大通径压裂封隔器及管柱研究

大通径压裂管柱能明显减少管柱摩阻,降低施工泵压,以及提高压裂作业效能。根据江汉油田的油井生产状况和地层特点研制的大通径压裂封隔器及管柱,能很好地与井下Ф88．9mrn油管（内通径76mrn）相配套,无须球座封。     

钻孔的流体密封机理及其影响因素分析

以流体力学、密封材料学和渗流力学等为基础，探讨了钻孔密封段的密封机理，得出了密封介质泄漏量的理论计算公式及其影响因素，并论述了密封圈的材料选择原则。在此基础上，设计加工了可变形弹性密封圈，并和普通胶圈进行了对比实验。结果表明，可变形弹性密封圈有利于提高钻孔的密封性，是一种较为理想的密封胶圈。     

单相机油介质在螺旋槽纹管中的流场数值模拟

根据螺旋槽纹管的特点,以机油为介质,建立了三维螺旋槽纹管的物理模型和数学模型;采用SIMPLE算法,数值模拟了单相机油介质在三维螺旋槽纹管中流动过程;紊流模型采用Realiable k-ε模型,揭示了油流在受到螺旋槽纹影响时的流动规律。通过数值模拟结果可知：螺旋槽纹管内机油换热主要通过加强壁面油流层附近流体的扰动,使管内换热得以强化;螺旋槽纹管与光滑管阻力损失系数比约为4,与实验数据很好地相吻合,可为优化以油为介质的换热器参数的设计、提高换热效率提供一定的理论依据。     

螺旋输送机设计中的一些技术问题探讨

本文分析了螺旋输送机每转内输送量的波动对计量精度的影响,介绍了等径变距螺旋和变径等距螺旋的变化规律,及设计计算方法,推荐采用等径变距螺旋作为计量螺旋或给料螺旋。介绍了螺旋叶片的经验展开方法。对充满系数、功率计算的常用数值和公式的不足之处作了分析。     

内置螺旋叶片转子换热管传热及污垢性能

在相同管长,相同管径及相同实验工况下,对内置螺旋叶片转子换热管和光管进行换热实验,研究了该两种换热管的传热性能,并对比分析实验后两种换热管的污垢沉积厚度,最后利用FLUENT软件研究内置螺旋叶片转子换热管和光管的z=290 mm、z=710 mm两处截面的污垢分布.结果显示:在同样的条件下,内置螺旋叶片转子换热管比光管具有更好的传热性能,前者的传热系数大约是后者的1.3倍左右;相对于光管螺旋叶片转子换热管的传热效果趋于稳定;螺旋叶片的换热管内部污垢沉积分布均匀,并且叶片转子两端区域的污垢沉积分布大致一样;光管内整体污垢分布不太均匀,同一截面处顶端污垢厚度明显大于底端;从光管的入口到光管的出口,颗粒的污垢沉积厚度逐渐增大.内置螺旋叶片转子换热管相对于光管具有良好的抗垢特性,提高了传热效率.     

螺旋槽管管内传热与流动性能的数值模拟研究

采用数值模拟方法对以空气为介质的7根螺旋槽管的传热及流阻性能进行了计算,并与圆形光滑管进行了比较.分析了螺旋槽管强化传热机理,发现其场协同程度得到改善是其传热得到强化的主要原因.同时还分析了管内Re数、槽深e、节距p以及滚球半径r对螺旋槽管换热与流阻性能的影响,结果表明:在相同流量下,节距一定时,槽深越深,换热效果越好,同时阻力也越大;槽深一定时,节距越小,流体边界层分离作用越明显,管内换热越强,流动阻力也随之增大;滚球半径对传热影响比较小,但是对流动阻力的影响却比较大.     

硬齿面刮削力的研究

本文采用全玉璋等研制发明的新构形法硬质合金刮削滚刀(国家发明专利87106262.3),对刮削硬齿面时的刮削力特性进行了研究,首次建立了该种刮削滚刀的刮削力数学模型,揭示了刮削力的特性。     

快开式压力容器异型密封圈有限元分析

密封圈依靠弹性体材料的弹性在初始装配过盈量或预加载荷的作用下实现自密封.为了解决密封圈在快开式压力容器中的泄露问题并改善丁晴橡胶密封圈的抗疲劳破坏性能,采用有限元的方法对快开门的结构进行简化并对其不同间隙、不同硬度的情况进行分析.首先建立几何简化模型,其中材料模型采用Mooney-Rivlin模型,再分别对硬度为60、70、80、90和间隙为2mm、3mm、4mm的模型进行有限元分析.结果表明：材料的硬度越大,密封圈的变形量越小,硬度为70时的最大等效应力最小,为10.917 MPa;间隙越大,密封圈挤入间隙的体积越大,间隙为2mm时丁晴橡胶的最大等效应力最小,为11.418MPa.综合考虑丁晴橡胶的变形回弹、老化、疲劳破坏等因素,选取合适的硬度为70Hr,合适的间隙为2mm,在此条件下,既能解决密封圈泄漏问题又能改善它的使用寿命.     

水压试验机密封装置的设计与计算

使用水压机对焊管进行压力试验的有效性,关键在于水压机密封装置技术的先进程度通过对不同类型水压机密封装置的对比,设计出性能更优的密封装置——聚氨酯端面密封装置该装置采用新型优质密封圈以及新型端面密封结构,提高了设备的密封性和可靠性．     

倾斜螺旋片强化的套管换热器数值模拟

为了减小螺旋片强化的套管换热器的摩擦阻力系数f,提出倾斜螺旋片强化的方法.基于RNGk-ε模型对倾斜螺旋片强化的套管换热器进行模拟;将Re=2 362~16 860的螺旋升角α=35°,螺旋片倾斜角β=5°、10°、15°时的传热性能与光滑管以及α=35°的普通螺旋片强化管的传热性能进行对比;考察f、Nu和综合传热性能PEC值的变化规律;并运用火积耗散理论对传热性能进行分析.结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好,证明模拟方法是可行的;普通螺旋片和倾斜螺旋片均有强化传热的作用,与普通螺旋片相比,倾斜螺旋片能够有效地减小f,且对f的减小程度随着β的增大呈现先增大后减小的趋势,分别减小了1.7%~3.3%、12.5%~14.5%和6.3%~7.8%;Nu随着β的增大呈现先减小后增大的趋势,但变化不大;倾斜螺旋片的PEC值均高于普通螺旋片,当β=10°时PEC值最高,相对于普通螺旋片的1.26~1.62,增大到1.38~1.71;采用倾斜螺旋片强化的火积耗散率均低于采用普通螺旋片强化的火积耗散率,当β=10°时,火积耗散率最小,与等泵功条件下所得出的结论吻合.     

滚滑轴承螺旋弹性圆柱滚子承载性能分析

为了降低轴承部件接触产生的应力,通过ABAQUS建立有限元分析模型,分析滚滑轴承的结构与受力情况。对比了普通圆柱滚子、空心圆柱滚子和5种螺旋弹性圆柱滚子与轴承内圈接触产生的接触应力和Von Mises应力。结果表明:滚滑轴承采用螺旋弹性圆柱滚子能获得更好的承载性能;并得出了该滚子的接触应力和Von Mises应力随其螺旋圈之间间隙或螺距的增大而增大的结论。     

大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱抗震性能试验研究

为了研究空冷支架混凝土管柱在压弯剪扭作用下抗扭性能的影响因素及其规律,对现有空冷支架混凝土管柱抗扭性能进行了研究.建立了有限元模型,应用已有试验结果进行了验证,分析研究了壁径比、箍筋配筋率、混凝土强度、纵筋配筋率和长细比对混凝土管柱构件在复合受力情况下抗扭性能的影响,并运用响应曲面法研究了以上5种影响因素的显著性及交互作用.结果表明：混凝土管柱的抗扭承载力会随着壁径比、混凝土强度以及纵筋配筋率的增大而增大,其抗扭延性会随着壁径比和纵筋配筋率的提高而增加;5种因素的单因素反应均显著,其中长细比的影响最显著;壁径比和混凝土强度等级、壁径比和长细比,以及混凝土强度等级和长细比的交互作用最明显.最后,针对混凝土管柱设计所要考虑的关键因素提出了建议.

     

内置折边扭带圆管内三维流动与传热数值模拟

为研究烟气在内置扭带管内流动和强化传热特性,以螺旋扭带管和折边扭带管为研究对象建立烟气流动与传热三维数值模型,模型中对近壁面采用增强壁面函数法,并考虑低雷诺数和旋转流对湍流黏度的影响。与圆管相比Re=2300～5000内螺旋扭带管Nu提高21%～24％;折边扭带管Nu提高25%～32％。折边扭带管流动阻力ΔP为12～57Pa,比螺旋扭带管ΔP增加10%～18％。折边扭带管传热和流动性能比φ为120%～126％。内置折边扭带管强化传热的原因是具有沿流向以折边长度为周期的增速和减速。     

倾斜螺旋片强化的套管换热器数值模拟

为了减小螺旋片强化的套管换热器的摩擦阻力系数f,提出倾斜螺旋片强化的方法.基于RNG k-ε模型对倾斜螺旋片强化的套管换热器进行模拟;将雷诺数Re为2 362～16 860范围内螺旋升角α为35°,螺旋片倾斜角β为5°、10°、15°时的传热性能与光滑管以及α为35°的普通螺旋片强化管的传热性能进行对比;考察f、努塞尔数Nu和综合传热性能PEC值的变化规律;并运用火积耗散理论对传热性能进行分析.结果表明：模拟结果与实验结果吻合较好,证明模拟方法是可行的;普通螺旋片和倾斜螺旋片均有强化传热的作用,与普通螺旋片相比,倾斜螺旋片能够有效地减小f,且对f的减小程度随着β的增大呈现出先增大后减小的趋势,分别减小1.7%～3.3%、12.5%～14.5%和6.3%～7.8%;Nu随着β的增大呈现先减小后增大的趋势,但变化不大;倾斜螺旋片的PEC值均高于普通螺旋片,当β为10°时PEC值最高,相对于普通螺旋片的1.26～1.62,增大到1.38～1.71;采用倾斜螺旋片强化的火积耗散率均低于采用普通螺旋片强化的火积耗散率,当β为10°时,火积耗散率最小,与等泵功条件下所得出的结论吻合.     

油、气、水混合物垂直管流的压降计算——阻力系数法

在石油、化学和原子能等工业中,都涉及到多相管流的问题。在石油开采中,为了使自喷井油管中的油、气、水混合物流动处于最优的工作状态,以提高油井产量,有必要开展垂直管中油、气、水混合物流动规律的研究。本文探讨了油、气、水混合物垂直管流的压降计算,它涉及到油、气、水混合物的性质和产量、井深、油管尺寸与压强之间的定量关系。     

预制混凝土桩体抗扭设计及试验

为了解决预制混凝土螺旋桩的抗扭问题,对预制混凝土桩体的抗扭性能进行了加强设计及试验研究。采用提高混凝土强度等级、配置螺旋箍筋、施加一定预应力等措施来提高预制混凝土桩体的特征扭矩;对试件的破坏特征、开裂扭矩、极限扭矩及扭矩-扭率关系等抗扭性能进行了研究。结果表明：按估算公式计算的预制桩体开裂扭矩与试验结果基本吻合,但存在一定误差;应选用预应力混凝土结构作为预制混凝土螺旋桩的桩型,而不选用增加配置螺旋箍筋的普通钢筋混凝土结构。     

从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形型腔数值设计方法研究

从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形是一种塑性成形螺旋锥齿轮的新工艺.辗压成形过程中,型腔会因挤压而产生弹性变形,同时,齿轮锻件脱模后会产生弹性回复,这两种行为都会影响螺旋锥齿轮锻件的齿形精度.为了提高齿形精度,在有限元分析软件DEFORM-3D中对螺旋锥齿轮双锥辊辗压的成形过程进行数值模拟.采用两步法和点追踪相结合的方法,对螺旋锥齿轮锻件和型腔的弹性变形行为进行模拟分析,得到了成形的螺旋锥齿轮锻件的弹性回复规律和型腔的弹性变形规律,并采用反向叠加修正的方法对型腔进行修正,最终得到正确的型腔.     

多头小离子源和离子束辅助蒸发新工艺

提出了多头离子源的方案和离子束合成技术,即选用几个小离子源组合应用,以满足大尺寸镀膜机的要求.该方案经在A700Q和BAK760镀膜机上试验,获得良好效果,已镀制出性能良好的铝、银金属高反膜、棱镜分光膜、308nm激光高反膜、透明导电膜、高级立体声磁头绝缘膜、长波通滤光膜、超宽带增透膜等.并且,简化了镀膜工艺,提高了生产效率.     

螺旋槽管强化传热数值模拟及其场协同分析

利用Fluent软件分别对光管、单头螺旋槽管及双头螺旋槽管传热及管内流动情况进行模拟,得到了湍流状态下管内流场分布云图,并从场协同理论出发,分析了螺旋槽管强化传热机理.仿真结果显示,在低雷诺数条件下,螺旋槽使管内产生较多的二次流,速度在横截面上的分量增加,努塞尔数保持为光管的1.6~2.2倍,换热性能优于光管,并且双头螺旋槽管的换热性能要优于单头螺旋槽管.但随着雷诺数的增加,场协同角逐渐接近90°,努塞尔数增加趋势变缓,换热性能增加量变缓,而且当雷诺数较高时,螺旋槽管的阻力系数急剧上升,换热性能不及光管.     

内置双螺旋结构换热管金属氢化物反应器的传热性能

针对金属氢化物反应器传热性能较差的问题,提出了更紧凑高效的双螺旋结构换热管。建立了内置螺旋管的金属氢化物反应器的三维数学模型,研究了换热流体入口平均流速对反应器传热性能的影响,确定了模拟中入口平均流速的范围,对比分析了单、双螺旋结构对反应器性能的影响。结果表明：在换热流体入口平均流速大于0.5m/s以后,能达到较好的换热效果,换热流体的平均真实温升趋于稳定。减小螺旋导程可以明显提高换热流体的平均真实温升和反应器的传热性能。对于导程为60mm的单、双螺旋结构管,床层平均温度降至300K所用时间从7000s缩短到3000s。导程为30mm的双螺旋结构管的单位重量输出?功率比导程为15mm的单螺旋结构管更高,可见内置双螺旋结构管反应器的传热性能优于内置单螺旋结构管反应器。双螺旋结构管具有更大的换热面积,在反应器床层内的位置分布更加均匀,从而提高了反应器的传热性能。