多组分材料球形容器热力耦合应力分析与组分设计

随着堆焊、涂层及纳米等先进材料制造技术迅速发展,不同组分多层复合材料压力容器在工业中得到越来越广泛应用。然而,这些复合材料容器的覆层材料在热力耦合作用下的强度问题一直是理论研究和工程应用的盲区。为此,基于小变形线弹性理论和有限元数值方法,建立了某基层和覆层（耐蚀层＋过渡层）三层材料组成的不同组分材料球形压力容器在热力耦合作用下的解析解和数值解,重点研究了覆层材料的力学性能。研究结果表明,理论解和数值解完全吻合,并得到覆层材料的力学特性。多方案对比分析结果也为该类不同组分多层复合材料容器更为科学的设计提供了理论依据和技术支持。     

CNG-2型气瓶的数值模拟方法对比

针对数值模拟时CNG-2型气瓶常用的两种模型——轴对称模型和三维壳单元模型存在的争议,对两种模型进行了详细的对比,并讨论了纤维缠绕角度对其结构的影响,得到以下结论:由于CNG-2型气瓶纤维缠绕角接近90°,轴对称模型和三维壳单元模型的应力分布基本相同;壳单元理论上的缺陷导致三维壳单元模型纤维层的径向应力为0,是两种模型结果存在差别的主要原因;对纤维缠绕角接近90°的CNG-2型气瓶进行应力分析时,轴对称模型可以代替三维壳单元模型,且计算工作量较小;当纤维缠绕角不为90°时,两种模型间的误差随缠绕角变化,且当缠绕角在90°~70°之间时,误差在5%以内,在工程允许范围内仍可使用轴对称模型进行应力分析。相关结论可为CNG-2型气瓶数值分析工作提供有益的指导。     

导流锥式超声速旋流分离装置流动特性

采用二维轴对称模型,以理想空气为介质对超声速旋流分离装置内的流场特性进行了数值模拟。同时搭建实验平台,对小压比条件下影响流场特性和分离性能的结构和操作参数进行了研究。研究结果表明:进出口压比为1.4同时排液通道外壁张角小于12°时,超声速喷管扩张段内在面积比达1.27的情形下仍不存在气动激波,同时对扩张段内存在激波产生的情况进行分析,得出其原因为在排液口内产生反向压缩波,并向喷管上游移动。通过实验研究得出,压比为1.4,面积比为1.27时超声速旋流分离器分离效率最高,达到20.5%。     

T700碳纤维增强树脂复合材料气瓶封头非测地线缠绕强度

利用微分几何理论和四阶龙格库塔法求解气瓶封头上T700碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）非测地线缠绕角微分方程,得到稳定的非测地线缠绕轨迹;利用有限元仿真软件建立T700 CFRP缠绕气瓶有限元模型,分析不同非测地线轨迹对工作压力（30 MPa）下T700 CFRP缠绕气瓶强度的影响,并采用渐进损伤模型分析爆破压力的变化规律。对于封头高h=50 mm的T700 CFRP缠绕气瓶,滑线系数为0.2时承载能力最强,比T700 CFRP测地线缠绕气瓶提高了7 MPa,约为6.4%;对于封头高h=160 mm的T700 CFRP气瓶,滑线系数为0.2时承载能力最强,比T700 CFRP测地线缠绕气瓶提高了6 MPa,约为11.5%。结果表明,优化设计得到的缠绕线型既能满足缠绕工艺的基本要求,又提高了T700 CFRP缠绕气瓶的结构力学性能,可为实际缠绕工艺提供参考。      

二氧化氯杀藻特性研究

富营养化造成藻类大量繁殖，给饮用水生产带来诸多危害,以CIO2作为杀藻剂，对其杀藻效能及杀藻后水样的致突变性进行了系统研究，并对其杀藻机理进行了探讨．结果表明：①在同一投药速度下．随反应时间延长，叶绿素a(chla)去除率随之提高，但提高的幅度随投药速度提高而趋于缓慢；同一反应时间下，随CIO2投加速度的提高，叶绿素a(Chla)去除率显著升高，当反应时间小于10min时，去除率随投药量增加而提高的幅度更为明显．当CIO2投加量为38～85mgCIO2／mgChla时，叶绿素a(Chla)去除率可以达到45％～89．30％．②CIO2杀藻不会增加水样中有机浓集物的致突变性.③藻类细胞的细胞壁结构与叶绿素a(Chla)的去除率有很大关系；CIO2首先穿透细胞壁、细胞膜,进入细胞内部，在没有破坏藻细胞外部结构的情况下，将藻细胞中的叶绿素氧化．     

直接安注接管与筒体连接区表面裂纹J积分数值计算

核岛主系统发生严重失水事故后,需要启动非能动安全注入系统注水以快速冷却堆芯,但过大的热冲击载荷易引起直接安注(DVI)接管发生快速断裂.基于RCC-M ZG3210规定,在反应堆压力容器(RPV)筒体和DVI接管连接区构建了半椭圆形表面裂纹;开发了热力耦合作用下表面裂纹弹塑性断裂J积分的数值计算模型,并进行了验证分析和...     

旋转式气波制冷机极值射流频率的数值预测

利用数值模拟和实验探讨了极值射流频率的预测方法。结果表明：各阶极值射流频率之间基本呈倍数关系,数值模拟能够准确描述接受管内波系和接触面的运动,预测的极值射流频率均较实验偏低但误差在5%以内;各阶极值射流频率随着出口压力和膨胀比的增加而增大;第二、三阶极值射流频率下气波机制冷效率较第一阶高。所得结论对实际生产中气波机稳定高效运行具有指导意义。     

偏角对气波制冷机制冷效率的影响及预测

气波制冷机的偏角是影响其制冷效率的重要参数.首先通过数值方法对最优偏角对应的振荡管开启状态进行定量分析;然后,将数值结果与理论计算和实验相结合,探讨气波制冷机最优偏角的预测方法,并对偏角影响气波机制冷效率的规律进行分析.对于一个确定工况,当激波运动到振荡管右端,振荡管与高温出口喷嘴呈半开半闭状态时,对应的偏角为气波制冷机的最优偏角.实验得到的最优偏角随转速的增加而增大,符合理论分析结果,但两者的结果相差较大.数值方法确定的最优偏角与实验吻合较好,误差在1%以内.当气波机转速小于最优偏角对应的转速时,制冷效率随转速降低线性减小;当转速大于最优偏角对应的转速时,制冷效率随转速降低线性增大;其中,随转速升高和降低,制冷效率的线性拟合曲线斜率的绝对值基本相等,在0.009～0.012之间.     

上扣扭矩对储气井疲劳性能的影响

储气井是一种受交变压力载荷的高压储气设施,其分段的套管通过螺纹和接箍连接,这种螺纹连接的上扣扭矩影响螺纹结构的应力,进而影响储气井的疲劳寿命.建立了储气井套管和接箍螺纹连接的有限元模型,讨论了储气井上扣扭矩的计算方法及其对储气井疲劳性能的影响,并得出以下结论:上扣扭矩对于储气井内部应力分布具有较大影响,计算中不能被简单忽略;预紧力作用下,储气井套管内整体应力水平高于外部接箍,但最大应力却发生在接箍上;对于套管和接箍结构,最易发生疲劳破坏点是套管第一个整螺纹齿齿根或套管与接箍贴合处的螺纹齿齿根部;上扣扭矩没有改变套管和接箍处应力集中点的应力幅值,对储气井的疲劳特性影响较小.     

扁长型车载LNG气瓶设计及应力分析

为了提高汽车的空间利用率,基于异形容器设计原则,设计一种新型扁长型车载LNG气瓶,并进行受力分析。首先,利用压力容器试算法,确定LNG气瓶各关键尺寸;然后,利用非线性屈曲和应力分析,从结构稳定性和强度角度进行优化,优化后的结果显示气瓶最大应力减小了45.2%;最后,采用应力线性化对气瓶受力进行分析,发现定义6个关键路径能满足强度限制标准。