海流涡激效应对钻井隔水导管疲劳强度的影响

钻井隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管,在海上钻完井过程中起着非常重要的作用。在深水海域,由于隔水导管泥线以上长度的增加,海流对钻井隔水导管疲劳强度影响作用加剧,从而影响隔水导管的使用寿命。开展海流涡激效应对钻井隔水导管疲劳强度影响研究,能够为钻井隔水导管尺寸和材料选择提供科学依据。文中对隔水导管进行了力学分析,将隔水导管受力模型简化为下部固定,上部简支的梁模型来分析。利用流体阻尼及流体涡激力理论模型,计算海流作用下涡激效应对于隔水导管疲劳强度的影响。结合南海某海域的海况资料,对海上钻井隔水导管的疲劳强度和使用寿命进行了分析和校核,给出了该海域合理的隔水导管尺寸。通过研究得出:随着水深的增加,海流对隔水导管的涡激效应会逐渐加强,对隔水导管疲劳强度影响加剧。     

含运动弹头的手枪膛口射流噪声场特性

采用数值计算与试验研究相结合方法,分析某9 mm手枪膛口射流噪声场特性.基于计算流体力学与计算气动声学两步法,结合动网格技术,对含有运动弹头的手枪膛口燃气流场进行数值计算,即先采用大涡模拟方法计算膛口流场,得到声源积分面上的流体信息,再通过求解Ffowcs Williams和Hawkings声波动方程得到声源信息以及各...     

基于Q判据的不同排气管直径旋风分离器内部涡分析

为了研究排气管直径对旋风分离器内部流场的影响,采用雷诺应力模型对4种不同排气管直径的旋风分离器进行气相流场的数值模拟,同时引入Q判据识别内部空间涡的结构。结果表明,利用Q判据做出的涡等值面,可以较为直观地看出涡结构的变化趋势。在一定范围内,减小排气管的相对直径,可以使旋风分离器内部流动更加稳定;但当排气管直径过小时,内部湍动作用会加剧,能量损失加大。在壁面处,有封闭的涡线形成,能量损失加剧;改善壁面处的涡平衡,可以有效抑制封闭涡线的形成,从而减小能量损失,提高分离效率。此外,涡核摆动并不是随着排气管直径的增大就越剧烈,而是存在一个极值,在极值处涡核摆动整体最小;适当地调整排气管直径,有利于涡结构的平衡,提高流体的稳定性,从而提高分离效率。     

海洋温差能发电冷水管涡激振动性能

以海洋温差能发电（Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC）平台的冷水管为研究对象,根据结构方程和尾流振子方程建立冷水管流固耦合模型,采用有限元方法和 法对冷水管涡激振动（Vortex-Induced Vibration,VIV）进行时域分析,并在MATLAB软件中开发相应的求解程序。针对冷水管所面临的复杂工况,分别研究外部流场、内部流场、长径比和压载质量等因素对VIV产生的影响。结果表明：随着外流流速和长径比的增大,冷水管横流向VIV模态和振动幅值也发生相应改变,振动强度呈现波动上升;在不发生动态失稳的情况下,内流流速的增加可有效减小冷水管横流向振动幅值,压载质量可大幅减小冷水管自由端的振动位移。     

锥形PDC齿和常规PDC齿混合切削破岩试验研究

混合布齿PDC钻头在油田现场取得了较好的提速和进尺效果,但其设计过多依赖于设计者的经验,缺乏理论依据和室内试验数据支撑。为了优选锥形PDC齿与常规PDC齿混合布齿参数,进一步提高混合布齿PDC钻头在硬岩地层中的钻进性能,针对花岗岩地层设计并开展了锥形齿和常规齿混合切削试验,探究了同轨道切削顺序、切削齿高差和异轨道锥形齿间距、切削齿高差对破岩效果的影响规律。研究结果表明：对于同轨道混合切削,采用先锥形齿后常规齿的切削顺序可以使锥形齿和常规齿的破岩效率都达到最佳,获得最佳的整体破岩效果;对于异轨道混合切削,随着锥形齿间距的增加,切削力和破岩比能先减小后增大,而破岩体积先增大后减小;当锥形齿间距为18 mm时,切削力和破岩比能同时达到最小值,分别为4 252 N和108 MPa,最优锥形齿间距为18 mm。所得结论可为适用于硬岩地层钻进的混合布齿PDC钻头设计提供指导。     

锥形阀压电薄膜泵的初步研究

提出一种适应高频工作状态的压电薄膜泵结构，实步分析了所采用的锥形阀的工作原理与作用，设计了试验泵结构，加工了样机，通过试验证明了锥形阀的有效性，为进一步的研究打下了基础。     

无衍射光束在激光三角测量系统中的应用研究

无衍射贝塞耳光束是近年来国内外极为重视的一个新兴研究领域.这种光束同时具有焦深长,中心光斑小的特点.利用这一特点,作者首次提出将其作为入射光束应用于激光三角测量系统,以解决传统激光三角测量系统无法满足大量程与高分辨率测量要求的问题.文中给出了无衍射光束的理论及实现方法.在三角测量物 象位置关系的基础上,设计了无衍射激光三角测量系统及其参数并给出了实验结果.理论分析与实验结果表明,这种新型系统明显优于传统的三角测量系统.     

船艏侧推槽道涡流与水动力性能数值模拟研究

该文基于CFD方法研究了船舶侧推器槽道开孔深度对船体阻力的影响。侧推槽道一般位于船艏,与来流方向垂直。由于流动分离作用,槽道内外会形成旋涡流动,此旋涡流动的稳定性对船体的阻力产生了一定的影响。该文采用RANS方法研究了不同侧推槽道深度下槽道内外旋涡的流动特征,并分析了船体阻力的变化规律。研究表明：当侧推槽道开孔深度与开孔直径比达到0.4时,船体阻力增加超过1%,船体阻力增量达到最大;当继续增加槽道深度时,船体阻力增量下降。通过流场关联性分析也可以发现,槽道内部涡流的稳定性及多涡流间的干扰也是造成船体阻力增加的一个因素。该研究成果可为船体艏部侧推器的槽道设计提供技术参考。     

涡壳结构参数的正交试验优化设计

在涡轮增压器涡壳的新产品开发中,对涡壳进行有限元分析和实测试验发现,在涡壳的某些局部热应力较大并且产生热裂纹。根据有限元分析结果及实测中裂纹出现的位置,结合现有的涡壳结构和过去的设计经验,确定涡壳结构中6个结构因子的设计不合理为引起热裂纹产生的主要原因,进一步用正交试验优化设计方法对原模型中影响涡壳热裂纹产生的6个主要结构参数进行分析。分析结果表明,涡壳的流道分隔墙厚度为5mm,有W／G凸台,流道壁厚取5mm,T—T截面采用圆弧形,舌形挡板厚度是3．6mm,V型圈边为平面过渡时的模型为优化的模型。此模型顺利通过实测试验和有限元分析。