复杂天然气管网系统工艺参数研究

通过对复杂树枝状输气管网系统工艺参数的研究，使在考虑管网本身技术先进性的前提下，复杂天然气管网的设计在经济上达到节约投资、增加效益。在设计中采用最优化技术，将问题分解成管径优化和压气站优化两个可顺序求解的子问题，建立两个子问题的数学模型，并详细阐述了模型的求解方法，同时还研制开发了复杂枝枝状干线输气管网系统的优化设计软件。设计结果使管网投资费用最低，管径、壁厚、压气站压比等工艺参数配置最优。最后通过实例计算，验证了理论上的正确性以及在工程上的实用性，可为管线的规划设计，可行性研究以及经济评价提供依据，对其它优化研究也具有一定的启发性和参考价值。     

虚拟仿真实验系统在暖通空调管网设计实验教学中的应用

采用虚拟仿真实验技术实现空调/供暖冷热水系统的闭式循环管网水力工况模拟,并输出模拟结果水压图和不平衡率。在管网水力工况分析实体实验的基础上进一步提升学生对管网形式、调节方法的理解,明确设计过程中各参数的含义和对管网运行效果的影响。虚拟实验系统在教学中的应用,降低了教学成本,提升了暖通空调冷热水系统的设计能力和分析能力。     

Raney-Ni催化剂上去氢芳樟醇催化加氢反应动力学

采用Raney—Ni催化剂在间歇高压釜中进行了去氢芳樟醇液相催化加氢反应动力学研究．通过测定去氢芳樟醇催化加氢过程中去氢芳樟醇、芳樟醇和二氢芳樟醇浓度随时间变化的c～t曲线，获取去氢芳樟醇催化加氢制备芳樟醇反应中各步反应的级数、速率常数和活化能等动力学参数．结果表明，去氢芳樟醇催化加氢时，对去氢芳樟醇和氢压均呈一级反应；中间物芳樟醇继续加氢形成二氢芳樟醇时，对芳樟醇为零级反应而对氢压为一级反应．在此基础上建立的去氢芳樟醇催化加氢制备芳樟醇的各步反应的动力学方程，并对动力学方程进行验证．     

改进粒子群神经网络融合有限元分析的铸锻双控动态成型多目标优化

针对铸锻双控成型过程中多工艺参数的优选问题,提出一种改进粒子群算法优化神经网络融合有限元分析的成型工艺参数优选方法。首先根据成型工艺的特点,以金属液浇注温度、模具预热温度、充型速度、铸锻压力、保压时间5个工艺参数为输入因素,以铸件重量、表面缺陷、抗拉强度3个参数为输出指标,采用正交拉丁超立方设计进行试验,并将所得工艺参数作为训练样本,通过神经网络构建影响因素与优化目标间的非线性函数关系。再以神经网络的输出误差值作为粒子适应度,并采用改进粒子群算法优化BP神经网络的权值和阈值,构建工艺参数预测模型进行多参数寻优。通过CAE有限元仿真验证表明,该方法能够准确地获得成型过程中的最佳工艺参数组合。研究结果可为铸锻双控过程的工艺参数调整与优化提供参考。     

给水管网中细菌再生长的研究

利用实验室建立的模拟给水管网系统和现场试验，对管网中细菌的再生长现象进行了调查，研究了作为水生物稳定性评价指标的生物可同化有机碳（AOC）在给水管网中的变化，结果表明：AOC在给水管网中的变化受余氯和细菌活性的双重影响，其浓度一般随管网延伸而先减少后增加，氯化消毒对细菌有灭活作用，运用纳滤技术，并以砂滤、臭氧活性炭组合工艺为预处理工艺，对水中的细菌取得了良好的去除效果。     

前筒挤压成形方案分析与参数优化

为获得较好的前筒成形效果,对前筒的挤压成形方案及工艺参数进行研究。利用实际生产加工经验和理论对前筒的5种挤压成形方案进行对比分析,得到最优方案; 利用DEFORM-3D软件对最优方案进行实际加工过程的仿真,并以正交试验进行数据处理分析,获得最佳工艺参数。分析结果表明,第5种方案最优,即在压形时,将小端挤出26 mm,在复合挤压时将内孔挤出7 mm深度。仿真结果显示:压形过程中的最佳工艺参数是摩擦因数0.15、成形速度10 mm/s、凹模的硬度63 HRC; 复合挤压过程中的最佳工艺参数是摩擦因数0.08、成形速度10 mm/s、凸模的硬度63 HRC。本研究对前筒的实际生产加工具有一定指导意义,也可为其他前筒类零件的生产加工提供参考。     

汽油混氢内燃机稀燃性能的仿真研究

在进气混氢体积分数为0、1%、3%和6%的条件下进行了汽油混氢发动机在低速、低负荷以及稀燃时的内燃机台架试验.根据试验得到的不同工况下发动机的缸压、进气流量及平均有效压力等数据对基于AVL Boost软件所建立的汽油混氢内燃机仿真模型进行了标定.利用该模型对相同进气压力、不同混氢体积分数和不同过量空气系数的条件下汽油混氢内燃机的稀燃性能进行了仿真.结果表明,混氢对稀燃时发动机低速、低负荷工况的燃烧过程改善效果较为明显,随着混氢体积分数的增加,稀燃时发动机指示热效率和做功能力均有所提高.相同混氢体积分数下,随着过量空气系数的增大,缸压峰值降低,缸压峰值所对应曲轴转角位置推迟.稀燃时,混氢后发动机火焰发展期和传播期明显缩短,缸压峰值升高且缸压峰值所对应的曲轴转角也有所提前.     

微粒子喷丸单颗粒冲击的因次分析与仿真研究

为了研究微粒子喷丸(喷丸直径0. 02～0. 20 mm)的工艺参数对靶材、残余压应力层深度和表面粗糙度的影响,应用因次分析技术,在微粒子喷丸单颗粒冲击条件下,推导出3个无量纲关系式,建立靶材残余压应力层深度、表面粗糙度、弹痕直径与微粒子喷丸工艺参数(材料、直径、速度)之间的联系。为求解无量纲关系式中的待定量,采用5种靶材、2种喷丸材料、3种喷丸直径、3种喷丸速度组成13组样本,应用ANSYS/LS-DYNA软件对13组样本进行仿真试验,根据仿真结果求解出3个无量纲表达式中的未知量。     

计算机辅助设计动态给水管网模型

给水系统的动态分析、模拟的问题在设计和管理过程中十分重要，运用计算机建立给水管网动态模型不但能完成静态的数据分析和系统设计，还可以实现对水给管网的动态分析和仿真，实时地获取管网系统在不同从水需求以及极端用水条件下的状况，作者还讨论了国内现有的管网模型和应用情况，并详细介绍了国外专业软件WaterCAD的先进技术。     

钢铝板材压-胶复合连接性能

为提高钢铝混合轻量化车身结构中钢和铝异种材料的连接性能,对钢铝板材的压-胶复合连接技术进行仿真与实验研究.以A5052铝合金板和Q235钢板为被连接件,环氧树脂为胶粘剂,采用内聚力模型模拟胶层的失效行为,建立压-胶复合连接的剪切和剥离仿真模型.在实验验证仿真模型有效性的基础上,基于响应面近似模型对连接工艺参数进行多目标优化,得到关于剪切强度和剥离强度的Pareto前沿解集以及各参数的优化组合.结果表明:优化解集中的多个工艺方案均能保证连接点剪切强度在9 400 N以上,而剥离强度均在700 N以上.实验证明钢铝板材压-胶复合连接强度比无胶单独的压力连接提高一倍以上,且可以达到同条件下钢板焊接拉伸强度的80%左右.     

管输天然气输配波动问题与影响因素研究

针对高压管输天然气在阀门启闭瞬间产生的水力波动、不稳定流动等现象,以湖北某天然气门站为例,在已知天然气管网等相关设备参数的基础上,探究考证此现象对天然气管网安全的影响。一方面,通过力学方程对产生水力波动的天然气控制体进行受力分析,推导求解出最大的水力扰动压强约为0. 093 MPa;另一方面,利用模拟软件RealPipe-Gas对水力波动过程进行仿真模拟,确定扰动压强大致为0. 06～0. 09 MPa。采用控制变量法,模拟不同变量工况下流量、管网压力、管径对波动大小的影响,分析水力波动对系统造成的影响,并给出了减轻波动的相应措施。     

High Purity Hydrogen Production by Metal Hydride System:A Parametric Study Based on the Lumped Parameter Model

The simulation of hydrogen purification in a mixture gas of hydrogen/carbon dioxide (H2/CO2) by metal hydride system was reported.The lumped parameter model was developed and validated.The validated model was implemented on the software Matlab/Simulink to simulate the present investigation.The simulation results demonstrate that the purification efficiency depends on the external pressure and the venting time.An increase in the external pressure and enough venting time makes it possible to effectively remove the impurities from the tank during the venting process and allows to desorb pure hydrogen.The impurities are partially removed from the tank for low external pressure and venting time during the venting process and the desorbed hydrogen is contaminated.Other parameters such as the overall heat transfer coefficient,solid material mass,supply pressure,and the ambient temperature influence the purification system in terms of the hydrogen recovery rate.An increase in the overall heat transfer coefficient,solid material mass,and supply pressure improves the hydrogen recovery rate while a decrease in the ambient temperature enhances the recovery rate.     

外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理

为了研究外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理,通过深海压力舱小比例模型试验,测得钢管试件发生屈曲失稳时的压力和变形形态. 利用有限元软件ABAQUS建立管道的三维数值模型,模拟外压作用下完好无损管道和腐蚀缺陷管道的准静态屈曲失稳过程,得到钢管的压力-直径变化曲线和变形形态,与试验结果吻合良好. 采用建立的数值模拟方法,分析管道长度、径厚比、初始椭圆率、钢材等级、钢材应变硬化特性和缺陷几何尺寸等因素对腐蚀缺陷管道屈曲失稳的影响. 结果表明,初始椭圆率、缺陷几何尺寸、钢材应变硬化特性是深海腐蚀缺陷管道标准化后失稳压力的主要影响因素,管道长度、径厚比、钢材等级对标准化后失稳压力的影响相对较小.     

空调与热水供热管网数值仿真

运用迭代法对空调与热水供热管网进行数值仿真．对管网数值仿真中独立回路的选择、水温变化时密度的计算、热压的计算、水泵特性曲线的模拟等均提出了有效的解决方法．     

高静水压力作用下深海油气管道的局部屈曲

以有初始缺陷的厚壁钢管为研究对象,开展外部高静水压力作用下管道结构的模型试验和有限元数值模拟分析. 通过在压力缸内泵入水的方式对钢管试件施加均匀外部压力,测得钢管发生局部屈曲时的压力峰值. 基于ABAQUS软件,数值模拟分析试验钢管在静水压力作用下的屈曲和后屈曲行为,得到钢管的失稳压力和屈曲后的形态,与试验结果相比吻合较好. 利用建立的数值模拟方法,分析不同材料性能、径厚比和初始椭圆率对钢质管道屈曲的影响. 结果表明：材料硬化系数较大的管道,失稳压力较大;随着初始椭圆率的增加,管道的失稳压力显著减小;对于深水或超深水油气管道的屈曲失稳压力,国外规范的计算公式偏保守,而且不能解释不同材料硬化系数的影响.     

含沟槽缺陷铜镍合金管爆裂压力计算

为了准确评价铜镍合金管存在沟槽缺陷时的爆裂压力,建立了爆裂压力预测公式,进行了爆裂过程的数值模拟,确定了修正函数,进行了静水压爆破试验。数值模拟与试验结果均表明:DNV标准与数值模拟结果误差随腐蚀深度增加先减小后增大,依靠含缺陷深度参数的修正函数建立的预测公式可以有效预测铜镍合金管爆裂压力,试验证明公式准确性较高;对比爆破试验裂口形貌,管道在仅受内压状况下爆裂过程的数值模拟效果较好;管道在剩余壁厚较薄时表现为塑性断裂,剩余壁厚较厚时表现为脆性断裂。爆裂压力的研究可为科学维修舰船管路提供理论依据,对指导管路状态评估有重要意义。     

热压对住宅厨房集中排烟道排烟能力的影响

主烟道横截面积一定时,采用数值模拟方法模拟并分析了热压对12层住宅厨房等截面排烟道系统排烟能力的影响. 结果表明:随着室内外温差的增大,热压的积极作用更明显,主烟道出口处排烟能力更高,主烟道内压力分布更趋向均匀.     

爆炸荷载作用下部分埋置结构响应的数值模拟方法

为了比较不同的数值模拟方法进行动力响应分析的优缺点,采用爆腔内壁施加经验压力和高爆炸药材料模型(ALE算法)模拟爆炸荷载,分析了部分埋置结构的动力响应．结果表明:爆腔内壁施加经验压力时程模拟爆炸荷载的方法与Lagrangian算法模拟爆炸荷载的方法所得的数值结果相近,但其计算精度低于ALE算法, Lagrangian算法和ALE算法相比,所需计算工作量较少,爆腔内壁施加经验压力模拟爆炸荷载的方法在实用性上具有一定的优势．     

1000MW机组高位布置排汽管道内湿蒸汽的数值模拟

排汽管道是空冷岛重要的系统和部件,其管线布置方式是否合理,管内压降及蒸汽流量分配均匀性是否满足设计和使用要求,影响到空冷凝汽器的运行效率和冬季的防冻维护,是直接关系到发电机组经济运行和安全的大问题。应用Ansys、Fluent等计算流体力学软件对某1000MW直接空冷机组高位布置排汽管道内的湿蒸汽进行了数值模拟,并对模拟结果进行了简要分析、研究。为直接空冷机组排汽管道的设计选型提供了参考依据,并对直接空冷机组排汽管道的进一步优化设计提供帮助。     

汽车消声器的流场和压力损失分析

采用CFD软件Fluent对两种不同结构形式的双扩张腔消声器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟,研究相应的压力损失随入口流速的变化趋势。结果表明,双扩张腔消声器内部流场非常复杂,中间连通管的位置和数量对消声器内气体的压力损失有很大的影响,双连通管消声器内的压力损失比单连通管的要大。