渐缩形管道中亚音速气流的物态分析

以甲烷气体为例,采用定步长四阶龙格-库塔方法,对不同形状渐缩形管道中亚音速气体的温度和压强的变化情况进行了数值计算.结果表明渐缩形管道中亚音速气体的温度和压强随渐缩形管道截面积的减小而单调下降,但在不同形状渐缩形管道中下降的趋势不同,其中渐缩曲线为双曲线时,温度和压强在整个渐缩段下降的趋势较为平缓.从经济和安全的角度分析认为,最合理的渐缩段曲线应为双曲线.计算结果为设计不同参数的双曲型渐缩形管道提供了理论依据.     

真空排污管内多相流动阻力特征研究

管道内阻力计算有利于优化设计排污系统中管径及动力设备,对提高黑水、污泥等非牛顿流管道输送的安全性、经济性具有重要指导意义.在分析真空管道内污水运动状态基础上,推导了排污管道内气体-非牛顿流体两相流动摩阻压降梯度计算的通用关系式.通过算例探讨了管道内阻力随气流量和输送黑水的变化规律.     

天然气管道氮气隔离混气长度研究

基于一维混合模型研究天然气管道投产过程中气体的混合规律,利用Taylor、Taylor-CW、G.R.I 3种不同方法分别计算出气体扩散系数及投产过程中形成的天然气-氮气混气段长度,分析了管道置换过程中影响混气长度的主要因素,包括管长、管径及流速。由Taylor-CW方法计算出的结果与现场数据最为接近,用该方法验证国内3条已投产管道所得的相对误差分别为39.7%、23.4%、22.0%。     

考虑流固耦合的管道爆炸后果预测与分析

针对管道爆炸后果模拟中存在的伴随变形与断裂的流固耦合问题,提出一种计及计算稳定性的流固耦合算法,对在内部气体爆炸作用下的管道动态断裂及爆炸流场发展进行耦合仿真.采用单元删除技术并植入应变率-应变双变量失效准则来模拟管道的裂纹扩展,将模拟得到的管道断裂形貌及压力历程与试验结果进行对比验证.分析管道爆炸的后果,并将管道外峰值压力的模拟值与现有方法的计算值进行对比.结果表明:考虑流固耦合效应时管道外2个测点的峰值压力分别为不考虑该效应时的83.1%和62.2%.相比难以计及爆炸流场与管道相互作用的半经验模型和传统计算流体力学方法,所提出的方法可以更加合理地预测管道内气体爆炸的后果.     

油气输送管道疲劳裂纹起裂特性与影响因素

为了研究油气输送管道中疲劳裂纹的扩展特性,在疲劳载荷的作用下在试件中导入了倾斜疲劳裂纹,以此模拟油气管道中存在的实际裂纹.实验采用疲劳载荷的应力比为0和-1,疲劳裂纹的倾斜角度为45°.通过测量沿着裂纹开口方向和滑移方向的不连续位移量,计算管道中用作裂纹起裂判据的Ⅰ型应力强度因子(KⅠ)mes,和Ⅱ型应力强度因子(KⅡ)mes,以及抑制裂纹开口和滑移方向位移的应力强度因子(KⅠ)s和(KⅡ)s;讨论了疲劳裂纹的应力强度因子(KⅠ)s和(KⅡ)s的影响因素.其结果是:对于应力比0和-1的疲劳裂纹,(KⅠ)s和(KⅡ)s都小于零;而回火后的裂纹的(KⅠ)s和(KⅡ)s都接近于零,即压缩残余应力将对裂纹起裂(初始扩展)起到限制和阻碍的作用.     

润滑脂在钢管中流动的壁滑移实验和研究

根据Mooney方法按边界层理论建立了研究管道流动的两个基本公式:壁滑移速度是由管壁的粗糙度和材料决定,不随管径变化;扣除壁滑移后的真实流变模型与管径无关.研究了润滑脂粘弹性、触变性、壁滑移等因素对流变特性的影响,研制了适宜壁滑移研究的高精度管流流变仪,制定了合理的实验步骤和测试方法,尽量消除其他因素的影响,分离壁滑移流动;在3种直径的钢管中进行流变试验,验证了两个基本公式,建立了适应任一管径流动阻力方程,计算各种管路的压降;证实了管径越小减阻效果越好,但管径小流动阻力大,应合理选择管径;减阻效果还与壁滑移速度成正比,提出了研究管壁与壁滑移速度关系的新课题.为在润滑脂集中润滑系统中研究管道输送特性提供了理论和实验基础.     

圆柱形管道内气体的非对称流动

对于圆柱形管道内气体的非对称流动,文献〔1〕、〔2〕仅给出了超音速流动的结论。对于亚音速流动,则没有论述。本文利用文献〔1〕提出的数学模型,详细地导出了圆柱形管道内描述气体非对称流动的微分方程。并对于一类半无限长圆柱形管道,导出了计算出口截面上由于气体的非对称流动引起的推力侧向分力公式。     

障碍物影响下管道内气体爆炸对动物杀伤研究

利用管道式气体爆炸测试装置,分别在光滑管道内和放有障碍物的水平管道内充入当量浓度的甲烷气体,对甲烷-空气混合气体的爆炸压力变化以及对动物的损伤进行了实验研究.实验结果表明,当量浓度气体爆炸使光滑管道内不同位置的小白鼠全部死亡,其内脏的损伤程度随着长径比的增大而明显加重.在管道内有障碍物的情况下,爆炸对小白鼠的杀伤程度明...     

城市地下供水管道的地震反应分析

在埋地管道抗震规范法的基础上提出改进,考虑了管土之间的弹塑性滑移,并推导了埋地管道在地震作用下最大反应的解析表达式.运用ANSYS建立了地下管线在地震作用下的有限元模型,合理运用接触单元真实地模拟了管土之间的相互作用,并计算了埋地管道在给定地震作用下的响应时程,从而得到管道的最大轴向应力.通过工程实例比较了抗震规范法、改进的抗震规范法以及有限元法计算埋地管道最大地震响应的优缺点.研究结果表明,改进的规范法的计算结果与相对精确的有限元法的计算结果相近,说明改进的规范法简单实用,且能满足一定的精度要求.     

疲劳荷载作用下栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型

为了实现全寿命周期内钢-混凝土组合梁中栓钉连接件滑移量的精确计算,开展栓钉连接件在任意疲劳循环次数下的荷载-滑移计算模型研究。设计并制作了11个栓钉推出试件进行了静力滑移量试验、疲劳滑移量试验及剩余滑移量试验。通过试验结果分析了栓钉连接件在疲劳及静力作用下全过程的滑移量增长和分布特征。在单调荷载作用下,基于统计数据建立了考虑极限滑移量的指数型栓钉荷载-滑移模型。在此基础上,考虑疲劳损伤对栓钉直径及滑移量折减,同时计入栓钉连接件滑移量的累积增长和其自身承载力退化,建立了在任意次数疲劳荷载作用下,栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型,并通过试验值进行验证。结果表明：栓钉连接件的滑移量可分为疲劳加载过程中的累积滑移量和疲劳加载后的剩余滑移量。在疲劳加载过程中,栓钉累积滑移量呈“快速-缓慢-急速”的三阶段增长。在疲劳加载后栓钉剩余滑移量和总滑移量均随着疲劳循环次数增加而减少,说明栓钉疲劳损伤的增加导致其整体变形性能逐渐变差。所提出的栓钉全过程荷载-滑移计算模型的计算值与试验值吻合良好。     

酒西盆地原油溶解气中稀有气体同位素特征研究

对酒西盆地青西坳陷青西油田和南部隆起鸭儿峡油田8个原油样品进行了稀有气体测试分析,探讨了原油中氦的来源问题.青西油田4口井和鸭儿峡油田527井、702井原油3He/4He (Rc)为10-8量级,推测其原油中稀有气体是壳源放射性成因的,同时也说明与青西油田和鸭儿峡油田527井、702井有关的推覆断层的切割深度限于地壳范围内.鸭儿峡油田501井、114井原油样品3He/4He (Rc)达10-7量级,说明有少量幔源氦的混入,而与这两口井有关的推覆断层的切割深度可能已达地幔.酒西盆地大地热流值较低,平均50.9mWm-2(6),表明其大地构造活动性较我国东部盆地弱.     

管道弯头磨损特性的研究

研究了输送管道中气固两相流中微粒的直径、浓度和材料种类等因素对10~＃钢、20~＃钢、16Mn和18-8不锈钢管道弯头磨损量以及磨损率的影响。实验系统采用负压结构,风速范围在5～30m/s之间,采用不同直径的刚玉和氧化锆微粉。对实验结果进行了模拟处理,并对上述变量、弯头曲率半径与直径比和直径等因素的影响规律作了分析。结果表明,弯头材料本身的性能对磨损结果影响最大。四种材料耐磨性依次为16Mn、20~＃钢、10~＃钢和18-8不锈钢。磨损率和风速之间存在指数关系,指数幂在1.2～2之间。不同尺寸、材料和硬度的磨粒将影响磨损率与风速函数关系式的幂指数。另外,对于曲率半径/管直径比值固定的弯头而言,直径大的弯头磨损率低,这与小直径弯头的表面积与体积比更大有关。     

低温等离子体技术净化烟草废气的研究

在烟草生产过程中产生的废气是一种臭气污染.本实验利用低温等离子体技术处理烟草废气,使排放气体达到GB3095-96环境空气质量二级标准,为进一步提高等离子体设备的处理效率提供了依据.实验室研究考察了电场强度和气体流速对异味气体净化效果的影响,结果发现,异味气体净化效率随电场强度的提高而上升,随气速的增加而降低;以实验室试验所考察的参数作为现场试验的重要参考元素,控制异味气体在反应器中停留时间为1~2 m,电场强度在10 kV/cm以上即可达到预期的处理效果.现场实验中考察了气体流量及设备功率变化对净化效率的影响,结果表明,处理系统中等离子体反应器体积不宜过大,在今后的应用中可以考虑针对不同的处理气量,采用反应器并联的形式;设备功率为6 kW时,处理效率较高.     

固定化硫杆菌对硫化氢的脱除研究

筛选驯化得到一株具有较高脱硫活性的嗜中性硫杆菌,建立以木屑为固定化载体的生物反应器,研究其处理H2S废气的效果.实验表明,木屑是固定床生物反应器中的良好吸附载体.当通气速率范围为6～18 L·h-1,反应器可达到一个临界进气负荷并获得530 g·m-3·h-1的最大脱除负荷(脱除率为80%);而在21～36 L·h-1的高气速下,则无明显的进气负荷临界点.对于SO42-生成情况的实验研究发现,进气硫负荷一定时,SO42-浓度随通气速率升高而提高;通气速率一定,进气硫负荷在小于450 g·m-3·h-1的范围内时,S042-牛成浓度较高;而在大于450 g·m-3·h-1的较高范围,SO42-生成浓度低,H2S被大量氧化为S0,是单质硫回收的较优范围.利用Michaelis-Menten方程,建立脱除H2S的宏观动力学模型,并利用非线性拟合进行动力学预测,预测结果与实验数据的相似度R2均在0.95以上.     

多晶硅的ECR等离子体刻蚀

报道了用CF4作工作气体的ECR刻蚀poly－Si技术，研究了微波功率、气体流量、气压和射频偏置功率对刻蚀速率的影响，并对实验结果进行了讨论，实验中微波等离子体功率范围在100－500W，CF4气体流量在10－50cm^3/min（标准状态下）范围，气压在0.25-2.5Pa范围，射频偏置功率在0－300W范围，对应的刻蚀速率为10.4-46.2nm/min。     

深海卧管⁃悬链线立管系统管内流动特性分析

为探究深海卧管⁃悬链线系统内立管管内流动特性,针对南海某油气田,通过数值模拟分析了管径、卧管入口处总流量、含水率（质量分数）和出口压力对管内流动特性参数的影响规律。结果表明,以管内流动状态发生转变的位置为界限,各影响因素对管内流动状态参数的影响表现出不同的变化规律,但是管内沿程温度分布基本不受相关因素的影响;4个因素对管内流动特性参数的影响存在明显的阶段性：管径的影响分为D=0.06～0.12 m和D=0.12～0.50 m两个阶段,卧管入口处总流量的影响分为Q=0.001～0.030 m3/s和Q=0.100～0.300 m3/s两个阶段,含水率的影响分为w=10%～25%和w=25%～30%两个阶段,出口压力的影响分为0～5.0、5.0～7.0 MPa和7.0～10.0 MPa三个阶段。     

微尺度下速度滑移对空气静压导轨性能影响

为了阐释空气静压导轨气膜间隙处在微小尺度所体现的特性,引入气体稀薄效应中的速度滑移算法到Navier-Stokes方程,推导出体现微尺度条件下空气膜流动特点的雷诺方程,进而对气膜内的压强分布进行了仿真分析,根据得到的压强分布计算气膜承载力和刚度随气膜厚度变化的规律,通过试验对得出的结论进行了间接验证,与分析结果吻合.     

PAHFCVD金刚石膜表面形貌的研究

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜、碳化钛/金刚石复合膜、掺硼金刚石薄膜的制备。制备条件分别为:V(CH)4∶V(H2)=3∶100,载气流量5~50 cm3.s─1,钛源钛酸异丙酯(Ti[OC3H7]4),硼源硼酸三甲酯(BC3O4H9),基体温度820~860℃,基体偏压300 V,沉积气压4 kPa。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量扩散电子谱(EDX)等分析手段对PAHFCVD金刚石膜、金刚石复合膜和掺硼金刚石膜进行了表征。结果发现,金刚石/碳化钛膜和掺硼金刚石膜主要晶面为(111)面。     

用气相色谱精确测定大气中的CO_2

在常温常压下，利用汞压进样装置控制进样速度，降低气体样品在定量管中的压力波动，达到了精确测定的目的。测试精度达１０~（－６）．     

A framework for coupled consolidation-desiccation behaviour of clay slurries

A framework is proposed to understand coupled consolidation-desiccation in clay slurries using effective stress and soil suction as state variables. Constitutive surfaces were derived from best-fit equations for reference curves where one state variable was kept at 1 kPa and the other was varied up to 10~6 kPa.Results indicated that volume compressibility comprises of apparent pre-consolidation up to 100 kPa beyond which a single best-fit curve is valid. Similarly, the theoretical virgin compression line(specific gravity dependant), indicated that both state variables have the same effect up to the air entry value(1000 kPa at a void ratio of 1.8) beyond which void ratio reduces more readily under effective stress than under soil suction. Likewise, hydraulic conductivity remained saturated up to the air entry value and varied from 10~(-9)m/s to 10~(-12)m/s. Finally, the unsaturated hydraulic conductivity correlated well with empirical relationship up to 10~(-14) m/s bevond which vapor flow became dominant.