精密播种机田间植株分布动态仿真

建立了精密播种机接输种管后田间植株分布的动态模型。建模过程中考虑了种子与输种管的碰撞,引入了综合摩擦系数分析输种过程,可提高模型预测田间株距分布精度。最后通过田间试验对仿真结果进行了验证。     

原油热输管道的最优运行模型

以降低原油热输管道的运行费用为目的，分析了原油加热管道在在稳态进行过程中运动费用的主要构成，以原油热输过程中的单位热力费用与单位电力费用之和即单位能耗费用作为目标幽数，给出了原油热输管道最优运行的一个新经济模型，该模型全面考虑了原油温度沿管线的真实分布对原油热力特性和流体动力特性的影响以及输率对泵效的影响因素，实例计算表明，该模型对影响因素反映比较全面，准确，收敛速度比较快，数值稳定性比较好并使计     

多起伏大高差油气混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究

采用OLGA软件建立了某油气混输管道几何模型,研究了管道停输和再启动过程中的瞬态流动规律。首先,分析了管道稳态运行时沿线温度、压力和持液率的分布特点,确定了沿线温度最小值所处位置及压力最大值所处位置,分析了环境温度和停输时间对运行参数的影响,确定了可保证温度最低点处原油温度高于其凝点的安全停输时间。在实际运行过程中,停输时间不应超过安全停输时间,否则容易出现管道凝管、启动压力过大等问题,威胁管道的安全运行。     

径向间隙结构对油气混输泵性能的影响

以自主研发的YQH-100油气混输泵为研究对象, 采用Mixture混合模型和k-ε标准湍流模型, 通过在动叶片叶顶处加不同“裙边”形成的3种结构形式, 分别在含气率为0、0.1、0.3、0.5、0.7工况下进行数值模拟, 得出3种不同“裙边”结构下油气混输泵的性能曲线。从曲线中可以得知:第2种方案(“裙边”加在叶片背面)下油气混输泵的性能优于其他2种方案, 且该方案下油气混输泵的扬程和效率较原模型分别提高了1.92 m和0.34百分点, 也使得气体分布更加均匀, 因此该研究可为油气混输泵径向间隙结构的设计提供一定的参考。     

输油管线感应加热器的有限元模拟及其参数设计

我国大部分原油粘度高、含蜡多,常温下会凝固,长距离管输需采用加热输送。根据输油管线的特点,建立了适合于有限元数值模拟的计算模型。通过大型有限元商业软件OPERA对感应加热过程进行了模拟计算,得出涡流在钢管中的分布规律,以及稳态情况下管道中温度的分布规律。根据不同电流参数和线圈参数对感应加热效果的影响,提出了一种实际工程中感应加热器工艺参数的设计方法。     

精密播种的统计模拟探讨——微型计算机模拟精播过程

研究种子和植株分布是播种精度理论的重要组成部份,是农业生产中作物裁培规划及机具选择的依据,也是播种机设计方案最优化的基础。本文是应用微型计算机来研究精密播种的种子分布予测。基于对精密播种台架试验粒距误差形成的分析,认为播种过程可分解为“充种”和“投种”两个阶段(研究田间植株分布时还包括“出苗”阶段),并提出了精播台架试验的统计模型。根据1500个实测粒距的统计特性,应用蒙特卡洛法在微型机上模拟了5000个粒距,模拟与实测的排种精度指标基本相符。从而证明了,统计模型和蒙特卡洛法可作为研究精播粒距分布的一种手段。     

停输对顺序输送管道混油影响的PHOENICS模拟

在紊流模型基础上, 建立了顺序输送混油新的模型,并利用PHOENICS软件对停输前后混油段浓度分布进行了数值模拟,给出了混油浓度变化图象和曲线.研究结果表明:在竖直管道顺序输送过程中密度差对层流边界层的影响会表现的比较明显且大于粘度差的影响.同时也验证了停输时,密度大的油品在管道下方所形成混油段长度无明显增大现象且小于油品以相反的方向输送时所形成的混油段长度.研究结果对于减少停输工况下的混油与停输再启动混油界面的跟踪与切割具有理论指导意义.     

半锥角与螺旋轴流式混输泵性能间关联性研究

以自主研发的YQH-100螺旋轴流式油气混输泵的单一压缩级为研究对象,采用Mixture混合模型和标准k-ε湍流模型,对混输泵动、静叶轮毂半锥角为4.08°至12°的9种方案,在含气率为0、10%、30%、50%、70%的5种工况下进行数值模拟,因模拟结果相近,本文选取混输泵轮毂半锥角为4.08°、6°、8°、10°、12°的5种方案下的模拟结果进行阐述。结果表明:随着轮毂半锥角的增加,动叶扬程先降低后升高,静叶水力损失不断增大,混输泵扬程呈现先下降后升高再下降的过程,轴功率逐渐下降,效率逐渐升高; 不同轮毂半锥角的混输泵在各含气率下,扬程最大差值平均为3.04 m,效率最大差值平均为7.24%;半锥角增大动叶出口回流量减少,动叶内气相分布更加均匀,静叶流道内旋涡增多。     

摩擦纺凝聚区内的纤维分布对成纱质量的影响

本文对不同输棉管道时凝聚区内的纤维数量分布进行了理论分析和实验验证。实验表明,输棉管道形状不同,凝聚区内纤维数量分布、成纱质量亦不同。本文通过对凝聚区内纤维数量分布进行测定,找到了成纱质量良好的输棉管道参数,从而为进一步改善摩擦纱质量,提高可纺支数提供了一种可供借鉴的方法。     

基于PHOENICS的原油顺序输送管道混油数值模拟

建立了原油顺序输送混油模型,利用PHOENICS软件进行了数值模拟,并得出了混油浓度变化图象和曲线.表明在原油管道顺序输送过程中粘度差的影响,给出了不同管道倾角条件下浓度场的分布;同时也验证了停输时,密度大的油品在管道下方所形成混油段长度无明显增大现象且小于油品以相反的方向输送时所形成的混油段长度.研究结果对于减少停输工况下的混油与停输再启动混油界面的跟踪与切割具有理论指导意义.     

埋地热油管道停输三维非稳态传热过程的数值模拟

针对埋地热油管道停输过程进行研究,结合有限差分法和有限容积法建立埋地热油管道正常运行及停输过程的非稳态传热模型,考虑了管道正常运行及停输过程中管内原油粘度,密度,比热,导热系数随温度的变化关系,同时考虑了停输过程原油凝固潜热对温降的影响,地表温度采用周期性边界条件,数值模拟了埋地热油管道运行至第二年3月末停输温降过程。研究表明,随着停输时间的延长,管道沿线各截面处管内原油固化过程各异且土壤温度场变化明显,确定合理停输时间,为管道安全启动提供理论指导。     

短TCP数据流传输时间的建模

推导出短TCP数据流传输时间的一个新模型。该模型是在考虑传输通道丢失率和超时后的慢启动过程的条件下,利用随机点过程理论推导出的,并使用在互联网上实测统计方法对该模型进行了验证,该模型对分组丢失率的适合范围广,与互联网实际TCP数据流传输情况能很好地匹配。     

架空原油管道停输期间温降及原油凝固界面推进

由于架空原油管道没有土壤的蓄热来减缓管内原油的热散失,架空原油管道的温降过程往往成为决定整条管道允许停输时间的关键。根据原油温度划分管内原油为纯液油区、凝油区和纯固油区,并假设凝油区以已凝固原油、固体骨架和液态原油为填充相的多孔介质区域,该区域随着温降过程向管心推移。考虑了凝固潜热和空气横掠管道对流换热对原油温降过程的影响,建立了空气、管道与原油相互耦合的传热模型,并进行了数值模拟,数值结果表明停输前期管内原油的温度整体下降较快;在停输中后期,由于凝固潜热的释放,凝油厚度增加使得热阻增大,大大减缓了原油温度的降低;对流换热系数沿管道周向分布不均,导致管内原油温度周向分布不均和凝固界面中心偏离管道中心。     

保温层失效比例对热油管道安全停输时间的影响

针对热油管道的保温层由于特定原因而出现部分失效,进而导致在维修过程中安全停输时间难以控制的问题,结合有限容积法,建立了热油管道二维、非稳态模型。该模型考虑了凝固潜热的影响,对比分析了热油管在5种情况(即保温层未失效、1/8失效、1/4失效、1/2失效及全部失效)下的温降规律。在此基础上,运用SPSS软件,拟合了停输时间与热油的平均温度的关系曲线,最终确定了上述5种情况下的安全停输时间。研究结果表明,5种情况下管内热油温降规律基本相似,且安全停输时间分别为205、148、118、99和74h;由于凝固潜热弥补了部分散热损失,因此1/4失效和1/2失效情况下的安全停输时间差仅为19h。     

考虑叶顶间隙的螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性

为揭示叶顶间隙对螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性的影响,基于Rayleigh-Plesset方程的Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用SST k-ω湍流模型在不同空化阶段下对螺旋轴流式混输泵主流道内的空化特性进行研究,通过考虑叶顶间隙更为精准地揭示螺旋轴流式混输泵主流道的空化情况。结果表明:在叶顶处,除了流道内出现低压区和空泡外,在叶片吸力面表面也出现低压区和空泡分布;在临界空化阶段,叶轮进口以及叶片进口叶顶间隙处存在微弱的空泡分布;随着空化的发展,到断裂空化阶段,空泡分布区域由叶片压力面移动到叶片吸力面,说明叶顶间隙对混输泵主流道内的空化性能产生较大的影响。本文的研究结果可为螺旋轴流式混输泵空化性能的改善提供工程参考。     

油气水混输管路计算模型

油井产物大多含水,随着油田开采时间的增长,油井产物含水率逐渐增大,在集输管路中形成油气水三相混输。事实上,油气水沿管路共流过程中,特别是经油嘴、阀门等管件时受到剧烈扰动,混输管路的液相大都是原油乳状液。因此,在进行油气水混输管路的压降计算时,以乳状液的物性作为混输管路液相的物性,其中乳状液粘度计算中考虑了温度、剪切速率和含水率３种因素。根据油气水三相混输管路的特点,采用流型模型的研究方法解决油气水三相混输工艺计算问题。     

地面保温管道的安全停输时间计算

根据管道热平衡原则和圆柱体温度分布公式,用准稳态方法探讨了地面保温管道的安全停输时间的计算问题。计算过程考虑了大气温度变化和起始停输时间点对安全停输时间的影响。计算结果表明：安全停输时间不仅与油品温度、大气温度有关,而且还与起始停输时间点有关;随着停输时间的延长,起始停输时间点对安全停输时间的影响逐渐减小;当油品温度提高到一定程度后,试图再以继续提高油品温度来延长安全停输时间效果不大,而且也不经济。     

水库细颗粒淤积物的重力驱动流动

为了模拟水库细颗粒泥沙的淤积分布和形态,参考河口浮泥的模拟方法,建立水库淤积物在自重驱动下发生的浮泥运动、固结的简化一维动力学模型,在空间上采用交错网格的有限体积法,在时间上采用二阶龙格库塔方法,以三峡坝前典型断面淤积形态为例进行试验性模拟;将一维水沙输移数值模型与所建模型结合,较成功地模拟了三峡坝前段的淤积总量和分布.结果表明:该模型能够模拟水库细颗粒淤积物的流动和汇集过程;淤积物的固结速率对淤积分布影响较大.模拟结果从动力学机理上解释了水库细颗粒泥沙淤积形态的成因.     

植被作用下的弯曲复式河槽漫滩水流2维解析解

研究植被作用下的弯曲复式河槽流速分布对于确定其过流能力、泥沙输移、河床变形、滩岸保护有着十分重要的作用。作者研究了有植被的弯曲复式河槽中的垂线平均流速横向分布问题,在动量方程中加入滩地植被引起的拖曳力项,并考虑弯曲主槽和二次流的影响,采用3种不同的紊流扩散项积分方法,得到了3种计算模型。运用英国FCF弯曲复式河槽试验资料对模型进行验证,结果表明,在不同区域选取合适的二次流系数K比仅考虑主槽中的K值能更好地预测流速分布;滩地种植植物后,主槽中的K值明显增大;3种模型的预测结果在滩地上基本相同,主要差别出现在主槽区和掺混区。通过比较分析不同模型的计算误差,得到了计算结果最优的模型。     

管输减压渣油热转化动力学常数的测定

在 4 0 0～ 5 0 0℃温度范围内 ,利用升降温度快、控温平稳的特制ZP -II型重油热反应评价装置 ,对管输减压渣油进行了热反应试验。利用气相色谱分析裂化气的组成 ;液相反应产物通过色谱模拟实沸点蒸馏分析 ,以30℃的馏程范围划分成窄馏分 ;利用索式抽提对残渣油的缩合产物进行分析。假定裂解和缩合反应均为一级反应且反应产物不参加二次反应 ,不考虑缩合反应的连串过程 ,假定缩合产物为甲苯不溶物。通过开发的重油热裂解产物分布模型和编制的模型软件 ,得到了管输渣油热反应模型参数 ,由相关系数R检验结果表明 ,关联出的模型常数具有较好的相关性 ;由F检验可看出 ,关联的模型常数置信度在 99%以上。偏差分析表明拟合结果与实验数据吻合较好。在转化率较低时 ,该结果可以用来预测管输渣油裂解及缩合反应行为。