DQ法分析一般支承输流管道的固有特性

采用微分求积法研究两端受线弹簧支承和扭转弹簧约束的一般支承输流管道的固有特性.根据微分求积法的模拟方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速,管道黏弹性系数和管截面轴向力等主要参数对管道固有特性的影响.数值仿真结果表明,在一定支承刚度范围 内,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、管道黏弹性系数、流体压力和管截面轴向压力的增加而下降.两端弹性支承可以根据管道的支承刚度仿真管道实际支承情况,计算结果比较接近工程实际.     

基于有限元法的输流管道系统非线性振动研究

输流管道的横向振动是造成管道破坏的主要原因.首先建立了输流管道系统的横向振动有限元方程,给出了四种不同的边界约束条件.应用振型分解法进行了系统的模态分析,分别求解了振动系统在无阻尼和有阻尼情况下的固有频率和固有振型.采用Newmark法求解了系统的响应.研究了管道跨距、流体流速、流体压强、流体流速扰动、流体压强扰动等系统参数对振动系统的模态和响应的影响,为输流管道系统的减振研究提供了理论支持.     

基于ANSYS的跨越管道的有限元分析

为了研究有固定墩单管直接跨越管道在自重及内压作用下的受力情况,利用有限元分析软件ANSYS 对管道进行了有限元分析,并通过改变同一跨越管道的跨长和管道外径,进行了数值模拟分析。通过分析,找出了 有固定墩单管直接跨越管道的应力集中点及管道失效点。结果表明,随着跨长的增加,管道自重和内压对跨越管道 的应力和应变的影响逐渐增加,当跨长超过25m 时,此跨越管道处于危险失效状态;当跨长一定时,管道应力和应 变随半径的增加而增大,当半径为610mm 时,此跨越管道失效。为了避免跨越管道的失效,在设计计算和安装时, 需要综合考虑跨越管道的受力影响因素,使用桁架跨越、悬索跨越等其他跨越形式。     

基于有限元分析的PE燃气管道有固定墩的跨越段应力分析

研究有固定墩的聚乙烯燃气跨越管道力学性能,对城镇燃气管网的安全运行具有重要意义。基于有限元分析理论,建立了两端设有固定墩的聚乙烯跨越管道仿真模型,运用工程分析软件ANSYS对聚乙烯燃气管道进行模拟,分析并讨论了跨长、管径以及内压等因素对管道变形和应力的影响及其变化规律。研究结果表明,管道跨中挠度在跨长低于15m 时增加缓慢,但是当跨度大于15m 时,管道的跨中挠度会急剧增加;管道所受的应力随着管道跨度的增加而增加,但是增长相对平稳;管径对管道的跨中挠度和应力也有影响,管道的跨中挠度和应力均随着管径的增大而减小;管道内压对管道的跨中挠度影响较小,几乎没有变化,但是管道所受应力随着管道内压的增大而增大。     

流体在弯管内壁面压强分布研究

弯管是石油、化工、航海、航空和核工业管道网络中的重要构件,对弯管内流体压强分布规律的研究是弯管生产使用质量安全保证的前提和基础.本文基于量纲分析方法,通过压强分布预测模拟,数值研究了多个无量纲参数对弯管内流体压强分布特点的影响和定量分布规律.结果表明:弯管无量纲压强随弯径比在凸边递减、凹边递增,两者之差递减并趋于恒定值;无量纲压强与β角基本成反余弦关系变化.     

结构参数对Z型管内油气水多相流影响计算研究

管道中的局部构件可以起到改变流体速度和方向的作用,但同时受到流体的巨大的压力和冲击。通过CFD软件模拟了介质为油气水多相流的组合,管道模型为2个改变流体方向的局部构件加立管的Z型组合管道,分析了局部构件在不同弯折角度下,不同的立管长度和流体以不同的初始速度进入Z型管管壁压力的变化以及不同立管长度下的流型图,结果表明,弯管角度增大,弯管外径壁面受到流体撞击的压力减小,作用面面积增大。增加立管长度后,经过弯头的外径壁面压力值降低。且在管中易形成不易被排出管道的断塞流;增大流体入口速度,一定程度会使弯管外壁压力增大明显,在较大速度时增大流体速度,外壁压力变化不明显。     

倾斜管内油水两相流数值模拟

倾斜管内的油水两相流流动是油田地面集输管道内最常遇到的流动现象。采用VOF在不同含水率和混合流速条件下对不同角度的倾斜管内的油水两相流进行数值模拟。通过计算可知,管内流型受管道倾斜角度影响。倾斜管内的油水两相流压降与含水率和流体混合流动速度有关,倾斜管内流体压降随含水率的增大而减小,随流体混合流动速度增大而增大。倾斜管压降计算公式对高含水期的油水两相流压降规律预测同样适用。     

基于流固耦合的埋地供水管道地震响应分析

为研究埋地供水管道在地震作用下的动力学特性,以流固耦合理论为基础,结合ANSYS Workbench软件,建立埋地供水管道在地震作用下的管-水流固耦合模型,采用四面体单元代替六面体单元对管道内流体进行网格划分,在施加土压力荷载和地震动力作用下,分析管道总变形和等效应力,探究流体流速、工作压力、管径、埋深及壁厚等参数对管道最大等效应力响应情况.结果表明,在地震波加载4. 2 s时,管道总变形和等效应力均达到最大值,最大变形出现在管道中部,等效应力的最大值出现在管道的出口端;管道的等效应力随管道的埋深、壁厚和工作压力的增加而增大,不受流体流速的影响,但随管径的增加先增大后减小.同等条件下,DN800管道的抗震性能最佳.     

泄流过程中折板型竖井水气两相流动特性研究

折板型竖井在泄流过程中具有复杂的水气两相流动特性,为此本文开展了1:25水力模型试验,并采用Realizable k-ε模型和VOF法对18种体型竖井进行了数值模拟,研究折板型竖井内部流态、流速、气压、壁面压强等变化规律。结果表明：竖井内“空穴区”的形成原因一方面是因为内部空气达到压缩极限而形成,另一方面是由于水流卷吸作用导致竖井湿区为负压而产生；大入流量时流速在竖井内呈现出“中部小、两头大”的分布规律,小入流量时流速沿竖井深度方向逐渐减小；当竖井盖板密封时,顶部压强介于-0.96～2.46kPa之间,当盖板孔径大于4cm时竖井顶部压强基本为0；竖井壁面压强随着竖井高度的降低而增大,竖井上、中、下折板的壁面最大压强分别为42.25kPa、21.5kPa和16.75kPa。研究成果对深隧排水系统折板型竖井设计理论与安全运营提供了重要参考价值。     

非对称边界悬跨管道的涡激振动疲劳特性分析

针对工程实际中海底悬跨管道两端边界处多为非对称约束的现状,本文做了相应的涡激振动疲劳损伤分析。运用土体弹簧描述悬跨管道两端跨肩处的管-土作用,通过改变土体弹簧刚度模拟边界条件变化。利用理论模型模拟结构的振动响应,结合S-N曲线法,分析了非对称边界条件下海底悬跨管道疲劳特性。研究结果表明:悬跨两端的土体扭转刚度存在一个临界区域(扭转刚度为10~6～10~8)。当扭转刚度在此临界区域内变化时,海底悬跨管道的疲劳特性会发生剧烈变化;在此区域外,端部扭转弹簧刚度对结构疲劳影响较小。     

水泥粒径分布对混凝土绝热温升影响的模拟

为了模拟水泥粒径分布对混凝土绝热温升过程的影响,建立了一个基于水化深度的水化模型．该模型假定混凝土中水泥水化过程由水化深度控制,且水化深度随时间的发展与颗粒粒径无关;通过水泥等温放热曲线试验推导得出最大水化深度的存在;假定温度对水化过程的影响满足Arrhenius公式．通过混凝土绝热温升仪测定了3种不同初始温度下的绝热温升曲线,以此得到水化模型所需的基准水化速率曲线．最后将建立的水化模型用于模拟混凝土的绝热温升曲线,结果表明:基于水化深度的水化模型能够准确模拟水泥粒径分布和初始温度对混凝土绝热温升的影响．     

基于最小吉布斯自由能的疏水表面接触角模型

在光滑表面Young氏方程和粗糙表面Cassie-Baxter模型的基础上,建立了二维情况下基于最小吉布斯自由能的接触角预测模型,并且对预测模型进行了修正,考虑斜壁对气-液接触线的影响。利用接触角预测模型及其修正研究微结构材料和尺寸参数对接触角大小的影响,从而指导疏水性微结构设计。研究结果表明,疏水性基底相对于亲水性基底加工出的微结构有更大的接触角提升趋势。增大微结构间隙宽度,减小凸台宽度,减小微结构斜壁角度,有利于接触角的提升。     

金属氧化物-分子筛脱氢催化剂活性相的表征

采用多种现代表面测试技术,结合催化剂活性考评,考察了金属氧化物－ＨＺＳＮ－５负载型催化剂的活性组分和主要助剂的活性形态,结果表明,氧化物在分子筛表面以非晶型形态存在;其分散性较好,活性组分的利用率高,含Ｃｅ负载型催化剂中存在与工业用乙苯脱氢催化剂相同的活性相,含Ｃｒ负载型催化剂中的活性相与前两者不同,其脱氢能力较强。     

地下水中砷去除机理实验研究

为了研究地下水中砷的去除机理,采用吸附和土柱模拟实验,研究了不同吸附介质、初始浓度和价态等因素对砷去除的影响.吸附实验结果表明,As(Ⅴ)在初始浓度为0.05 mmol/L的条件下,在水铁矿和针铁矿上的平均吸附率分别为35%和14%;As(Ⅴ)在初始浓度为0.01 mmol/L条件下,在水铁矿和针铁矿上的平均吸附率分别为87%和37%;As(Ⅲ)在初始浓度为0.01 mmol/L的条件下,在水铁矿和针铁矿上的平均吸附率分别为73%和39%.土柱模拟实验结果表明,As(Ⅴ)在细砂中的平均吸附率为72%,而在加入氢氧化铁的细砂中平均吸附率为93%;As(Ⅴ)在粗砂中的平均吸附率为80%,在加入氢氧化铁的粗砂中平均吸附率为93%;As(Ⅲ)在细砂和粗砂中的平均吸附率为99.9%.结果表明,砂土中加入Fe3+和OH-后由于产生的氢氧化铁有利于As的吸附,粗砂和细砂对As(Ⅲ)的吸附较强.     

基于LabVIEW和单片机的切削温度虚拟仪器的实现

利用单片机和图形化编程软件——LabVIEW,开发了用于实验室的切削温度虚拟仪器,实现了对切削温度的在线测量和实时显示。虚拟仪器分为硬件和软件两部分。硬件部分以单片机为核心,采用人工热电偶作为传感器,完成了切削温度的采集与数字化处理。软件部分利用LabVIEW软件,完成了切削温度数据的实时显示、保存和分析等功能。     

基于环境因素影响规律分析的电容型设备绝缘状况诊断方法

根据人工气候室内变压器套管介质损耗因数tanδ的在线测量试验结果,建立了主要环境因素对tanδ影响的灰关联分析模型,计算了主要环境因素对tanδ影响的关联度,提出了将环境因素对tanδ影响的关联度作为特征量的电容型设备故障诊断方法。最后通过算例验证了通过灰关联进行电容型设备故障诊断的有效性。     

硝酸盐对磷酸盐还原系统除磷效能的影响

通过改变进水硝酸盐浓度,考察了硝酸盐对缺氧和好氧两种不同氧环境下的磷酸盐还原系统除磷效能的影响。试验结果表明,硝酸盐对两种氧环境下磷酸盐还原系统的除磷效能影响显著。当进水硝酸盐浓度为105～160mg／L时有利于缺氧条件下的磷酸盐还原。而进水硝酸盐对好氧条件下的磷酸盐还原产生显著抑制作用,并且两者存在显著的负相关（R^2=0.9827）。这种差异主要是由于两种不同氧环境下,硝酸盐对微环境构造的影响不同而造成的。同时,不同浓度的进水硝酸盐还会影响反应器内的PH值,进而影响磷酸盐还原进程。结果表明,偏碱性（pH8左右）有利于两种氧环境下的磷酸盐还原。     

一种实用综合的城市水资源短缺程度研究

提出基于熵权法和模糊数学理论综合建立城市水资源风险评估模型,可对城市水资源短缺风险进行综合评估和等级划分.首先,建立综合评价指标体系;然后利用熵权法计算不同准则在综合评价体系中的权重系数;最后利用模糊数学理论计算城市缺水程度的综合隶属度,根据所得到的综合隶属度来划分城市缺水程度等级.通过模型对北京市水资源体系进行评价,结果表明,北京市为严重缺水城市.     

基于COSMOS/works的深松铲强度有限元分析

为研究深松铲的强度特性,减少深松作业时的故障,应用Solidworks建立了深松铲的三维几何模型,用Cosmos对深松铲进行了三维有限元分析,得到深松铲在工作载荷下的变形和应力大小,找出了深松铲的强度薄弱环节。结果表明,深松铲的最大应力为5.55×10~8N/m~2,最大扭曲位移为12.84mm.对深松铲进行了改进设计,加强了深松铲与机架的连接。应用Cosmos进行分析,表明改进后深松铲的强度和刚度均得到提高。     

空间KK型钢管—板节点受力性能分析

针对特高压输电塔结构空间KK型钢管-板节点进行非线性有限元分析,考查了节点的破坏模式和极限承载力。重点分析了腹杆加载比例、几何参数和主管应力比等对空间KK型钢管-板节点极限承载力的影响。结果表明,腹杆加载比例为正时,节点极限承载力随其增大而显著降低;腹杆加载比例为负时,其对节点极限承载力的影响不大;主管应力比对节点极限承载力的影响随腹杆加载比例的变化而对节点的受力性能形成复合影响效应。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了该类节点的极限承载力计算公式。