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关键词： 孔状缺陷   铝合金焊接接头   数值模拟   疲劳裂纹扩展   疲劳寿命  

摘要： 为了研究孔状缺陷对焊接结构中疲劳裂纹扩展及寿命的影响,以6061铝合金为研究对象,基于NASGRO模型,利用ABAQUS和FRANC3D进行联合仿真,经试验验证结果可信,计算了不同孔径、横向距离、纵向距离时CT试样的疲劳寿命和裂纹偏转角度.计算结果表明:由于孔的存在,裂纹扩展时KⅡ显著增加,在裂纹扩展过程中Ⅱ型裂纹扩展发挥了更大的作用;当孔位于裂纹扩展路径附近时,孔边缘会有比较大的应力集中,从而吸引裂纹向孔的方向偏转;当孔径较小时可以起到一定的延寿作用,但随着孔径的增加疲劳寿命快速下降,孔径为4 mm时疲劳寿命最大减少33%,裂纹最大偏转角48°;随着纵向距离的减少疲劳寿命不断减少,纵向距离为4 mm时疲劳寿命减少53%,裂纹最大偏转角44°;随着横向距离的减少疲劳寿命不断减少,但横向距离的影响相对较小,横向距离为6 mm时疲劳寿命最大减少20%,裂纹最大偏转角39.6°.

关键词： 抽水蓄能电站   侧式进/出水口   调整段   水力特性   数值模拟  

摘要： 调整段在抽水蓄能电站侧式进/出水口中起过渡水流作用,合理的调整段长度既可以减小工程投资,又可以改善进/出水口的水力特性。该文以某抽水蓄能电站侧式进/出水口为例,双向过流工况下,采用数值模拟方法,探究调整段长度对进/出水口水力特性的影响。研究表明:调整段仅对出流工况下进/出水口拦污栅断面流速分布有影响,一定长度的调整段可以改善拦污栅断面流速的均匀性;当调整段长度大于0.2倍扩散段长度时,拦污栅断面流速不均匀系数满足要求。

关键词： 地质储能   适宜性评价   数值模拟   水文地质   岩性圈闭  

摘要： 针对目前岩性圈闭型压缩气体地质储能场地适宜性评价多基于静态因素,缺乏动态多因素的耦合分析,导致评估结果与实际工程应用存在较大差异这一问题,开展细化储能场地适宜性评价方法研究。通过考虑储气层储集性、储能安全性、实际操作性等方面,提出场地静态可行性分析与动态性能评估相结合的方法,并以胜利油田孤东辖区A2砂体为例开展应用研究。通过场地地质特征静态分析、GPSFLOW数值模拟软件定量评价以及现场先导性注气试验评估,结果显示A2砂体井口压力在注入标况空气9.4×10^(4)m^(3)结束后下降8.16%,显示密封性良好,符合储能空间要求。表明考虑储能系统动态性能的场地适宜性评价方法可为项目的选址和建设、储能效率的评价及优化提供更准确的数据支撑,有利于促进清洁能源利用与能源转型的可持续发展。

关键词： 2195铝锂合金   直径3350 mm球底   充液拉深   起皱缺陷   极限厚径比2.5‰   型面精度  

摘要： 为满足登月着陆器舱体高可靠性、轻量化制造需求,提出贮箱球底充液拉深成形方法。对于直径3350 mm的2195铝锂合金箱底,相对2219和5A06铝合金,材料塑性差,成形易开裂失效,且整底成形厚径比仅为2.5‰,易起皱失稳。针对上述问题,建立了整底充液拉深成形仿真模型,进行不同液室压力、压边力条件下的数值模拟,讨论整底充液拉深成形变形规律,分析整底成形缺陷形式及控制方法,优化整底充液拉深液室压力加载路径,获得球底壁厚分布规律。结果表明:拉深行程达0.24H(H为零件最终高度)时,球底悬空区域为典型的压缩应力状态,产生了沿母线方向的起皱缺陷环向均布12个,拉深行程0.79H时,环向起皱数量倍增;引入液室压力后使悬空区由压缩应力状态转变为拉伸应力状态,从而避免了悬空区起皱缺陷的发生;压边力和液室压力对悬空区应力状态影响显著,随着压边力增大,球底壁厚减薄趋势增大,而随着液室压力的增大,球底壁厚减薄趋势减弱;球底拉深试验对初始壁厚9.5 mm板材,采用2.5×107 N压边力、8 MPa液室压力加载路径时,壁厚最大减薄率为7.4%,壁厚分布均匀,无起皱缺陷。

关键词： 数值模拟   鼻甲肥大   虚拟手术   流场   颗粒物  

摘要： 运用数值模拟的方法探讨不同的下鼻甲切除虚拟手术方案的效果。为一位患慢性肥厚性鼻炎的患者重建了真实鼻腔模型A,采用虚拟手术的方法修改模型A的几何结构,分别根据双侧下鼻甲下缘水平切除术、下鼻甲后端切除术以及下鼻甲下缘及后端切除术得到了鼻腔模型B、模型C和模型D。并在上述四个模型内分别展开数值模拟,对比分析其流场分布和颗粒物的沉积比与沉积形式。模型A中左侧鼻腔的气流速度较快,左右鼻腔的气流分布差异也较大,模型B和模型D的最大气速和左右鼻腔的流速差异均有减小。在不同流量条件下,模型B和模型D的鼻腔进出口压降与模型A相比均降低。较大粒径的颗粒在鼻腔模型内的沉积比显著降低,8μm时模型B和模型D的沉积比分别比模型A降低了14.5%和14.8%,10μm时分别降低了14%和14.5%。模型C的流场分布和颗粒物的沉积特性与模型A相差不大。模型B和模型D可以更好地降低鼻阻力,减轻左右鼻腔流场差异引起的不舒适感,降低颗粒物在鼻腔内的沉积比,尤其减少了鼻中隔、鼻咽和咽喉区域的颗粒物沉积。

关键词： 低温氢气   火炬放空   火焰体积   热辐射  

摘要： 放空火炬系统作为氢液化、储运、加注等关键装备的末端保护屏障,在紧急处理大规模失衡氢气时起着关键作用。建立了低温氢气火炬燃烧排放过程的工程物理模型和三维CFD数值计算模型,对氢气放空燃烧过程进行数值模拟,评估了不同放空温度条件对火炬火焰燃烧特性及热辐射分布特征的影响。研究结果表明,在低温氢气燃烧排放过程中,由于冷氢气与空气混合不充分,射流火焰更易受环境影响,导致火焰形态及热辐射场分布特征变化明显;随着氢气排放温度接近环境温度,氢气密度减小,流速增大,火焰体积、热辐射场中心偏移距离、偏移角度均以逐渐减小的趋势变化。相较于低温排放(43 K)情况,排放温度为293 K时火焰体积、热辐射场中心偏移距离以及偏移角度分别减小了53.77%、78.18%和49.75%,印证了低温条件会为火炬放空作业带来极大的危险性。研究可为放空火炬系统的布置设计和氢安全控制策略的制定提供指导。

关键词： 深部工作面   数值模拟   支护方案   矿压观测  

摘要： 为了确保矿井复合顶板巷道在煤矿开采时的稳定,以潘三矿1692(1)工作面轨道顺槽为研究对象。针对原围岩的赋存状况和原有的支护方案进行分析,原支护方案暂时可以满足安全支护需要,但考虑本巷道为典型深部多次应力扰动下复合顶板沿空掘巷,采用数值模拟分析了锚杆与短锚索预应力承载结构。研究发现短锚索预应力承载结构的应力场范围更大,能够有效控制围岩变形。

关键词： 铝液滴   固体火箭   双液滴碰撞   相场方法   格子Boltzmann方法  

摘要： 本文采用相场–格子Boltzmann方法研究了偏心度B=0.06,韦伯数We=15~190情况下双铝液滴的碰撞行为。捕获了对撞双铝液滴的大变形融合行为及产生“卫星液滴”的自反分离行为,发现随着We增大,自反分离产生的“卫星液滴”数量增加。此外,将LBM模拟得到的铝液滴发生自反分离行为的临界We与两类自反分离模型的预测值进行了对比,发现与黏性液滴自反分离模型相比,忽略黏性的自反分离预测模型能够对铝液滴近对心碰撞中出现的大变形融合和自反分离行为的临界We进行更准确的预测,这与铝液滴低黏度的特点相符。

关键词： 过冷大水滴   数值模拟   变形   反弹   飞溅  

摘要： 为了更准确地模拟过冷大水滴在结冰部件中的撞击特性,基于LEWICE模型和Trujillo模型的过冷大小滴撞击模型,以NACA23012翼型为研究对象,通过Fluent软件的二次开发功能,考虑大水滴运动中变形以及撞击中反弹/飞溅的影响,对过冷大水滴的运动和撞击特性进行数值模拟,并将计算结果与NASA的试验数据进行对比。结果表明:当过冷水滴的MVD值较大时,相比于LEWICE模型和Trujillo模型,结合两个模型计算得到的翼型表面局部水收集系数的计算结果和撞击范围都更贴合试验数据,绝大部分计算结果和试验数据的误差在10%以内;MVD值越大,局部水收集系数值的计算结果和试验值越贴近。

关键词： 煤炭地下气化   节流工具   冲蚀磨损   数值模拟   高温  

摘要： 煤炭地下气化时,井下高温高压气体携带大直径的煤粉颗粒对节流工具造成严重的冲蚀磨损。为此,设计了双节流孔结构的井下节流工具,并结合高温冲蚀磨损试验结果对DNV(Det Norske Vertitas)冲蚀预测模型进行参数修正。开展了井下节流工具气固两相流冲蚀磨损数值模拟,研究高温条件下不同气体速度、不同颗粒质量流量及不同颗粒直径对节流工具的冲蚀磨损规律。研究结果表明:节流工具壁面冲蚀磨损区域随着气体流速的增大沿节流孔呈现环形分布;颗粒直径为5 mm,质量流量为7.5×10^(-4) kg/s,气体速度为20 m/s时,其对应的节流工具壁面冲蚀磨损速率最大。所得结论可为延长节流工具的安全服役年限、降低管线破损及爆炸的风险以及提高煤炭地下气化开采的经济性提供指导。