U型管开裂失效分析

采用金相分析、宏微观断口分析、能谱分析以及有限元分析等方法,对U型管弯头部分的开裂原因进行了分析和研究。分析结果表明,材料焊接热影响区的敏化效应、管内介质的腐蚀作用以及弯管振打块附近的应力集中导致该管发生了晶间应力腐蚀开裂。     

泥浆管道输送特性的CFD模拟

为防止挖泥船施工中泥浆泵能耗高、输送阻力大和排泥管道淤堵,以水平管道中泥浆流动过程为研究对象,采用以颗粒动力学为基础的欧拉双流体模型,对水平管道中泥浆输送的固液两相流进行了CFD数值模拟,并与Durand模型的计算值和文献中的试验数据进行了对比。结果表明:数值模拟得到的计算结果与实测值表现出良好的一致性;在管道内充分发展段,管道截面的垂直中心线上颗粒浓度呈不对称分布,并且不对称度随着颗粒浓度增大或泥浆流速变大而降低;粗颗粒在管道底部由于受到升力作用,因此其浓度曲线在管道底部近壁处出现反折;CFD模型得到的压降计算值较Durand模型更接近实测值。     

晶界损伤对裂尖应力场的影响分析

以奥氏体钢低应力脆断微观组织特征为基础,提出了晶界损伤的分析模型;采用有限元方法分析了裂尖邻域里微观组织晶界上杂质、孔洞对宏观裂纹裂尖应力集中情况的影响;建立了晶界损伤对裂尖应力集中系数影响的等势图,分析结果与实验观测结果基本一致．     

运用子模型方法分析U型管表面椭圆裂纹应力强度因子

针对在裂纹前沿设置奇异单元的断裂力学有限元分析模型,运用子模型方法计算了U型管弯管部分表面纵向裂纹前沿各点的应力强度因子,得到了裂纹前沿最深点应力强度因子修正系数F1随弯管和裂纹参数的改变而变化的曲线图谱.     

加氢换热器热电偶套管泄漏失效分析

采用化学成分分析、金相分析、宏观与微观断口分析以及有限元分析等方法，对某石化厂重整车间加氢换热器热电偶套管接管处的泄漏原因进行了分析和研究。分析结果表明，由于接管材料的含碳量过高，在进行焊接加工时，焊接热影响区过饱和的碳从奥氏体中析出而形成碳化铬，碳化铬的形成使得很多晶界处成了极端贫铬区，这些区域在一定的介质条件下发生了晶间腐蚀，产生了微观孔洞。在工作压力的作用下，这些孔洞发生沿晶扩展，当这些孔洞相互连接、内外贯通后，就发生了泄漏。针对泄漏发生的原因，采取了相应的处理措施，抑制了换热器的腐蚀。     

U形管周向表面椭圆裂纹应力强度因子分析

通过在裂纹尖端设置奇异单元，建立了受内压U形管弯管部分表面周向椭圆裂纹的断裂力学分析模型，运用有限单元方法对裂纹前沿各点应力强度因子进行了分析研究，得到了裂纹前沿最深点的应力强度因子修正系数F1随Ri／R、a／b、a／t而变化的曲线图谱。     

气泡羽流摆动特性及附壁效应研究

针对气泡发生器中气泡在上升阶段发生的摆动现象会影响气泡生成效率的问题,利用流体体积函数(VOF)模型模拟了水槽内气泡生成和上升过程,研究了通气速度、气泡孔口直径和水槽高宽比对气泡羽流的影响,探究气泡的摆动特性和偏移程度。结果表明,气泡羽流摆动的最大偏移量与弗劳德数和水槽宽高比呈指数衰变关系;而最大偏移量对应的偏移角度与弗劳德数和水槽宽高比呈多项式关系。根据所得数据拟合得到相关经验关系式,给出了不同弗劳德数和水槽宽高比对应的气泡摆动特性的规律。     

考虑截面形状误差的超临界二氧化碳微通道换热特性研究

针对印刷电路板式换热器由于加工误差以及服役过程中变形导致的实际换热性能与理论存在偏差问题,利用超景深显微镜技术,测量获取了实际微通道的形状特点,对不同通道形状的微通道换热进行了数值模拟,分析了通道形状对热工性能的影响,综合考虑物性变化、通道形状变化的影响,根据数值模拟结果获得了新的传热特性关联式,可为评估实际服役的超临界二氧化碳印刷电路板式换热器的换热性能提供理论基础。     

冰水两相流管道冲蚀磨损影响与防护

目的研究低温条件下冰晶颗粒随水流进入弯管并对弯管造成的冲蚀磨损,确定弯管关键防护区域。方法通过欧拉-拉格朗日双向耦合法,研究了冰晶颗粒的斯托克斯数、流速、粒径、质量流率以及管道弯径比对磨损特性的影响。结果冰晶颗粒的斯托克斯数会显著影响最大磨损率区域变化,当斯托克斯数由2.8增大至5.84时,最大磨损率区域由弯头内侧拱壁向弯头外拱壁与出口管道连接处转移,斯托克斯数高出或低于该范围时,最大磨损率位置不再发生变化,斯托克斯数的增加在一定范围内对最大磨损率没有绝对性影响。流速、粒径和质量流率的增大会使得最大磨损率不断升高,粒径和流速的变化会改变最大冲蚀磨损区域,而质量流率的改变对最大冲蚀磨损区域没有明显影响。弯径比的增大也会使得最大冲蚀磨损区域由弯头内拱壁向外拱壁与直管连接处转移,并降低最大磨损率。结论冰水两相流弯管的最大冲蚀磨损区域主要集中在弯头内拱壁、弯头外拱壁与出口直管连接处、靠近弯头侧壁三处,且大弯径比的管道可实现减磨防护。     

油罐内壁除锈爬壁机器人吸附机构设计

为提高在役油罐内壁除锈作业的安全性与可靠性,可采用爬壁机器人替代人工作业,在进行除锈爬壁机器人设计时,吸附机构尤为重要。考虑到爬壁机器人的作业表面为凹凸不平的锈蚀表面,以及要克服喷枪除锈的反作用力,文中设计了一种基于新型稳态永磁吸附操动机构原理的永磁吸附机构,基于传统的永磁操动机构,用永磁体代替传统永磁操动机构通过动铁芯作为驱动部件,磁力直接作用永磁体使合、分闸速度达到一致;针对传统永磁操动机构在合、分闸过程中不能准确复位问题,该永磁操动机构采用三稳态操动机构的理念,增设刚性弹簧来达到该永磁操动机构的自锁功能,该机构通过驱动轴连接永磁吸盘进行非接触吸附,着重解决了爬壁机器人在运行过程中吸附的稳定性及工作完成后摘取的方便性。文中还研究分析在该永磁吸附机构下,爬壁机器人在壁面静态失稳状态下的吸附力分布情况及运动学分析,结果表明该永磁吸附机构能够满足油罐内壁除锈机器人的吸附与移动要求。