油井循环注液井筒与地层温度分布的数值模拟研究

根据油井生产的实际需要,从建立井筒流体与地层岩石换热计算的离散数学模型出发,利用有限差分法推导出线性方程组,并对方程组提出了切实可行的求解方法。编制成的微机软件使用方便、计算速度快、收敛性好,可用来计算任意时刻井筒和地层温度分布。大庆油田热洗井的实例计算表明:计算结果合理,计算方法可行,可用于热沈井液体循环排量、温度、深度等参数的优选。     

凝汽器喉部蒸汽流动的三维数值模拟

应用具有超粒子模型的直接模拟蒙特卡罗方法,对汽轮机凝汽器喉部进行区域分解和数学建模,及对具有典型结构的凝汽器喉部蒸汽流动进行了三维数值模拟,重点分析了凝汽器喉部流场的流动分布情况,揭示了喉部流场不均匀性流动特点及其产生原因。     

基于蒙特卡罗法的架空输变电线路杆塔结构可靠性分析

针对传统架空输变电线路杆塔结构可靠性分析方法没有明确杆塔可靠度,导致存在可靠性分析效果较差的问题,提出基于蒙特卡罗法的架空输变电线路杆塔结构可靠性分析方法。依据架空输变电线路,分析架空输变电线路杆塔结构。采用蒙特卡罗法,获取架空输变电线路杆塔可靠度,随机抽样分析架空输变电线路杆塔结构的可靠性,确定结构是否出现失效情况,利用随机变量统计法,并结合正态分布函数,得到杆塔结构可靠性与实际失效概率的关系,实现对架空输变电线路杆塔结构可靠性的分析。实验结果表明,该方法可靠性分析性能更好,有助于保证整个电力网络的安全有效运行。     

基于ANSYS的锻件感应加热温度场的数值模拟研究

针对感应加热过程中工件温度难以测量的问题,应用电磁学和传热学基本理论,建立了锻铸坯料电磁场和温度场分布的数学模型,运用ANSYS软件对感应加热过程温度分布进行变参数研究,为揭示铸坯感应加热过程的规律、优化工艺参数提供理论依据。     

同心套管石蜡相变熔化数值模拟分析

以相变材料石蜡作为研究对象,采用数值模拟方法分析同心套管蓄热装置(以下简称蓄热装置)内换热管与石蜡相变的温差(以下简称换热温差)对石蜡相变传热的影响。研究石蜡在不同换热温差下随时间变化的液相率和熔化速率。6种工况下的相变传热过程均为自然对流传热与导热的共同作用,自然对流传热对熔化过程起关键作用,加快了石蜡的熔化速率,上半部分的熔化速率远大于下半部分,造成石蜡液相率分布的不均匀性。换热温差越大,相同时刻的石蜡液相率越大。下半部分未熔化的石蜡未受到浮升力的作用,且未熔化的石蜡离加热管壁面越来越远,导致热阻越来越大,熔化需要的时间越长。采用3/4熔化时间能够提高蓄热效率。     

同心套管换热器内石蜡储热过程的数值模拟

对同心套管换热器内石蜡的储热进行数值模拟,获得了不同热流体进口温度下的相变储热特征规律。结果表明热流体的温度升高导致石蜡融化速度加快,石蜡的融化时间逐渐缩短,其下降速率分别为41%,29%,储能过程储存热量增多。研究发现石蜡融化前传热方式以导热为主,融化过程中对流换热逐渐增强并占据主导地位,导热占据次要地位。提高热流体的入口温度能显著缩短融化时间提高储热效率。文中的模拟结果与文献的实验及模拟结果进行了对比验证,吻合较好,相对偏差不超过20%。     

肋参数对复合肋套管流动和换热的影响

同心复合套管式回热器是微型燃气轮机的重要部件—紧凑式回热器的一种类型。采用Fluent对有交错肋的同心套管中的对流与换热进行了数值模拟。结果表明：在给定的边界条件下,肋的一些参数,比如冷、热流体通道内的肋之间的夹角,肋片的导热系数和管长会对Nu数产生影响,但夹角的变化对摩擦系数几乎没影响。     

矩形翅片的传热分析与数值模拟

对椭圆芯管矩形翅片和大功率晶闸管用热管散热器偏心圆芯管矩形翅片的传热进行了分析和数值模拟,获得了相应的肋效率曲线,并与已有的近似解作了比较。初步考查了偏心度、材料变物性和翅基温度的不均匀性对偏心圆芯管矩形翅片传热的影响。     

地道通风系统的数值模拟与分析

提出准三维土壤—空气传热传质模型,对地道通风系统内空气与土壤之间的热物理过程进行数值模拟。模型忽略土壤在地道方向的传热,并解决了出现凝结水时的模拟问题,同时利用实测数据对模型进行验证,模拟结果与实测数据基本符合。利用已验证的模型,该文对影响地道通风效果的长度、埋深、风速等参数进行了深入的模拟分析。以北京地区,文章指出地道埋深以3～4米较为适宜,而地道内风速不宜太大。     

Study on the thermal ignition of gasoline-air mixture in underground oil depots based on experiment and numerical simulation

The study on the special phenomenon, occurrence process and control mechanism of gasoline-air mixture thermal ignition in underground oil depots is of important academic and applied value for enriching scientific theories of explosion safety, developing protective technology against fire and decreasing the number of fire accidents. In this paper, the research on thermal ignition process of gasoline-air mixture in model underground oil depots tun- nel has been carried out by using experiment and numerical simulation methods. The calculation result has been demonstrated by the experiment data. The five stages of thermal ignition course, which are slow oxidation stage, rapid oxidation stage, fire stage, flameout stage and quench stage, have been firstly defined and accurately descried. According to the magnitude order of concentration, the species have been divided into six categories, which lay the foundation for explosion-proof design based on the role of different species. The influence of space scale on thermal ignition in small-scale space has been found, and the mechanism for not easy to fire is that the wall reflection causes the reflux of fluids and changes the distribution of heat and mass, so that the progress of chemical reactions in the whole space are also changed. The novel mathematical model on the basis of unification chemical kinetics and thermodynamics established in this paper provides supplementary means for the analysis of process and mechanism of thermal ignition.     

Multi-dimensional scavenging analysis of a free-piston linear alternator based on numerical simulation

A free-piston linear alternator (FPLA) is being developed by the Beijing Institute of Technology to improve the thermal efficiency relative to conventional crank-driven engines. A two-stroke scavenging process recharges the engine and is crucial to realizing the continuous operation of a free-piston engine. In order to study the FPLA scavenging process, the scavenging system was configured using computational fluid dynamics. As the piston dynamics of the FPLA are different to conventional crank-driven two-stroke engines, a time-based numerical simulation program was built using Matlab to define the piston’s motion profiles. A wide range of design and operating options were investigated including effective stroke length, valve overlapping distance, operating frequency and charging pressure to find out their effects on the scavenging performance. The results indicate that a combination of high effective stroke length to bore ratio and long valve overlapping distance with a low supercharging pressure has the potential to achieve high scavenging and trapping efficiencies with low short-circuiting losses.     

基于实时数字仿真的保护仿真校验系统

为实现电力系统继电保护的仿真校验,开发了保护校验与评估系统。该软件模拟实际保护装置,可以对整套保护或其中部分元件进行验证。系统采用了面向对象编程技术,提高了软件的模块化,可以在实时数字仿真数据源的基础上对保护进行实时的在线仿真校验,还可以利用故障录波器提供的数据源,对保护装置进行离线仿真校验。     

Analysis of casing failures of deep geothermal wells in Greece

The specific characteristics of the Greek geothermal fields on the volcanic islands of Milos and Nisyros are described, with emphasis on the characteristics affecting well casing. Overpressure, high temperatures and highly saline brines are typical features of the Greek fields. A new treatment of the different load conditions along the casing string in proposed that takes into consideration the possible formation overpressure, the axial thermal stresses and their effect on burst and collapse resistance. This treatment is further applied to some typical wells that have experienced casing failure.     

基于数值计算的U型地埋管井群换热器计算模型研究

针对U型地埋管换热器的特点,在分析单井换热器换热量的基础上,考虑到多井换热器井与井之间传热的相互干扰,提出了一种用于U型地埋管井群换热器数值计算的9井模型,这种模型在数值计算时既能代表一般井群换热的规律,又便于计算机处理,为实际工程中分析井群换热规律提供了很好的理论依据。     

基于三维数值模拟的蒸汽喷射器结构优化

蒸汽喷射器可以有效利用余热资源,是一种节能环保的流体机械。采用计算流体力学(CFD)软件对蒸汽喷射器进行三维数值模拟,研究了喷嘴出口马赫数、混合室长度、等截面积混合段长度和扩压室长度对喷射器引射比和临界压力的影响。模拟结果表明:混合室长度存在一个最佳值,且最佳混合室长度与喷嘴出口马赫数有关;等截面积混合段长度和扩压室长度对引射比的影响不大,但是会影响喷射器的临界压力。研究结果对于蒸汽喷射器的设计和结构优化有一定的意义。     

耦合强制对流井式土壤源热泵系统模拟研究

以耦合强制对流井式土壤源热泵系统为研究对象,以等效内热源理论为基础,建立了2U型埋管换热器及含水层热-质运移耦合模型。采用FEFLOW6.1计算软件,针对两类运行模式中粗粉砂含水层温度场分布规律及强制渗流过程对地埋管换热能力的影响开展了模拟研究;引入埋管换热器能效系数E,对地埋管能效特性进行量化分析。研究结果表明,含水层中的强制渗流过程可有效地缓解埋管井群区域土壤热失衡1现象,增加埋管进出口温差,提高单位管井换热能力。与单独使用埋管换热器工况相比,耦合强制对流井模式在第5年的排热、取热阶段,能效系数E分别提高了7.6%和4.8%。     

基于CFD数值模拟下的蒸汽喷射器性能预测

建立了蒸汽喷射器热力学模型,并验证了该模型性能及结构计算的可靠性。并针对实际情况中,对该模型进行了动态模拟。结果显示：当工作流体的温度升高时,工质流体的质量流量都会增加,引射系数存在峰值,峰值所对应温度为热力学模型设定温度值;当引射流体的温度升高时,其质量流量也会随之增大,而工作流体的质量流量则较稳定,因此引射流体温度与压力的升高可以改善喷射器的性能;当背压升高时,在一定压力范围内,工质流体的质量流量都趋于稳定,而当背压超过热力学模型设定背压值时,引射流体的质量流量便随背压的升高而急剧下降,喷射器性能严重恶化,故认为该压力值为喷射器的临界背压。本文研究结果对喷射器的设计计算具有一定的指导作用。 关键词：蒸汽喷射器;热力学模型;数值模拟;引射系数     

Estimation of zinc-bromine battery flow channel based on numerical simulation

液流框是锌溴液流电池电堆的核心部件之一,为了对已付诸应用的液流框流道设计进行评估,本文针对流道建立物理模型,以真实电解液物性参数为研究对象,借助数值模拟,进行流体仿真计算(CFD).文章详细探讨了电解液在流道内的流场分布,出口流量均匀度,流道进出口压差以及不同黏度与进口流量对压降的影响.结果表明:现有的流道设计可实现各出口流量均等,但电解液在扇形坡面设计并未能实现均匀分布,坡面结构有待优化;250 mL/min,0.018 Pa·s工况下的电解液在流道内的压降为22.3 kPa;电解液在流道内的压差与黏度的0.7次方成正比,与流量的1.3次方成正比.     

基于数值模拟的电助熔炉电阻计算研究

电助熔炉采用电极直接对物料加热,广泛应用于玻璃生产、冶金、固废处理领域,炉内电阻设计是电极助熔炉设计的关键指标。采用数值模拟方法,在二维电阻计算公式的基础上,分析浆液深度与宽度约束对电阻的影响,计算三维三相三电极底插熔融炉的电阻,修正了现有的电阻计算公式。针对熔融炉实验平台,对比实验结果、数值模拟结果、修正公式计算结果,验证该公式的可靠性。结果表明,利用修正公式计算的电阻与实验值相比相对偏差为4.43%,对比数值模拟结果的相对偏差3.51%,但节约了计算时间,该公式可用于指导工程设计。