集输管道弯管内油水两相流压力变化数值模拟

油水两相混合流动是集输管路中经常遇到的现象,研究压力变化规律对集输管道的设计和运行有重要意义。采用VOF模型,在不同含水率和流动速度条件下对油田地面集输管道弯管处的油水两相流进行了数值模拟。对计算结果进行分析的结果可知,两相流的含水率和流动速度对弯管处的压降有很大影响;弯管内两相流的压降随含水率的增大而增大;在弯管内壁压力减小的同时速度增大,在外壁压力增大的同时速度减小;增大流速时,高含水率的油水两相流的压降先减小后增大。     

H型翅片管束空气流动及换热特性

为了对不同排列方式的H型翅片管进行数值分析,建立不同布置方式下H型翅片管束流动及换热数值模型,获得两种典型布置下的流动及传热特性变化规律。结果表明,H型翅片特殊沟槽结构使背风侧形成纵向冲刷流场,存在明显的三维流动特征,使得其具有自清理、不易积灰的功能;错排翅片基管传热系数大于等间距排列的基管,并且随速度增大,换热效果差异越明显;管束行距对翅片管传热系数的影响明显大于列距的影响,管束行距增大,引起流道内空气平均速度下降,传热系数降低,流道损失减小。     

FWD动载下的横观各向同性路基动力响应分析

利用有限元分析原理,建立基于横观各向同性路基的三维仿真模型,分析在落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)脉冲动载作用下路基表面的弯沉,及不同深度处力学指标的变化,讨论土基材料横观各向同性对力学指标的动力响应影响.结果表明,路基弯沉峰值随距荷载中心点距离的增大而滞后,荷载中心点与距荷载中心200 mm处传感器点的滞后幅度最大(为60%);弯沉值随水平模量的增大而减小,最大减小幅度为21%;路基所受应力随深度的增加而减小,最大减小幅度为67%;水平模量的增大也会减小应力值,最大减小幅度为28%.落锤式弯沉仪能较好模拟车辆移动荷载状况,反映实际路面受力情况,基于横观各向同性的土质路基,能有效地预测路基的使用性能.     

冷弯薄壁Z形钢梁的双向弯曲和扭转试验研究

冷弯薄壁Z形截面钢梁在实际工程中受到横向荷载作用时容易发生双向弯曲并且伴随扭转。为此,对跨中偏心集中荷载引起的双向弯曲和扭转联合作用下12根冷弯薄壁Z形钢梁进行静力试验。试验采用两种不同厚度、两种不同跨长的冷弯薄壁Z形钢梁,梁端为简支支座,在跨中施加平行于腹板的竖向集中力,并采用3种不同的偏心距,得到了试验钢梁的破坏形态、极限荷载、荷载-位移曲线。同时对试验钢梁进行了非线性有限元分析,分析结果与试验结果吻合。试验钢梁在跨中偏心集中力引起的双向弯曲和扭转联合作用下,截面发生扭转,同时上翼缘出现畸变屈曲,下翼缘出现局部屈曲。随着偏心距数值的增大,钢梁破坏时的极限荷载值明显降低,受弯承载力相应地降低。根据现行冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018—2002)的计算公式对试验钢梁的承载力进行了计算,得到的计算结果十分保守。     

基于机械导纳理论的方钢结构减振特性

应用机械导纳理论,推导了布设方钢的无限板在点激励作用下的振动响应方程,通过数值计算研究了不同的方钢布设方式对减振效果的影响。结果表明,单级方钢或多级平行方钢平板结构目标区的振动级落差随距振源距离的增大逐渐减小,远离振源靠近对称轴附近的目标区的振动有所放大;不平行方钢改变了平板振动对称分布的特性,改变方钢的不平行度可提高减振效果。     

近断层地震动记录中速度大脉冲及其影响范围

通过对不同断层距的台湾集集地震(1999年)和美国北岭地震(1994年)中强震加速度记录的统计分析和参数拟合,发现速度脉冲出现的频度随断层距的增大而减少的规律比较明显.当断层距大于40 km时,出现速度脉冲的频度很小,速度脉冲的影响通常可以忽略不计.脉冲峰值随断层距增大而衰减的规律也很明显,无论是集集地震还是北岭地震,峰值速度(vg)和速度脉冲的峰值(vp)随距离的衰减总体都是较快的,N-S方向的衰减尤为明显.     

高强混凝土复合受扭构件钢筋应变及极限扭矩的试验研究

针对我国目前高强混凝土在实际工程中应用广泛,而国内外对高强度混凝土复合受扭构件的研究较少,对其钢筋应变和极限扭矩等力学问题进行了研究.以轴压比、相对偏心距、偏心角和配筋强度比为参数,对14根高强钢筋混凝土压弯剪构件在单调扭矩作用下的性能进行了试验研究,探讨了纵筋和箍筋在扭矩作用下的应变规律及其影响因素,分析了各参数对构件极限扭矩的影响.试验发现,复合受扭构件的纵筋应变和箍筋应变,在扭矩作用下分别表现为4种不同的变化状态;在一定范围内,试件的极限扭矩随轴压比的增大而增大,随偏心距的增大而减小,随配筋强度比的增大而增大,但当配筋强度比增大到一定值后,极限扭矩呈不变的趋势.     

爆震弹近地动爆冲击波超压非致命特性研究

为了研究爆震弹近地动爆冲击波特性,运用AUTODYN软件仿真分析了某型64 mm爆震弹在不同运动速度以及不同距地高度下冲击波的衰减规律及非致命特性.研究结果表明:动爆条件对冲击波的增益效果整体上随距离的增加而逐渐减小;随运动速度的增大,超压值整体增益效果有所增加,对人员致伤效果可达严重损伤;随起爆高度增加,冲击波本身到...     

弯管处液液两相流空化腐蚀研究

在集输管线中,油水两相流经弯管时其速度和压力会发生变化,使弯管处的腐蚀程度增加,导致弯管因腐蚀而引起的事故频发。以水为离散相,通过RNG k-ε湍流模型和DPM模型相结合的方法,对管道中的流动状态进行数值模拟研究,得出了管道腐蚀随影响因数的变化规律,并采用Origin软件对模拟数据进行处理,运用正交试验法对数据进行了分析。结果表明,不同的管道参数对空化腐蚀速率的影响是不同的,其中管径的影响最大,水滴颗粒的质量流量、流体的入口速度、管道的弯曲角度次之,弯径比对空化腐蚀速率的影响最小。研究结果可对集输管道的设计和运行管理提供技术支持。     

弯径比对HTR-10内90°弯头中氦气流动特性的影响

10 MW高温气冷堆(HTR-10)直接利用蒸汽发生器内的90°弯头结构对氦气流量进行测量,为了保证反应堆的安全性与经济性,结合实验和数值模拟的方法研究了不同弯径比条件下90°弯头内流体流动特性。依据弯头内、外弧面压力分布的实验结果对CFD计算模型的可信性进行了验证,并针对高温气冷堆蒸汽发生器内的工况,计算了不同弯径比条件下90°弯头处氦气的流动特性。对比实验结果和CFD模拟结果可发现,当管道直径一定时,弯头内、外弧面的压力呈现明显的不均匀分布现象,弯径比越小,内、外弧面的压差越大,压力分布的变化速率也越快。对于相同弯曲角度处截面上的压力分布来说,弯径比越小,压力分布的变化速率越大。     

迪恩涡运动规律的数值研究

借助数值方法,在极坐标和笛卡尔坐标系下对迪恩涡运动进行了数学描述,在此基础上,以长500 mm、管径50 mm的90°弯管为例,从径向速度、轴向速度和速度环量3个因素出发,在不同的迪恩数下对弯管中迪恩涡的运动规律进行数值模拟.结果表明,径向速度在15°～75°截面上变化较小,而在入口和出口处则有剧增现象;轴向速度在整个弯管段呈近似波状变化;速度环量随迪恩数的增大呈近似抛物状变化.     

纤维拔出过程中纤维净距对基体受力影响的有限元分析

通过有限元软件ANSYS建立了不同纤维净距下纤维砼的有限元模型,模拟了在不同净距条件下两根纤维同时拔出时基体的受力情况,计算结果表明：纤维埋入基体的两端有剪应力集中的情况;在纤维净距较小时存在应力叠加现象,而当纤维净距增大到28 mm时,每根纤维周围基体的受力状态与单根纤维时基体受力状态基本相同。     

不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀试验

为研究不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀劣化规律,开展弯拉应力构件的氯离子浸泡侵蚀试验和无应力构件的盐雾侵蚀试验.基于氯离子质量分数、构件弯拉强度及弯拉应变等测试结果,研究了侵蚀时间、环境温度、应力水平、环境氯离子质量分数及侵蚀方式等因素对氯离子扩散特征和构件抗弯性能的影响.试验结果表明:浸泡环境中混凝土内部氯离子质量分数较盐雾环境高;试件内部氯离子质量分数随腐蚀时间、环境温度、环境氯离子质量分数及应力水平的增大而增大;氯离子扩散系数随应力水平和环境温度的提高而增大;在较低应力水平、较低环境温度和较短的侵蚀时间内,混凝土构件极限弯拉强度有小幅度上升趋势,然后随侵蚀时间的增长而衰减;混凝土构件的极限弯拉应变随各影响因素的增大而降低.研究结果可为钢筋混凝土构件在氯盐侵蚀环境下的耐久性评估及设计提供依据,具有一定工程实际意义.     

砂岩储层裂缝在水力压裂作用下扩展准则及其应用

为研究不同储层裂缝方向以及井网布置下的油田合理注水压力,基于多孔介质力学以及断裂力学理论建立了含共线裂缝岩体储层裂缝的扩展模型,以及注水压力的计算模型。文章结合头台油田扶余储层参数探讨了储层裂缝方位,注采井方位以及裂缝距注水井距离对注水压力的影响规律。研究结果表明：在给定的注采井方位下,当裂缝与最大主应力方向平行时,注水压力最小,随着裂缝与最大主应力夹角的增大,注水压力也逐渐增大,当裂缝与最小主应力方向平行时压力最大;注水压力随注采井方位以及裂缝距注水井距离增大而增大。为避免油井出现暴性水淹以及提高油田采收率,针对扶余储层给出了一个合理的注水压力范围值。本文研究结果与实际工程测井数据较吻合,因此对同类油田开发具有指导意义。     

多载荷作用下内压对烟风道安全性的影响

为研究大型圆形烟风道的加固肋设计选型规律,采用有限元数值计算的方法,在不同积灰厚度、不同加固肋型号、不同加固肋数量时,分析内压对电厂烟风道的强度和屈曲安全性的影响。结果表明,圆形烟风道的应力主要为主支座与道体接触区域,自重力是道体产生应力的主要原因。对于大直径烟风道,负压时道体应力大于零压和正压时的应力。直径越大,应力会随负压的增大而快速增大,负压管段不宜采用大直径管道。积灰厚度对道体应力的影响较小,积灰越多道体越不容易发生屈曲,考虑积灰的设计中应当校核无积灰时的屈曲安全系数。     

油煤浆输送管路弯管部位液固两相流流场的数值模拟与磨损预测

针对煤液化工业中的油煤浆管路,利用Fluent软件对90°弯管分别取3种不同管径、8种弯径比,进行了液固两相流流场的数值模拟,得到湍流状态下管内流体的速度分布.通过二次开发将磨损模型嵌入到Fluent软件中,实现了对弯管部位的磨损预测.数值计算结果表明:弯管与出口直管连接区磨损较为严重;同一管径的弯管,最大磨损速率随着弯径比的增大而减小;相同弯径比的弯管,磨损速率随着管径的增大而减小.不同管径弯管合理的弯径比不同,管径越小,合理的弯径比越大.     

气固两相流绕流H型翅片管流动及积灰特性的数值模拟

为评价锅炉尾部烟道烟气流过H型翅片管省煤器时的积灰特性,使用Fluent软件对气固两相流绕流H型翅片管进行了冷态数值模拟。对颗粒相的计算采用单向耦合模型,忽略固相对气相的作用,在给定进口速度及烟气颗粒相质量浓度条件下,得到绕流流场。计算结果表明:颗粒速度在H型翅片管迎风面呈M型分布;背风面呈W型分布。H型翅片管开缝既可提高迎风面驻点附近速度,增强轴向吹扫分流,又可增大背风面的回流扰动。这种速度分布特点使H型翅片管不易积灰。在此基础上,模拟了不同入口流速和颗粒质量浓度时的工况,计算结果表明H型翅片管在高速高质量浓度下工作效果同样较好。     

结构参数对Z型管内油气水多相流影响计算研究

管道中的局部构件可以起到改变流体速度和方向的作用,但同时受到流体的巨大的压力和冲击。通过CFD软件模拟了介质为油气水多相流的组合,管道模型为2个改变流体方向的局部构件加立管的Z型组合管道,分析了局部构件在不同弯折角度下,不同的立管长度和流体以不同的初始速度进入Z型管管壁压力的变化以及不同立管长度下的流型图,结果表明,弯管角度增大,弯管外径壁面受到流体撞击的压力减小,作用面面积增大。增加立管长度后,经过弯头的外径壁面压力值降低。且在管中易形成不易被排出管道的断塞流;增大流体入口速度,一定程度会使弯管外壁压力增大明显,在较大速度时增大流体速度,外壁压力变化不明显。     

上覆CRSS快速固化淤泥硬壳层厚度对淤泥地基承载特性的影响

复合型早强土壤固化剂（CRSS）具有快凝高强特性,利用自主研发的CRSS固化剂对表层淤泥快速固化并作为上覆硬壳层,通过模型试验研究不同上覆硬壳层厚度（3、6、9、12 cm）条件下硬壳层破坏形式、p-s曲线特性、弯沉盆形状以及土压力分布规律,在现有弯沉盆变形理论基础上,结合试验结果,对弯沉盆变形形状函数进行修正。研究结果表明：随硬壳层厚度增大,硬壳层破坏形式由对折破坏过渡到冲切破坏;硬壳层厚度越大,扩散作用越明显,极限承载力越高,沉降相应增大;与荷载板中心点不同距离的沉降位移可用弯沉盆形状描述,提出了修正的对数弯沉盆假设变形计算公式,比线性弯沉盆假设变形计算公式更合理;土压力从中心向外呈下降趋势,沿深度方向逐渐减小;随硬壳层厚度增大,土压力分布更均匀。     

不同倾角下悬链线立管数值模拟分析

为降低混输管严重段塞流带来的危害,须对其流动特性进行分析研究。以某水平下倾管⁃悬链线立管实验系统为研究对象,建立相关的数学模型、物理模型,运用CFD软件,模拟该种管型下的严重段塞流流动现象,分析了严重段塞流流动特性以及压力、速度、含气率变化特性。通过数值模拟得到了不同倾斜角度下的流型图、压力变化曲线及周期变化规律。分析结果表明,随着下倾管倾斜角度的增大,流型图的转换边界发生变化,形成严重段塞流所需的气相折算速度增大,形成间歇流所需的气相折算速度减小;严重段塞流压力最大值随倾斜角度变化较小,其周期则随倾斜角度的增大而减小,并呈指数函数变化。