基于网格法的工作电压下雷电侵入过电压研究

为研究工作电压对雷电侵入波过电压的影响规律，基于行波理论网格法分析了设备与避雷器间电气距离不同时工作电压对雷电侵入波传播过程的影响，并结合实例分析了考虑工作电压前后设备过电压差异，进一步研究了设备过电压取最大值时对应工作电压的取值规律。结果表明设备过电压取最大值时对应的工作电压在电气距离不同时并不恒定，而是随电气距离的增大逐渐从与雷电同极性峰值处向反极性峰值处移动。另外存在临界电气距离，工作电压主要影响电气距离大于该临界距离时的设备过电压。对于66 kV及以上线路，工作电压对设备过电压的影响均可达10%以上，需要考虑工作电压的影响。     

径向井立体压裂裂缝扩展数值模拟

基于有限元-无网格法，考虑压裂液流动与岩石基质变形的耦合作用，建立了径向井压裂裂缝扩展数值模型，模拟了径向井压裂裂缝形态，定量表征了径向井对裂缝的诱导作用，揭示了方位夹角、水平主应力差与岩石基质渗透率等对裂缝形态演化的影响机制。研究表明，同层双分支径向井压裂时径向井间存在挤压作用，当径向井沿最小水平主应力方向对称分布且方位夹角大于15°时，挤压作用减小了径向井的裂缝引导长度，当径向井沿最大水平主应力方向对称分布时，挤压作用增大了径向井的裂缝引导长度。裂缝形态由径向井的纠偏作用、径向井间的挤压作用与最大水平主应力的偏转作用共同控制。当径向井沿最小水平主应力方向对称分布时，径向井的裂缝引导长度随着方位夹角的增大逐渐减小，当径向井沿最大水平主应力方向对称分布时，径向井的裂缝引导长度随着方位夹角的增大先减小后增大。径向井的裂缝引导长度随水平主应力差的增大而减小。岩石基质渗透率增大，径向井周围基质的孔隙压力增大，对裂缝的诱导作用增强。     

基于无网格法的镁合金等温锻造成形模拟分析

对于金属大变形问题，传统的有限元法分析效果不佳，分析过程中易产生网格畸变，故基于无网格法对镁合金的等温锻造成形进行了模拟分析。利用LS-DYNA软件的无网格法分析功能，模拟分析了镁合金锻件的等温锻造成形过程，对比了镁合金在350、400和450℃这3种温度下的等温锻造成形结果，通过分析成形的等效应力云图，得出了镁合金更优的等温锻造温度，为450℃。结果表明：使用无网格法来分析金属成形中的大变形问题，可以较好地解决有限元法分析过程中产生的网格畸变问题。     

页岩气藏两相流固耦合无网格数值模拟

针对页岩气藏受两相复杂流动与流固耦合作用影响导致产能预测难度大的问题，将渗流场分为主改造区、次改造区和未改造区，结合多流态统一输运模型及等效连续非均匀介质物理模型，建立多尺度气-水两相流动流固耦合数学模型，并利用无网格广义有限差分法对数学模型进行编程求解。研究结果表明：无网格广义有限差分法能适应不同计算域情况，避免传统差分网格与非结构网格耦合所导致的运算不稳定；压降前缘在未改造区的传播仅为20 m左右，固体位移主要发生在次改造区与未改造区的交界区域；忽略应力场的影响，气井投产初期产气量被显著高估，到生产后期这种影响逐渐下降；低初始含水饱和度的页岩气藏更有益于开发，储层优选时应重点考虑含水饱和度。研究成果对流固耦合数值模拟及非常规油气藏产能预测具有指导意义。     

基于无网格法的风力发电机塔架门框强度分析

针对风力发电机的塔架门框强度分析中，传统有限元方法建模复杂耗时的问题，提出一种基于无网格法的仿真模型。采用ANSYS和Simsolid软件，分别建立五组机型（3.6～6.25MW）塔架门框的有限元和无网格仿真模型；计算塔架变形、门框极限应力，以及焊缝热点应力，比较两类模型的计算结果。研究结果表明：两类模型计算塔架变形趋势一致，最大位移相对误差0.94%～1.87%；在门框、焊缝极限应力方面，模型的相对误差分别在0.36%～4.63%之间、-0.50%～3.38%之间；无网格法在刚度、应力计算可靠的同时，建模效率显著提高，为塔架门框快速仿真评价提供了一种新的研究思路。     

非对称聚合物行星齿轮瞬态弹流润滑分析

为满足机械结构紧凑化、轻量化要求,在行星齿轮传动系统中可应用非对称聚合物齿轮。为研究非对称聚合物行星齿轮传动中内啮合轮齿的瞬态弹流润滑性能,建立非对称聚合物行星齿轮内啮合传动的润滑模型,采用多重网格法进行了数值求解与仿真分析;对比分析了行星齿轮内啮合与外啮合几何参数的异同,探讨了齿轮运行工况以及齿轮副材料对非对称聚合物行星齿轮瞬态弹流润滑的影响;考虑热效应的影响,探究了非对称聚合物行星齿轮内啮合最高温升与3个特殊瞬时啮合点的温度分布变化规律,对比分析了等温与热弹流润滑条件下不同齿轮材料的弹流润滑性能。结果表明,由于传动啮合方式的不同,行星齿轮内啮合的几何参数不同于外啮合,齿轮转速和载荷对弹流润滑效果影响显著;使用非对称聚合物齿轮可提高齿轮承载能力和改善齿轮的等温弹流润滑性能;但高温重载时聚合物齿轮材料影响轮齿强度和散热效果,非对称聚合物行星齿轮更适于在低温低速环境中应用。     

基于推力球轴承的点接触弹流润滑分析

研究了推力球轴承的钢球与滚道间形成的椭圆接触等温弹流润滑问题。据此问题建立的数学模型既有沿接触椭圆短轴方向的卷吸速度分量，又有沿其长轴方向的卷吸速度分量，且速度值处处各异。运用多重网格法求得了几组参数下的完全数值解，并分析了转动速度、中心距、椭圆比等参数对结果的影响。