无阀压电微泵用平面锥管内部流动附壁效应

为研究锥管内流体流动中产生的附壁效应对其流阻系数的影响,采用数值模拟的方法对平面锥管内部流动附壁效应进行研究.结果表明:雷诺数Re在300~3000,锥管角度在5~40°时,扩散方向流动可以分为3种状态,即稳定状态、附壁状态和射流状态.锥管角度为10~35°时,锥管内流动易于发生附壁效应.Re在300~1 200时,稳定状态扩散流阻系数随着扩散角的增大迅速降低;附壁状态扩散流阻系数随着扩散角的增大缓慢增大;射流状态扩散流阻系数随着扩散角的增大而缓慢降低.Re在1 800~3 000时,附壁状态扩散流阻系数在锥管角度为30°时达到最大值.流阻系数比在稳定状态和射流状态下基本不变,在附壁状态下随着扩散角的增大迅速减小.     

薄壁金属气囊抛撒性能流固耦合分析

为研究机载布撒器囊式抛撒系统中气囊的抛撒性能,以初始为扁平结构的薄壁金属(304不锈钢)气囊为研究对象,采用流固耦合的方法对其膨胀抛弹过程展开数值仿真分析,得到囊内的流场特性和囊壁的应力响应,计算结果与试验吻合较好.分析了入口边界条件及气囊结构对抛撒结果的影响,计算结果表明:气囊入口直径和入口边界条件是影响子弹分离速度和过载的关键因素,装药量、入口直径越大,子弹过载越大;一定装药量下,气囊入口直径不同时,子弹存在极限分离速度;气囊初始面积对子弹分离速度影响很小(仅4%),主要影响囊内的燃气压力,初始面积越大囊压越小,有利于降低囊壁的应力值.计算结果可为气囊结构的优化设计与工程实际应用提供重要参考.     

全浮芯棒二辊孔型中轧管金属变形行为研究

为分析连轧荒管管壁收缩的原因,借助有限元模拟软件MSC.Super Form,对宝钢Φ140 mm全浮芯棒连轧管机组Φ119 mm主孔型系钢管的单机架轧制过程进行数值模拟仿真,研究轧制过程中不同工艺参数对金属变形行为的影响,分析产生壁厚收缩缺陷的倾向性。结果表明：孔型顶部的壁厚压下量一定时,孔型开口处壁厚随空减坯径壁比的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并且存在一临界径壁比;径壁比一定时,孔型开口处壁厚变化随压下量的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并存在临界压下量;径壁比、压下量均一定时,单机架轧制高钢级时孔型开口处壁厚值相对较大。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱延性分析

基于纤维模型法非线性分析程序,利用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,模拟带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力-变形全过程,计算与实验结果吻合.研究表明,约束拉杆间距越小,直径越大,钢管壁厚越大,钢材强度越小,偏压短柱的延性指标越大;混凝土强度和截面宽厚比越大,偏压短柱的延性指标越小;双向偏压短柱的延性指标在0°和90°方向达最小,在截面角区方向达最大;各参数对双向偏压短柱截面延性系数-荷载角曲线的影响类似.     

地铁车辆吸能装置耐碰撞性分析

吸能装置是确保地铁列车具有良好耐碰撞性能的一种重要部件.为实现地铁车辆吸能装置的结构优化,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同厚度、不同横截面形状的薄壁结构碰撞性进行了仿真分析,分析结果表明,吸能装置的性能与其横截面的形状、壁厚的选择紧密相关.条件相同时,吸能装置的吸能能力与壁厚成正比,但壁厚增加时,界面力也随之增大,在吸能结构的设计中,需综合考虑.以地铁头车为研究对象,对安装了吸能装置的地铁头车进行了碰撞仿真,得到车体吸能装置碰撞过程变形情况和碰撞能量-时间历程,结果表明该结构吸能装置具有良好的吸能特性.     

内螺纹肋管几何参数对流动与传热的影响

以空气(Pr=0.744)为介质,在Re=2 000时,对17根内螺纹肋管进行了数值模拟,研究内螺纹肋管的流动与传热特性.在梯形肋几何参数肋高H =0.02～0.06,肋数N=35～50条,螺旋角γ=35°～45°时,分析肋高、肋数、螺旋角的变化对Nu和f的影响,得出Nu和f随N、H增大而增大,随γ增大,Nu和f先增大再减小,Nu在γ=41°达到最大值,f在γ=39°达到最大值.研究表明,最佳肋参数为0.50/40/41.     

圆钢管再生混凝土柱轴压试验研究

通过8根圆钢管再生混凝土柱进行轴压试验,研究构件长细比、钢管壁厚以及添加废弃混凝土块体等因素对试件轴压性能的影响,获得试件承载力、轴向变形、轴向和环向应变等参数。试验表明,钢管再生混凝土试件主要为弹塑性失稳破坏;构件长细比对试件的承载力有一定影响,轴向承载力随着试件的长细比的增大而减小;钢管壁厚对试件的承载力影响较大,钢管壁厚越大,其极限承载力就越大;添加混凝土块体对轴压承载力影响不大。     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点,利用泥灰岩三轴试验结果,分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响;利用最新的弹塑性理论研究成果,推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式;采用数值力学的研究方法,分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象.数值模拟结果表明:软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增,膨胀角愈大,软岩巷道的围岩条件愈差,巷道周边围压越大,所需要的支护力就越大,这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考.     

流动冲击角对流体绕流管束换热的影响

运用计算流体动力学软件FLUENT,对流动冲击角分别为45°、60°、75°和90°,流体绕流6排87根错排管束下的换热进行三维数值模拟.管束的纵向和横向管间距分别为9.5 mm和11 mm.考查管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降,并与茹卡乌斯卡斯的实验关联式进行对比.当雷诺数为5 000~20 000时,给出4种流动冲击角下管束换热努赛尔数的拟合公式,并对管周向局部换热特点进行细观分析.结果表明:湍流边界层在周向夹角为大约105°时从管壁面分离,此时换热最差;流动冲击角越大,管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降越大;流动冲击角为45°时综合换热性能较好.     

基于ANSYS软件的连续管井口压曲分析

采用有限元分析软件ANSYS,对井口处注入头链条底部与防喷器橡胶心子顶部之间的无支撑长度的连续管进行数值分析计算,得到了不同参数下的连续管静力压曲临界载荷,分析了无支撑段连续管长度、连续管的截面面积对压曲载荷的影响规律.结果表明,压曲临界载荷随着连续管管径和壁厚的增大而增大,而随着无支撑段管长的增加而减少.该分析方法与...     

转套式配流系统闭死角对工作脉动的影响研究

为了降低转套式配流系统在转换过程中出现的冲击现象和噪声,本文根据配流系统配流特征,分析了泵腔在两个阶段中闭死升压和降压的数学模型。同时,为改善配流系统工作中液压冲击现象,选取最佳闭死角,并利用仿真软件Fluent,对配流系统工作循环中流量和压力变化进行数值模拟。仿真结果表明,当闭死压缩角为3°时,对流量特性及泵腔压力脉动的影响最小,且最接近理论分析;在任意膨胀阶段,泵腔内部都出现了不同程度的空化现象,且膨胀角越小,流量脉动越大,综合考虑膨胀角选取2°最合适。该研究为转套式配流系统确定闭死角的大小提供了理论依据。     

复合钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

基于ABAQUS非线性有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,并进行了短柱受轴向荷载作用下的有限元模拟,轴压极限承载力和荷载-变形曲线的数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.受压时,方形和圆形钢管分别对核心混凝土产生约束作用,使得复合钢管混凝土柱具有较好的延性和较高的剩余承载力.基于非线性有限元模型,开展了复合钢管混凝土轴压短柱在不同参数下的受力分析.通过试验和理论分析发现,一定壁厚情况下,随着内部圆钢管直径增大,复合钢管混凝土轴压短柱极限承载力和剩余承载力的变化先增大后减小.     

菌式穿孔顶头平整段母线和锥度

斜轧穿孔顶头平整段的正确设计对减轻毛管的螺旋形壁厚不均至关重要。本文通过对菌式穿孔机轧辊与轧件接触迹线的解析,导出了能与轧辊出口锥面保持均匀间隙的顶头平整段母线方程。本文还给出了锥形平整段的最佳锥角计算公式,按其设计的顶头平整段锥面在理论上可获得最佳均壁效果。本文结果同样适用于其它斜轧穿孔(即辗轧角φ=0的情形)的顶头设计。     

基于离散单元法的大豆力学特性研究

针对大豆颗粒粒径较大的特点,在室内大豆直剪试验的基础上标定大豆相应细观参数,采用离散单元法建立大型大豆直剪试验数值模型,验证了离散单元法模拟大豆直剪试验的可行性。分别设定试样的剪切速率、仓壁材料以及含水率为3个单一变量,其他参数为不变量,研究3个变量对大豆相关力学特性的影响,结果表明:试样的剪切速率在一定范围内变化时,大豆的抗剪强度峰值与内摩擦角变化不明显,但内部黏聚力由6. 12 k Pa增大至9. 31 kPa;在仓壁材料由光滑面变为混凝土板的过程中,大豆的内摩擦角由26. 9°增大至32. 33°,抗剪强度峰值也出现了一定程度的增长,但其内部的黏聚力保持相对稳定;不同含水率的大豆的抗剪强度不同,在大豆含水率由12%增长至21%时,大豆的内摩擦角由26. 9°增大至32. 5°,内部黏聚力由6. 12 kPa增大至11. 01 kPa。     

含沟槽缺陷铜镍合金管爆裂压力计算

为了准确评价铜镍合金管存在沟槽缺陷时的爆裂压力,建立了爆裂压力预测公式,进行了爆裂过程的数值模拟,确定了修正函数,进行了静水压爆破试验。数值模拟与试验结果均表明:DNV标准与数值模拟结果误差随腐蚀深度增加先减小后增大,依靠含缺陷深度参数的修正函数建立的预测公式可以有效预测铜镍合金管爆裂压力,试验证明公式准确性较高;对比爆破试验裂口形貌,管道在仅受内压状况下爆裂过程的数值模拟效果较好;管道在剩余壁厚较薄时表现为塑性断裂,剩余壁厚较厚时表现为脆性断裂。爆裂压力的研究可为科学维修舰船管路提供理论依据,对指导管路状态评估有重要意义。     

高速离心泵平衡孔轴面安放角对其性能的影响

为研究高速离心泵平衡孔轴面安放角对其内外特性及转子轴向力的影响,以一台转速为30 000 r/min的高速离心泵为研究对象,利用N-S方程及RNG k-ε湍流模型进行全流场数值计算。结果表明:随着轴面安放角的增大,高速离心泵轴功率P基本保持下降趋势,下降为最大轴功率的2.8%;效率η基本保持上升趋势,上升为最小效率的1.1%;扬程H最大变化量为设计扬程的1.5%,并出现极值点;随着轴面安放角的增大,平衡孔泄漏的高压射流对离心轮进口的主流排挤越小;当轴面安放角? 30° ≤ θ ≤ ? 10°与0° ≤ θ ≤ 20°时,随着轴面安放角的增大,转子轴向力减小,在轴面安放角θ = 0°时,轴向力发生骤增,出现极大值点;与传统轴面安放角θ = 0°的平衡孔安装方式相比,本研究中轴面安放角θ = 20°时,轴向力降低67.92%,可有效平衡转子轴向力。     

液压锥阀气穴现象两相流仿真及实验

为研究液压锥阀存在的气穴问题,基于流体力学理论及阀芯受力分析,计算出径向偏移量的大小,在考虑阀芯发生径向偏移的情况下,借助UG软件建立不同工况下的内流场三维模型,通过ICEM-CFD软件划分网格模型,基于FLUENT软件对锥阀内流场的气穴现象进行液-气两相流仿真,获得径向偏移、半锥角、开口度、背压4个影响因素下的气穴分布及强度的变化规律.搭建可视化的液压锥阀气穴现象实验台,借助高像素的相机拍摄各工况下阀口位置的气穴图像,对仿真结果进行实验验证.结果表明:仿真结果与实验结果相吻合,径向偏移使气穴集中分布在上锥面一侧的流场.半锥角为45°时,阀芯的锥阀气穴强度变化平缓,同时半锥角为45°时,开口度为0.4 mm时气穴的强度最明显,随着开口度增大,气穴现象的气团强度逐渐减弱.综合通流能力、气穴强度,半锥角为45°是一个较优的阀芯半锥角度,同时,增大开口度和背压具有抑制气穴发生的作用.     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点，利用泥灰岩三轴试验结果，分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响；利用最新的弹塑性理论研究成果。推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式；采用数值力学的研究方法，分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象．数值模拟结果表明：软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增，膨胀角愈大，软岩巷道的围岩条件愈差，巷道周边围压越大，所需要的支护力就越大。这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考．     

复合钢管混凝土轴压柱承载力分析

基于混凝土的塑性损伤模型,使用ABAQUS有限元软件对试验中的复合钢管混凝土轴压柱进行数值模拟,得出试件的荷载-位移曲线,对比试验中的承载力,并分析外层方钢管的壁厚、内层圆钢管的壁厚、混凝土强度3个参数对复合钢管混凝土轴压柱承载力的影响.     

参数化诱导槽设计的吸能盒结构抗撞性多目标优化

针对车身前部抗撞部件吸能盒结构的常见的方形截面薄壁锥管,研究了其在低速冲击工况下的最佳抗撞性能模型优化。将压溃力效率及比吸能作为评价指标,建立加权组合形式的多目标优化模型。分析研究分布设置诱导槽对结构吸能与压溃力的影响,选择诱导槽设定的可行区域。以槽的个数、非均匀分布的槽间距离及槽的深度等作为优化参数,合理选取样本点后,分别应用三次多项式响应面法及径向基法构建其有效代理模型,并采用粒子群法进行优化设计,得出使结构最优的诱导槽位置分布及数量。仿真分析验证了本文方法的有效性。