充装量及筒体长度对车载LNG气瓶共振频率影响的数值模拟分析

以大容积车载液化天然气(LNG)气瓶为研究对象,分析不同充装量和不同筒体长度下的各阶共振频率随这两个参数变化的规律。当筒体长度不变时,随着充装量的增加,气瓶共振频率逐渐减小,按照标准最大允许充装率90%时,气瓶一阶共振频率已减小到国标允许的40 Hz以下,使用时容易引起气瓶内胆轴向窜动引发失效。当充装率90%保持不变时,随着筒体长度的增加,气瓶共振频率也呈现减小的趋势,当筒体长度为原长的0.8倍时,气瓶共振频率便低于40 Hz,而且随着长度增加将进一步降低,产生共振可能性加大,不满足国家对车载气瓶共振频率的要求。上述研究说明,评价气瓶抗振性能时应考虑内部介质充装率的影响,建议采用最大充装率为90%的气瓶作为判定该类型气瓶共振频率是否达标的条件。另一方面,当采用增加筒体长度扩大盛液容积时要注意共振频率随筒体长度降低的问题,避免结构振动破坏。     

车载复合材料高压储氢气瓶快速充装温升控制数值模拟研究

针对碳纤维增强复合材料气瓶的快速充氢过程,建立了70 MPa储氢气瓶快速充装数值模型,研究了不同充装参数对瓶内氢气温升的影响规律,探讨了温升的控制策略,提出了温升的控制方法.结果表明:气瓶快充温升主要由充装时间、气瓶初始压力以及初始温度决定,初始充装压力增大对降低温升有显著影响;初始充装压力和初始温度与温升近似呈线性关...     

车载LNG气瓶的扩散与爆炸分析

针对车载LNG气瓶气体泄露扩散问题,通过数值分析方法模拟了泄露气体燃烧和爆炸模式下的热辐射区域大小;为预测LNG气体在不同风速、云层覆盖率、外界温度和湿度参数下爆炸模式的热辐射区域,通过对不同环境下的正交试验结果进行分析,构造了线性回归方程,并通过预测值与实验值的对比,验证了该回归方程在预测LNG气体泄露扩散危险区域方面的有效性。论文的研究为LNG气瓶气体的泄露事故的应对提供了参考依据。     

扁长型车载LNG气瓶设计及应力分析

为了提高汽车的空间利用率,基于异形容器设计原则,设计一种新型扁长型车载LNG气瓶,并进行受力分析。首先,利用压力容器试算法,确定LNG气瓶各关键尺寸;然后,利用非线性屈曲和应力分析,从结构稳定性和强度角度进行优化,优化后的结果显示气瓶最大应力减小了45.2%;最后,采用应力线性化对气瓶受力进行分析,发现定义6个关键路径能满足强度限制标准。     

双螺杆挤出机筒体热变形的数值模拟分析

以SHJ-38型双螺杆挤出机的筒体为研究对象,采用多物理场耦合方法,模拟流场参数,做温度稳态分析和结构变形计算,进而得到筒体因热膨胀而引起的最大变形量和最大变形所发生的位置.     

数值模拟研究螺筒结构对单螺杆挤出机性能的影响

通过数值模拟研究了机筒内壁开螺槽的螺筒结构对单螺杆挤出机性能的影响。采用POLYFLOW软件模拟了硬质聚氯乙烯(PVC-R)熔体在单螺杆螺筒挤出机以及传统单螺杆挤出机中的三维等温流场及混合过程,并对二者的混合挤出性能进行了比较。结果表明:机筒内壁为螺旋沟槽结构的单螺杆螺筒挤出机,其混合性能相对于传统单螺杆挤出机有所提高。     

长管拖车用大容积环缠绕复合材料气瓶充气及冷却过程温度变化的数值模拟研究

建立了压缩天然气车(CNGV)用大容积环缠绕复合材料气瓶的充气温升数值模型,通过计算流体力学软件Fluent17.1进行数值仿真,模拟1800 s充满20 MPa、2500 L的CNG气瓶的填充过程以及5400s的静态冷却过程。详细介绍了该有限元模型的设置过程,重点分析了气瓶内气体流向、温度分布,以及充气及冷却过程的壁面温度状况,模拟结果表明,大容积气瓶的高温区域集中在瓶尾,该工况下的充气不会使气瓶壁面温度超过许用温度。     

数值研究槽深对单螺杆螺筒挤出机性能的影响

通过数值模拟技术,研究了机筒内壁开螺槽的螺筒结构形成单螺杆螺筒挤出机的性能.使用POLYFLOW软件,数值模拟了硬质聚氯乙烯(PVC-R)熔体在不同螺筒槽深的单螺杆螺筒挤出机中的三维等温流场及混合过程;重点研究了螺筒深度对单螺杆螺筒挤出机的影响.研究表明:在螺筒与螺杆之间间隙不变的情况下,大的螺筒槽深更有利于单螺杆螺筒挤出机混合性能的提高.     

水泥回转窑筒体椭圆度对耐火衬体的影响及应对措施

分析了筒体椭圆度、轮带间隙和轮带滑移量的关系以及筒体椭圆度对耐火衬体的影响,介绍了筒体椭圆度影响耐火衬体的典型案例,提出了降低筒体椭圆度,提高耐火衬体使用寿命应采取的技术措施.     

碳纤维掺量及长度对混凝土力学性能的影响

使用搅拌机将不同长度的碳纤维掺入混凝土中制备纤维混凝土,养护28 d后测试纤维混凝土的力学性能,以碳纤维掺量(质量分数为0～0.6％)和碳纤维长度(10,15,20 mm)作为变量,研究混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗拉强度随碳纤维掺量和碳纤维长度的变化规律.结果表明:随着碳纤维掺量和碳纤维长度的增加,纤维混凝土的抗压强...     

LNG卸料管线预冷过程数值模拟

国内对液化天然气(LNG)接收站初次预冷速度的控制经验相对缺乏。因此,为防止低温LNG预冷导致的管道的损坏,需在预冷前对设定的预冷操作程序进行预冷效果的分析校核。本文提出了基于计算流体力学(CFD)的LNG管道预冷分析方法。通过建立三维LNG卸料管道数值计算模型,根据国内某LNG接收站项目设计管道预冷操作程序,进行冷却过程的动态模拟计算,结果显示按预设冷却程序操作,LNG卸料管道降温速度可以维持在10℃/h范围内,满足预冷安全要求。另模拟计算结果与实际接收站预冷过程的现场测量数据进行了对比,CFD计算值与实测值比较相对误差可控制在7%以内,证明CFD预冷过程模拟完全可以用于接收站预冷程序合理性的判断和校核计算。     

隧道内液化天然气管道泄漏火灾温度场的数值模拟

以某实际液化天然气（LNG）输运工程为例,采用计算流体动力学方法,建立隧道内LNG管道泄漏火灾的数学模型,分别以3种不同的泄漏情况对LNG泄漏火灾流场进行了数值模拟计算,得到了3种不同泄漏强度的LNG火灾温度场的实时分布情况,并分别对其火灾温度场随时间的变化及危险性进行了分析。结果表明：泄漏强度最小的情况下,火灾发生后隧道温度升幅不大,温度变化幅度平缓,危险性相对较小;泄漏强度居中的情况下,火灾发生后隧道内温度变化幅度较大,变化趋势较为剧烈,危险性显著增加;泄漏强度最大的情况下,火灾发生后隧道内温度是3种情况中最高的,且隧道内会出现烟气堆积的情况,十分危险,应着力避免此类事故的发生。     

SCV蛇形换热管内超临界LNG传热特性数值模拟

LNG沉浸式汽化器在液化天然气接收站应用广泛,管内超临界LNG的传热特性对SCV运行有重要影响,为此,建立了单根蛇形换热管内LNG流动传热过程的数值计算模型。分析了管程压力、热通量、入口速度及物性变化对管内流体温度与局部传热系数的影响规律。计算结果表明,局部传热系数沿流动方向呈先增大后减小的趋势,并在准临界点附近达到峰值;由于二次流现象,传热系数在弯管处发生突变。在操作压力范围内,压力越大,局部传热系数峰值越小;热通量越大,局部传热系数峰值越早出现,峰值过后系数下降越快,出现传热恶化现象;而入口速度越大,局部传热系数越大,其峰值出现位置越靠后。该数值模拟结果可为LNG沉浸式汽化器的设计提供参考。     

柱面密封气膜动压效应模拟及试验

航空发动机柱面密封常因动压不足导致浮环碰磨而破裂。据此利用Fluent软件对现役柱面无槽气膜和螺旋槽气膜两种模型进行了流场动压数值模拟,并进行试验验证。研究结果表明:对于无槽气膜模型,增大偏心率、转速和压差,密封动压效应增强。偏心率和压差的增大会提高模型泄漏率,但转速的改变对模型泄漏率的影响很小;对于螺旋槽气膜密封,增大偏心率、转速和压差,气膜浮升力提升。随偏心率和压差的增大,模型泄漏率随之升高。综合以上两条结论可得,转速是影响泄漏率的次要因素;螺旋槽模型相对无槽模型,动压效果好,泄漏率小,相同工况下具有更好的动压效应,此研究对于研发更优的柱面密封结构有重要参考意义。     

利用液化天然气冷能的朗肯循环与联合法发电系统流程的工艺模拟与对比分析

液化天然气(LNG)在再气化过程中具有巨大的冷能利用价值。目前回收LNG冷能的诸多方法中LNG冷能发电是最有可能大规模利用的方式,同时也是技术较为成熟的方法。在保证天然气入网压力及膨胀机最大承压的条件下,通过HYSYS流程模拟软件对以丙烷为工质的朗肯循环、天然气直接膨胀与朗肯循环相结合的联合循环进行流程模拟,并根据模拟得到的过程参数和输出功进行对比分析,总结了两种循环的特点和发电收益。如果以年蒸发量为150万吨、年工作小时为8000 h的LNG接收站作为分析的基础,并以工业用电价格0.55元·(kW·h)^-1计算,联合法的年发电收益将比朗肯循环法多487万元,以此可以作为两种循环流程经济性分析的基础,为流程全面的经济性分析提供可靠的依据。     

大型液化天然气储罐内液体内分层和翻滚影响因素分析

液化天然气（LNG）的储存温度和组分的变化都会引发诸多问题,如分层、翻滚、蒸发等。基于双扩散理论和黏性流体方程,建立了紊流态LNG分层和翻滚演变的数学模型。模型的模拟计算结果可以直观地看到LNG分层和翻滚演变过程。模拟结果表明,LNG的分层是产生翻滚现象的根本原因,储罐内LNG受热后的热边界层的流动是产生翻滚的直接原因,利用紊流态LNG分层与翻滚演变模型对影响LNG分层、产生翻滚的各种因素进行了分析,得出当漏热强度超过30 W·m^-2后,改变漏热强度,对翻滚现象的产生时间影响不大;当储罐的充满率均为70%时,储罐的容积越大,储罐内的LNG分层发生翻滚的时间越长。为预防LNG储罐发生翻滚的各种措施提供了理论依据。     

不同浸润性冷表面上水滴碰撞结冰的数值模拟

对冷水滴撞击不同表面时的动力学行为和相变过程进行了模拟。通过耦合VOF和Level-set方法追踪气液自由界面,结合焓-孔隙度相变模型,模拟水滴撞击冷表面的动力学行为及相变特征。选取亲水（接触角30°）、疏水（接触角114°）和超疏水（接触角163°）3种典型浸润性的表面,计算了多种壁温条件下的水滴撞击结冰过程。结果表明提高表面疏水性,将减小水滴与冷表面的接触时间和接触面积,降低水滴内的相变速率,延缓水滴结冰的时间。在表面温度高于-15℃时,超疏水表面可以避免冷水滴的冻结黏附,保持表面洁净。将模拟得到的最大铺展直径、回缩速率以及冻结情况,与已有实验结果进行对比验证,表明了模拟方法的有效性和准确性。     

竖直射流火撞击障碍管道数值模拟分析

当前对于竖直向上屏障射流火的研究大多集中于顶棚射流,对于竖直向上射流火羽流撞击管道的研究相对较少。为研究竖直向上射流火羽流撞击管道的特征演化行为,基于燃烧学及流体力学基本原理,运用Fluent数值模拟软件,通过控制变量法对不同热释放速率、障碍管道直径及管壁-火源间距因素进行探究。研究表明障碍管道直径和管壁-火源间距对火焰高度和宽度均有一定程度的影响,且得到了基于Froude数的无量纲火焰高度表征模型。     

竖直射流火撞击障碍管道数值模拟分析

当前对于竖直向上屏障射流火的研究大多集中于顶棚射流,对于竖直向上射流火羽流撞击管道的研究相对较少。为研究竖直向上射流火羽流撞击管道的特征演化行为,基于燃烧学及流体力学基本原理,运用Fluent数值模拟软件,通过控制变量法对不同热释放速率、障碍管道直径及管壁-火源间距因素进行探究。研究表明障碍管道直径和管壁-火源间距对火焰高度和宽度均有一定程度的影响,且得到了基于Froude数的无量纲火焰高度表征模型。     

注塑充填过程变厚度截面速度压力场数值模拟

采用有限元法,对注塑充填过程中“凸”型和“刀”型塑件截面的速度场和压力场进行数值模拟。通过结果分析得出：广义Hele-Shaw流动假设在熔体前沿部分不合理,在塑件截面突变处Hele-Shaw假设也失效,尤其在突变的较宽截面处误差更大。