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关键词： 拱坝   碳化   有限元   应力   安全系数  

摘要： 为研究坝体混凝土碳化作用下的拱坝工作性态,以某抽水蓄能电站下水库拱坝为例建立了三维有限元分析模型,并结合弹塑性理论、等效应力与强度折减法分析了碳化前后温升与温降工况下的拱坝应力与安全稳定性变化情况。结果表明,混凝土碳化对温降工况下坝体拉应力和压应力的影响程度均要大于温升工况,拉应力对碳化影响较为敏感,温降工况下拉应力增大约4.23%;碳化作用对温升工况下的拱坝-坝肩整体稳定性大于温降工况,温升工况下碳化后的安全系数约降低了2.41%。研究结果可为同类工程的安全运行提供参考。

关键词： 分层验证   FGM模型   燃烧室   出口温度分布   数值模拟  

摘要： 为实现航空发动机燃烧室出口温度场的精确预估,结合零部件试验结果,对燃烧室关键部位开展分层验证,确认了整个燃烧室的网格策略和计算模型。采用火焰面生成流(Flamelet Generated Manifold,FGM)方法对某型发动机燃烧室出口温度场开展了仿真研究。采用常温常压条件下的燃油喷嘴单相雾化试验结果作为燃烧室热态计算的喷雾设置的输入,选用Taylor-Analogy Breakup(TAB)二次雾化模型模拟燃油粒子的破碎过程。采用不同反应机理构建了非绝热FGM查询表以模拟热力化学特性。燃烧室计算结果与试验结果对比结果表明:旋流器、主燃孔/掺混孔以及气膜冷却孔的流量特性最大误差分别为4.7%,7%和6%;燃烧室的压力分布系数Cp计算绝对误差最高不超过0.1;燃烧室总压损失计算相对误差最高不超过5%;采用FGM模型以及Jet-A Skeletal化学反应机理计算得到的燃烧室出口温度分布曲线与试验结果吻合最佳,并通过其他两个燃烧室对比验证,验证了基于FGM模型的出口温度场仿真方法的通用性。

关键词： 深层页岩气   水力压裂   地应力演化   数值模拟   套管变形  

摘要： 为了深入研究四川盆地深层页岩气储层水力压裂过程中影响套管变形的主要因素和套管失效机理,文中基于地质工程一体化思想,建立了深层页岩水力压裂过程中的地层-水泥环-套管耦合作用下的三维有限元数值模型以及诱发断层或天然裂缝滑移的模型。以泸203井为例,系统分析了该井水力压裂缝扩展过程中的地应力演化过程,明确了压裂过程多因素影响下的断层/天然裂缝滑移为深层页岩套变主控因素。研究结果表明:1)水力压裂过程中,三向地应力发生变化,直接影响水力裂缝扩展规律和展布特征;2)固井质量的缺陷对于套损的影响较为微弱,水力压裂引起的断层/天然裂缝滑移是引起套损的主要原因;3)压裂初期断层/天然裂缝存在快速滑移现象,当断层内流体压力足以克服垂向应力时,断层面上的剪应力完全释放,滑移停止。研究成果可为深层页岩气储层通过水力压裂高效开发提供参考。

关键词： 压力容器   射流   直接数值模拟   湍流模型   壁面函数   评价  

摘要： 采用基于谱元法的开源软件Nek5000对压力容器入口射流进行直接数值模拟(DNS)。压力容器模拟在环向简化为1/3的尺度,主管段雷诺数为63700,下降段雷诺数为14014,工质为碘化钠溶液。通过对常见物理量进行统计,构建高精度湍流数据库。并采用FLUENT对常见的壁面函数和湍流模型进行适应性评价,评价标准包括速度、湍动能和湍流黏度。结果表明:在上升段Stress-ω模型适用性最好;在下降段,Standard k-ω模型适用性最优。

关键词： 渣场   磷石膏   堆积坝稳定性   数值模拟  

摘要： 堆积坝的稳定性对于保障尾矿库的安全至关重要。采用工程勘察资料分析、稳定性计算、数值模拟等方法研究了交椅山磷石膏渣场堆积坝的稳定性。结果表明:堆积坝高程在942 m时,正常工况及洪水工况下的稳定系数满足规范要求,排渗失效工况下极有可能发生溃坝;堆积坝高程为998 m时,干堆磷石膏以总坡比1∶2.5堆存,坝体处于不安全状态;交椅山磷石膏渣场堆积坝以干堆形式加高是可行的。干堆磷石膏密度宜取1.32 g/cm^(3);堆积坝总外坡比宜取1∶2.6;应加强坝体的排渗以及浸润线的监测。研究成果可为国内外磷石膏渣场堆积坝加高提供参考。

关键词： 稠油   过滤双流体模型   水平管道   液固两相流   传热  

摘要： 针对介观尺度下蜡晶颗粒聚团在管壁形成宏观尺度下石蜡层的现象,采用过滤双流体模型研究水平管道输送伴有固态沥青质的稠油的液固两相流流动和传热特性.对比均匀结构曳力模型和亚格子曳力模型的模拟结果,获得了颗粒相时均体积分数、颗粒相压力和过滤传热系数的修正系数等参数分布规律.同时分析了壁面温度对稠油温度分布和传热的影响.结果表明:与均匀模型Gidaspow model相比,过滤模型能够揭示蜡晶颗粒非均匀流动结构对液固两相流的变化规律.Filtered modelⅡ的结果更加接近于试验结果,Filtered modelⅡ的结果随着蜡晶颗粒体积分数的增加而减小.当蜡晶颗粒相体积分数增加到12%时,加入壁面修正的亚格子模型的误差仅为4.1%.而ZAMBRANO等人模拟结果与试验压降的误差为12.9%.亚格子尺度模型能够详细地再现沥青质颗粒聚团的介观尺度流动行为,为稠油输送过程中的蜡晶聚集以及流动过程的预测提供了新的方法.

关键词： 风电机组   非定常数值模拟   滑移网格   重叠网格  

摘要： 风电机组非定常数值模拟中模拟叶片运动所需的动态网格是CFD方法使用中最具挑战性的方面之一。为了探究滑移网格和重叠网格在风电机组非定常模拟中的应用差异,本文分别采用两种方法进行固定式和漂浮式风电机组非定常气动模拟。采用snappyHexMesh生成网格,并保证旋转域网格一致,分别对机组的总体性能、展向截面气动特性以及尾流特性三方面进行对比。研究结果表明,对于固定式和漂浮式风电机组,重叠网格方法计算出的功率均略微大于滑移网格方法;沿叶片展向从叶根到叶尖,吸力面低压区范围逐渐增大,压力面压力逐渐升高,重叠网格对于展向截面翼型表面压力差的模拟结果高于滑移网格结果,是风电机组总体性能计算结果偏高的直接原因;滑移网格模拟出的叶根及轮毂中心位置处风速要稍低于重叠网格结果,在叶尖位置处要略大于重叠网格结果。

关键词： 强夯   水闸   大面积   地基处理  

摘要： 水闸工程对地基承载力和变形要求较高,一旦地基出现极限承载破坏或变形过大的问题,会对水闸运行产生较大影响。本文以六安市某水利枢纽工程为例,其地基土为级配不良砾和回填砂砾石,承载力不满足要求、回填土沉降较大,需要进行地基处理。文中经过方案比选,最终采用强夯法进行地基处理。经处理后,实测的承载力与变形模量达到设计要求,后续检测的基础沉降量远小于规范要求,强夯地基处理效果显著。此次研究为后续类似工程的地基处理设计提供参考依据,以节约投资、加快施工进度。

关键词： 甲醇输送   ALE方法   混油扩散   数值模拟  

摘要： 采用成品油管道顺序输送甲醇不仅可以拓展甲醇运输方式、降低运输成本,还能够提升管道运力、缓解现有成品油管道低输量难题,但目前成品油管道顺序输送甲醇工艺相关研究鲜有报道,技术的推广和应用受限。针对顺序输送过程中的混油问题,结合ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法、流体控制方程以及物质传递方程,建立了甲醇和汽油顺序输送混油模型,分析了输送次序和管道流速对甲醇和汽油顺序输送过程中混油长度和混油浓度演化的影响规律。研究表明,该模型模拟的混油长度略短于VOF(流体体积)方法,在实际顺序输送过程中选择甲醇前行汽油后行的输送次序,能够有效缩短混油长度。研究结论可为成品油管道顺序输送甲醇工艺提供理论指导。

关键词： 矿井通风   风筒接头   漏风率   响应面曲面法  

摘要： 针对煤矿井下风筒管道接头存在泄漏与安装不便的问题,设计可以快速安装的新型柔性风筒接头,结合实际流速和管内压力建立缝隙泄漏的计算流体动力学模型。研究不同簧丝直径、钣金厚度和卡扣数量对风筒接头漏风率以及泄漏口附近流场的影响,采用响应面曲面实验设计方法探究不同影响因素之间的内在联系。结果表明,泄漏速率与簧丝直径和卡扣数量呈线性关系,综合考虑其经济性,选择簧丝直径3.5 mm,卡扣数量10个,钣金厚度0.4 mm时效果最佳。该研究为改善风筒接头漏风现象提供参考。