力应变影响,研究了静压、转子转速、橡胶硬度、泊松比、地层温度和压差对衬套温升的影响。研究发现：常规型衬套温度场呈椭圆形分布,而等壁厚衬套温度分布较为均匀;温度越高,衬套的热应力和变形就越大;相同工况下,等壁厚衬套的温升及应力应变均小于常规型衬套;常规型衬套的温升随静压、转子转速和压差的增加而增大,随橡胶硬度、泊松比及地层温度的升高而减小,但这些参数对等壁厚衬套温升量的影响非常小。