大型低温液体贮罐管路应力分析

针对使用传统的经验设计方法难以对大型低温液体贮罐管路所受载荷进行分析评定的情况,采用有限元分析方法,实现了对低温贮罐管路系统的温差、压力、重力以及基座沉降、管口等载荷的应力分析.详细分析了管路载荷分布情况和工况,特别针对-196℃/65℃设计范围的液氧贮罐管路,利用I-deas软件建立空间模型和壳单元网格,分析得到不锈钢材料管路系统温差、压力等载荷产生的应力分布情况,并得出温差应力是大型低温液体贮罐管路系统影响最大的载荷应力,同时得出管路弯头部位应力最大的结论,与实际情况完全吻合.     

水流量标准装置中横板式稳压罐仿真分析

稳定性是水流量标准装置的一项重要指标,稳压罐是整套装置中关键稳流设备。本文以典型横板式稳压罐为研究对象,搭建数学模型,利用计算流体力学软件Fluent,采用标准k-ε模型、SIMPLE算法对稳压罐内湍流流动进行数值模拟,对罐体内压力场、速度场分布进行了讨论。并对3种孔距横隔板对应的流场湍流粘度进行比较。研究结果对液体流量标准装置的稳定性分析有参考价值。     

航空用钢丝增强氟塑料软管脉冲载荷下寿命预测方法

钢丝编织增强氟塑料高压软管广泛应用于航空发动机管路系统,以航空用某型号软管为研究对象,结合数值和试验的方法,研究其疲劳寿命性能。基于压力载荷下软管应变测量和钢丝尺度软管精细化有限元分析得到压力-钢丝应力模型,结合应变载荷谱和钢丝疲劳试验得到的钢丝应力寿命模型,对用于航空发动机外部管路中的聚四氟乙烯软管在脉冲载荷下的寿命进行预测,预测结果略有偏大,主要由于脉冲载荷下软管周向应力较大,且脉冲累计会持续增大周向应力,使软管寿命加速损耗,软管在脉冲载荷下疲劳失效形式以斜口破裂为主,与应力分析得到的断裂平面方向一致。     

核电厂限流孔板调试

限流孔板的调试是核电厂工艺调试专业的一种通用部件试验。当设置限流孔板的系统流量或压降不满足设计时,需要对限流孔板进行加工。为了避免对限流孔板的重复测试和加工,本文通过初始试验得到的数据进行计算,得到合理的加工数据,一次性得到符合要求的孔板,有利于节省工作量,缩短调试工期。     

客车空调压缩机排气管路失效分析与结构改进

采用ANSYS Workbench软件对客车空调压缩机排气管路进行失效分析和结构改进。以3种典型管路为研究对象,在压缩机端施加位移载荷进行管路失效分析,模拟结果与管路实际断裂位置一致。通过添加弯头、调整管路角度以及增加不锈钢波纹管长度等改进措施,可以降低管路的最大等效应力,延长管路的使用寿命。     

计算开孔薄板临界载荷的边界元方法

本文基于开孔薄板非线性分析的一般数学理论,建立了在已知中面边界外力作用下计算开孔薄板临界载荷的边界积分方程和边界元方法。作为算例,给出了环形板在中面均匀径向压力和剪切力作用下的临界载荷。     

复合材料圆柱壳中心受横向集中载荷作用的渐进破坏非线性有限元分析

旨在建立能够正确预计复合材料圆柱壳的屈曲和后屈曲渐进破坏行为的模拟策略。采用有限元方法和Hashin失效准则进行模拟,基于该失效准则编写了用户材料子程序,然后插入到商用有限元软件ABAQUS中。分析了中心受横向集中载荷作用复合材料圆柱壳板,壳板的2条直边弹性支持,2条曲边自由。为了探讨弹性边界条件和集中载荷作用点应力集中的影响,将有限元分析结果与文献中的试验结果进行了比较,提出了一种合理的弹性边界选取依据。研究结果表明,在建模中考虑了弹性边界和集中载荷作用点处存在的应力集中后,本文中模拟的结果与文献中的试验结果比较接近,模拟精度明显高于文献中报道的结果。这也验证了本文中建立的模拟策略的合理性。     

冲击波作用下水下结构载荷计算方法

针对冲击波激励下水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了冲击波及无限水域作用在结构上的载荷计算方法。该方法采用场分离技术将水下结构载荷分解为冲击波压力及散射波压力,而散射波压力又分解成反射波压力和辐射波压力。基于比例边界有限元法,建立反射波压力计算方法,而辐射波压力由有限元商业软件的声固耦合技术确定。该文利用该方法在商业有限元软件中分析了一经典算例,分析结果表明该方法能有效模拟冲击波作用下水下结构载荷及其响应,避免了冲击波在无限流体中传播的有限元分析,降低了分析规模。     

煤化工专用控制阀多相流流场特性研究

针对煤化工专用控制阀易磨损失效的问题,提出基于数值模拟的阀内流场分析方法.今基于可实现k-ε(Realizable k-ε)双方程湍流模型,通过有限元分析法(finite element analysis,FEA),对控制阀的多相流流场中的湍流特征进行数值模拟研究,得到湍流流场内的压力、速度的分布,并结合Preston磨削经验公式,得到控制阀内最易磨损的区域,从而为后续控制阀的结构优化设计及表面强化打下了基础.     

弹支航空液压管路的加速度载荷响应分析

承受加速度载荷激励的管路应力分析是飞机液压管路设计重点考虑的问题之一。基于响应谱分析方法,研究航空液压管路在加速度载荷作用下的应力响应规律。采用"梁"模型建立两端固支液压管路的动力学数学模型,求解其固有频率;建立其有限元模型进行模态分析,得到管路固有频率。通过锤击实验验证了动力学模型和有限元模型的准确性。以加速度为载荷,对弹支管路进行响应谱分析,发现最大应力出现在管路支承位置,在此基础上,改变管路承受的加速度载荷和支撑刚度,仿真结果表明最大应力值与加速度大小成线性关系,与支撑刚度成非线性关系。     

Validation of CFD model of multiphase flow through pipeline and annular geometries

Accuracy of prediction of pressure losses plays a vital role in the design of multiphase flow systems. The present study focused on the development of a computational fluid dynamics model to predict these parameters conveniently and accurately. The main objective was to validate the developed model through comparison of its simulation results with existing experimental data and empirical correlations. Both pipeline and annular geometries were considered for validation. Several data sets that involved a significant variation in process conditions were used for the validation. All three phases—liquid (water), gas (air), and solid (sand)—were taken into account. The simulations were conducted using the workbench platform of ANSYS Fluent 16.2. The Eulerian model of multiphase flow and the Reynolds stress model of turbulence closure available in Fluent were used for the present study. The average velocities and volumetric concentrations of involved phases were specified as the inlet boundary conditions. The stationary surfaces of the flow channels were hydrodynamically considered as either smooth or rough walls, and the outlets were regarded as being open to the atmosphere. The simulation results of pressure loss showed a good agreement with the corresponding measured values as well as with the predictions of well-established correlations.     

基于声比拟的压力管路阀门内漏噪声数值预报研究

阀门内漏对压力管路系统安全运行具有很大危害。基于声比拟理论,使用Fluent软件分别进行稳态及非稳态计算,获得阀门内漏的流场和声场特性。研究了管内介质、工作压力、横向距离以及阀门泄漏度对阀门内漏噪声的影响。通过实验对数值模拟方法的正确性进行了验证。研究表明,阀门内漏流场旋涡与噪声直接相关。阀门内漏的声场信号为宽频随机信号,气阀内漏声场强度大于水阀,声压级随工作压力的增大而增大,并且随阀门泄漏度和阀后横向距离先增后减。研究结果可为阀门内漏的噪声预报以及阀门内漏检测提供借鉴。     

基于Movicon X组态平台的气瓶阀型式试验测试系统

采用三套Movicon X组态软件和两套PLC测控装置,设计了一套高压气瓶阀型式试验测试系统,介绍了整个测试系统的技术实现。文章详细介绍了测试系统的数据库定义、驱动程序通讯设置、界面设计、动画连接和网络连接等。系统可对气瓶阀尤其高压气瓶阀是否符合相关标准进行全面的测试。     

高粘稠物料在灌装阀体内的流动状态分析

根据灌装高粘稠物料的活塞式灌装机的结构和参数,利用软件Proe/E建立了三通阀及进出料口内流道的三维几何模型。应用前处理软件Gambit进行网格的划分、细化,然后对出料口在Fluent中进行计算研究,应用CFD对活塞式灌装机的阀和活塞的运动关系进行分析,并对阀芯运动到不同位置时的流速、压力,以及高粘稠物料的湍流强度进行了分析,获得了阀在不同位置时,不同流量下受到的湍流强度、流速、流量系数与流量、角度之间的关系。对高粘度物料的灌装和结构参数优化具有一定的借鉴意义。     

基于POD的大涡模拟入流脉动合成方法研究

针对并行计算特点,发展适用于流体并行计算的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)入流脉动直接合成方法。基于特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, POD)型谱表示法合成入流面主要网格点脉动风速时程,采用有限元形函数空间插值获得入流面所有网格点风速时程,采用UDF(User Defined Functions)编程实现Fluent软件平台流体并行计算时合成的脉动风速时程读入及赋值。进行B类1:500缩尺比风场内宽高比1：6的单体方形截面高层建筑非定常绕流LES计算,将数值模拟所得风剖面、风速谱及结构风压系数统计值、自谱、相干性等,与刚性模型测压风洞试验及文献数值模拟结果比较。研究表明,该合成方法可较好模拟紊流风场,预测结构风荷载具有一定精度。     

Theoretical study of a novel refrigeration compressor – Part II: Performance of a rotating discharge valve in the revolving vane (RV) compressor

A new refrigeration compressor, named ‘Revolving Vane (RV) compressor’, has been introduced in Part I of this paper series. For a first time in refrigeration compressors, a rotating discharge valve is employed in the RV compressor mainly due to the rotation of the entire cylinder. This paper presents a theoretical investigation on the dynamic behavior of a reed-type discharge valve undergoing rotatory motion, with the primary objective of elucidating the applicability of such valves in refrigeration compressors. Under the application of the Euler–Bernoulli beam theory, a mathematical model of the rotating valve is formulated and the transient response of the valve under centrifugal loads in addition to pressure forces is analyzed. Results have shown that under careful design considerations, the performance as well as the reliability of the rotating discharge valve can be enhanced as compared to a non-rotating valve that has been used in all refrigeration compressors currently.     

水下耐压结构拓扑优化设计方法探究

探究了拓扑优化设计方法在水下耐压结构设计中的应用。与固定载荷作用下结构的优化设计相比,此类问题需要正确地确定压力作用面。在拓扑优化过程中,利用变密度法得到的中间结构拓扑实际上可以看成是灰度图。基于此,提出了基于图像分割技术的压力加载面搜索方法,并利用距离正规化水平集方法(DRLSE)检测图像边界。利用数值算例验证了方法的有效性,并研究了静水压力作用下结构的拓扑优化设计问题。在给定材料约束的前提下,研究了不同边界条件下耐压壳体的最小柔顺度及最优结构拓扑形式。优化结果说明了该方法在多球交接耐压壳结构形式优化设计及复杂边界条件下耐压结构新形式探索中的工程应用价值。     

低层双坡屋面建筑三维定常风场的数值模拟

基于计算流体力学软件Fluent6.3,首先,选用基于Reynolds时均的标准k-ε等湍流模型对大气边界层中TTU标模的低层建筑三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与场地实测数据和TJ-2风洞试验结果进行了比较分析;其次,采用RNGk-ε模型分析了不同风向角下,房屋屋面坡度、挑檐长度、檐口高度和长宽比对低层双坡房屋屋面风压系数及各表面体型系数的影响。结果表明:数值模拟较好地反映了低层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况;迎风墙面均受有正压力,其体型系数受房屋几何尺寸的影响较小,房屋的背风面均承受负压力;屋面坡度及檐口高度对屋面风压分布及风压大小均有明显的影响,挑檐长度的影响较小;屋面的平均风压系数分布和大小与风的来流方向有关。该结论为低层房屋的工程抗风设计提供了依据。     

独立氧气用户调压阀后管道超压的安全隐患分析与排除

由于涟钢210 t炼钢转炉氧气输送系统的氧气输送调压阀和快速开启/切断阀动作存在时差,导致炼钢厂氧气输送调压阀后管道存在超压的安全隐患。简介炼钢厂氧气输送系统流程,分析导致超压的具体原因,阐述整改方案、实施效果以及运行中的注意事项。     

高压降迷宫套筒组合调节阀涡激振动仿真研究

针对高压降类调节阀涡激振动现象,设计多通道迷宫盘片和多级套筒组合高压降调节阀。基于计算流体动力学(CFD)和流固耦合模态分析法,计算调节阀内部瞬态流场及结构模态,得到其三种典型开度的流体流动情况,升力系数时域和频域特性曲线,以及模态频率和模态振型。分析结果表明:4s时刻,随调节阀开度减小,流体最大流速相应减小,第四级套筒外部流道区域的大涡逐渐形成小涡。调节阀全开时流体升力系数波动比70%和40%开度时更为剧烈,一阶模态频率、二阶模态频率均随开度的增大而增大。调节阀模态频率没有落在漩涡脱落主频率范围内,调节阀不会发生涡激振动锁定现象。