油管抗内压强度及爆破失效机理研究

利用水压试验机对油管进行爆破试验,检测在爆破过程中油管外壁的应变变化。运用弹塑性力学理论建立模拟油管爆破过程的有限元模型,得到油管外壁应变随内压变化的曲线,并与试验值对比,从而探索油管爆破的失效机理。结果表明,油管爆破过程中,壁厚较薄处首先产生较大的应变进而造成油管在此处爆裂。利用有限元法进一步分析发现,与管体椭圆度相比,壁厚不均度对油管抗内压强度影响较为显著。将有限元模拟与应变测试结合起来以提高有限元模拟的精度,对研究油管爆破失效机理、预测油管抗内压强度具有一定的参考价值。     

填料毛细管精馏过程中气液两相流动特性及其影响因素的数值分析

通过构建数值模型,对填料毛细管精馏塔内气液两相的流场和速度场分布进行了计算分析,研究了在不同的填料孔隙率、气相和液相进口速率等系统结构和操作工艺条件下,填料毛细管精馏塔内气液两相的速度场分布特性.通过对气液两相分布状态的分析,明确了符合最优气液两相相际传质特性的结构和工艺参数,对后续填料毛细管精馏的实验具有良好的指导意...     

基于选择性激光熔化的微多孔表面成形工艺研究北大核心

微多孔表面能够强化沸腾传热,具有广阔的工业应用前景,采用选择性激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形微多孔表面是一种新型微多孔表面制造方法。主要研究了在SLM过程中扫描间距和激光功率对316L不锈钢粉末成形微多孔表面结构的影响。结果表明:0.3~0.5 mm扫描间距成形的微多孔表面的孔隙为规则通孔,且孔内壁存在大量粉末粘结,可形成大量潜在汽化核心;采用180~240 W激光功率和0.2~0.5 mm扫描间距,可获得水力直径为78.9~410.5μm、孔隙率为11.6%~50.2%的微多孔表面。采用去离子水进行沸腾传热实验,240 W激光功率、0.5 mm扫描间距成形的微多孔表面的起始沸腾温度为104℃,临界热流密度为150 W/cm^2,具有明显的沸腾传热强化效果。     

Cr/W/稀土氧化物涂层的抑制结焦性能

急冷锅炉(TLE)是乙烯热裂解装置的重要设备,在运行中急冷锅炉炉管内壁会有结焦现象,降低急冷锅炉传热系数并增加炉管压力降,严重影响传热效果,需要进行周期性清焦.为了能够有效地抑制结焦,在炉管内壁表面上制备了一层Cr/W/稀土Re_xO_y惰性涂层,借助乙烯裂解结焦模拟装置、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)等设备从试样结焦表面形貌特征和结焦量等方面对所开发的涂层进行了抑焦性能研究.实验结果表明,无涂层试样表面存在催化焦和颗粒状焦,结焦严重;而涂层试样抑焦效果明显,表面不存在催化结焦,且焦层与涂层表面黏附性差结合较弱容易脱落,其结焦抑制率可达79.1%.     

混炼机横截面PP熔体液滴分散过程的数值模拟研究

对Fluent进行二次开发,通过用户自定义函数,将黏弹性流体的动量方程和变形张量输运方程加载到Fluent中,从而实现了对聚合物黏弹性流体流动的模拟。采用VOF界面追踪方法,对聚合物熔体中的单个液滴在混炼机横截面流场作用下发生的变形、破碎行为和二次团聚过程进行了分析研究。探讨了液滴在混炼腔复杂流场中的分散过程和微观结构的形成机理,对揭示共混改性过程中分散相织态结构发展演变过程和机理具有指导意义。结果表明,PP液滴在混炼过程中经历了变形、破碎、聚并过程;PP液滴在C形区发生了不均匀变形行为,在相互作用窗混沌流场下发生了拉伸、挤压、交叉行为;PP液滴的破碎行为包括毛细不稳破碎、末端夹断以及在螺棱背风面的松弛破碎。     

基于伪随机序列自相关的多传感器测距系统

针对单脉冲回拨方式的超声测距方法存在抗干扰能力差和不能全方位检测环境信息等缺陷,开发了一种多传感器测距系统。该多传感器超声测距系统基于伪随机序列自相关原理,通过对发射信号和回波信号进行相关运算精确的捕捉其相位差来计算渡越时间。以现场可编程门阵列(FPGA)为核心器件,结合超声回波的特点设计了能抑制和隔离电路中噪声的回波微弱信号接收电路、多路模数转换电路和相应的软件系统;提出了适用于该系统的误差校正方法。FPGA仿真结果表明,在误码存在的情况下,设计的基于自相关的回波信号识别系统可以很准确的消除超声串扰和计算出渡越时间。     

GH4169合金拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命

以GH4169镍基高温合金为研究对象,基于低周疲劳率相关的晶体塑性本构,引入累积能量耗散和累积塑性滑移2种疲劳指示因子作为疲劳裂纹萌生判据,对不同微缺口深度和长度下的疲劳裂纹萌生寿命进行研究。并基于统一拘束参数Ap,进一步考察拘束与疲劳裂纹萌生寿命的关联。结果表明：2种疲劳指示因子均可较好地预测疲劳裂纹萌生寿命。随着微缺口深度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐减少;随着微缺口长度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐增加。在不同的微缺口深度和长度下,疲劳裂纹萌生寿命均与(A_p)^1/2存在线性关系。可以根据该线性关系,确定拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命。     

9Ni钢焊接接头的力学性能与失效评定曲线

通过试验获得9Ni钢焊接接头、母材和焊缝在室温20℃和低温-158℃下的拉伸和断裂性能,对比分析了温度对性能的影响;建立了母材和焊缝的近似R6选择2失效评定曲线(FAC)以及9Ni钢焊接接头的FAC,并进行了对比。结果表明：低温下母材的拉伸和断裂性能以及接头和焊缝的拉伸性能均高于室温下,焊缝的断裂韧度几乎不随温度改变;不同温度下焊缝的屈服强度和断裂韧度均低于母材,焊缝是9Ni钢焊接接头的薄弱区域。由室温拉伸性能构建的近似选择2 FAC包络面积均略小于采用低温拉伸性能构建的FAC,故可用室温拉伸性能构建近似选择2 FAC对9Ni钢焊接接头进行安全评定;分段选取室温下母材和焊缝的近似选择2 FAC构建的焊接接头FAC能最保守地对低温9Ni钢含缺陷结构进行安全评定。     

真空过滤数值模拟和试验验证

为研究真空过滤中的流动特性,本文基于多孔介质理论阐述了真空过滤的两个过程,并通过真空过滤试验和基于FLUENT的仿真模型讨论了不同工况参数对真空过滤效果的影响规律。研究结果表明：真空过滤中的压差脱水过程和空气置换脱水过程,可分别由多孔介质内的液相单相流及气液两相流进行分析;利用FLUENT仿真软件建立的多孔介质单相流和两相流模型能有效地模拟真空过滤过程;真空过滤的脱水速率与真空度、气流量、滤饼的颗粒粒径、滤饼厚度有关;压差脱水过程中,真空度增大2倍时脱水速率增大了约1.6倍,颗粒粒径增大脱水速率先迅速增大后缓慢增大,滤饼厚度增大两倍时脱水速率降低了10%～30%;空气置换脱水过程中,脱水量与气流量、滤饼厚度成正比,颗粒粒径对脱水量影响不明显。本文所建立的仿真模型为真空过滤机理研究提供了新方法,对真空过滤机理的研究具有参考意义。     

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。