圆盘内裂纹扩展断裂试验及数值模拟研究

鉴于含裂纹的巴西圆盘试验多集中于二维或表面裂纹,而对含纯封闭内裂纹的巴西圆盘断裂研究较少的问题,开展了含90°三维内裂纹的树脂巴西圆盘试样单轴压缩试验,分析了裂纹扩展过程特征,并基于M积分及最大拉应力准则研究了KⅠ、KⅡ、KⅢ分布规律,通过断裂力学有限元软件FRANC3D实现内裂纹扩展全过程模拟。结果表明,含90°内裂纹试样在单轴压缩下裂纹破坏形态为竖直张拉裂纹;达到峰值荷载29.13kN时试样瞬间被劈裂为两半,内裂纹扩展速度达到700mm/s,对试样扩展、破坏形态及断口特征产生显著影响;通过数值模拟得出内裂纹尖端扩展路径,短轴端扩展速率最大,且数值模拟结果与试验相符。     

裂隙岩石直接拉伸断裂破坏的颗粒流模拟分析

针对现有裂隙岩石受拉破坏及强度方面研究的不足,利用二维颗粒流软件（PFC2D）构建了裂隙岩石的直接拉伸试验模型,模拟了含单条裂隙和断续双裂隙试样的直接拉伸试验,并分析了裂隙分布特征对抗拉强度和裂纹扩展特征的影响。结果表明,对裂隙岩石试样,裂隙岩石的抗拉强度随裂隙倾角的增大而增大,随裂隙长度的增大而减小,岩桥倾角和岩桥长度对抗拉强度的影响不大,除裂隙倾角α= 90°外,试样最终破裂面均与预制裂隙搭接。对断续双裂隙岩石试样,岩桥角度和长度对裂隙之间岩桥贯通影响明显,岩桥倾角和岩桥长度增大时,均出现岩桥未贯通现象。研究结论不仅丰富了断裂力学的内容,而且为工程实践提供了借鉴。     

探索数值模拟在能效评估中的应用

针对缺少现场检测条件的节能评估项目,应用软件对其全年负荷和能耗进行数值模拟,以空调性能参数为变量,逐月与能耗账单对比,进而评估空调系统的能效水平。     

含2条偏置三维内裂纹试件单轴拉伸下裂纹扩展数值模拟

为探究不同岩桥角及不同裂纹倾角下的标准立方体试件在单轴拉伸作用下的裂纹扩展及裂纹尖端的应力强度因子的变化规律,利用Franc3d软件对不同方案的含两条偏置三维裂纹的试件进行了单轴拉伸数值模拟研究,同时以单轴拉伸下含单裂纹试件的试验结果作为验证对比,验证了数值模拟的合理性。结果表明,不同岩桥角与不同裂纹倾角下双裂纹试件裂纹之间呈现"相互吸引"与"相互排斥"作用;预制裂纹内侧尖端的翼裂纹扩展小于预制裂纹外侧尖端;相对Ⅰ型应力强度因子随着预制裂纹尖端距离的变化呈现先增大后减小再增大再减小的规律,相对Ⅱ型应力强度因子随着预制裂纹尖端距离的变化呈现先减小后增大再减小再增大的趋势;岩桥角越大,整体上的相对Ⅰ型应力强度因子越小,不同岩桥角的相对Ⅱ型应力强度因子几乎一致;预制裂纹的倾角越大,相对Ⅰ型应力强度因子越小,而相对Ⅱ型应力强度因子总体上越大。研究成果为进一步认识裂纹扩展特性奠定了基础。     

含交叉裂隙类岩石试样物理力学特性试验及其RFPA模拟

为探究含交叉裂隙试样在单轴应力下的物理力学特性,制备了与岩石力学性质相似的类岩石材料,利用预制树脂片法模拟了不同倾角交叉裂隙的情况,对其进行了单轴压缩试验,同时利用RFPA软件对不同工况进行了数值模拟。结果表明,含交叉裂隙类岩石试样在单轴应力下主要有单一裂隙扩展模式、主裂纹扩展贯通模式、次生裂纹扩展贯通模式三种破坏模式;单一裂隙扩展模式与主裂纹扩展模式下,次生裂隙尖端产生剪破坏,主裂纹尖端产生拉破坏,而次生裂纹扩展模式下主裂纹尖端产生剪破坏,次生裂纹尖端产生拉破坏,最终产生的翼裂纹与反翼裂纹属于拉剪破坏;单轴应力下的含交叉裂隙试样应力—应变曲线经历弹性变形阶段、非线性变形阶段、残余变形阶段三个阶段;主裂纹倾角对含交叉裂隙试样的峰值强度起到控制性作用,而次生裂隙仅在主裂纹倾角为0°时对试样的峰值强度有较大影响。     

数值模拟在电解槽集气烟道改造中的应用

针对国内一企业现有电解槽集气烟道存在积灰严重、烟道阻力大、净化能耗高、集气效率低等问题,以该集气烟道为研究对象,利用数值模拟计算软件Workbench对集气烟道改造前后烟道内气流流动情况和集气量进行了仿真计算,得出了改造前后烟道内气流流动分布及集气量结果。结果表明,改造后,在相同的集气负压下,烟道集气量有所增加,各烟道集气口集气量分布均匀。最后以数值模拟计算为依据对集气烟道进行改造,实践证明,改造后集气效率明显提高,改造效果良好。     

数值模拟在太阳能烟囱通风效应研究中的应用

随着计算技术和计算机技术的飞速发展,数值模拟已经在工业生产的各个领域中得到了广泛的应用并在科研和生产中发挥着越来越重要的作用。简要介绍了数值模拟技术在太阳能烟囱通风效应研究的科学意义、研究现状和应用前景作了分析总结。     

数值模拟方法在柴油机进气道改进中的应用

以实际产品为研究对象 ,将三维数值模拟方法应用于柴油机螺旋进气道的改进设计中。根据模拟计算结果对气道流场结构进行了分析 ,找出了气道结构中不合理的部位 ,对此部位进行修改 ,再进行三维数值模拟。结果表明 :修改后的气道具有更合适的流场结构 ,从而具有更高的流量系数和更合适的涡流比。将原气道和修改后的气道分别进行气道稳流试验台试验 ,试验结果与计算结果吻合良好。     

数值模拟在电站锅炉烟风道优化设计中的应用

分析讨论了电站锅炉烟风道的空气和烟气流动以及数值模拟方法在烟风道设计优化中的应用。燃烧系统风道设计能否保证空气分布平均一致,决定了燃烧器是否在设计条件下运行,从而决定了NOx排放水平和燃烧效率。SCR(Selective Catalytic Rednction)系统中烟道的设计能否确保进入SCR的烟气流场的均匀性,决定了SCR系统运行的效率和安全。数值模拟的方法能够分析烟风道内的流动情况,为优化改进烟风道的气流分配提供了设计和分析工具。通过实例说明数值模拟方法在锅炉风箱和SCR烟道改进优化实践中的应用。     

水冷壁横向裂纹综合治理的数值模拟分析

华电新疆哈密煤电开发有限公司2×660MW超超临界锅炉为了解决受热面壁温偏差大、水冷壁横向裂纹等问题,采用CFD数值模拟技术,开发适应低二次风率的最优二次风喷口改造方案,并通过数值模拟验证其可行性与优势,达到改善炉膛空气动力场、避免煤粉气流贴壁刷墙、改善贴壁区域还原性气氛、控制锅炉NOx排放等目的 .     

数值模拟技术在榆林庄闸设计中的应用

榆林庄闸改建工程中面临河心岛是否要拆除的问题,本文通过建立三维数学模型对该河段进行数值模拟.从壅水高度、流态现象、横向流速分布等角度系统地将保留河心岛和拆除河心岛两种方案进行了比较和分析.得出了应该要拆除河心岛的结论.     

数值模拟技术在榆林庄闸设计中的应用

榆林庄闸改建工程中面临河心岛是否要拆除的问题,本文通过建立三维数学模型对该河段进行数值模拟,从壅水高度、流态现象、横向流速分布等角度系统地将保留河心岛和拆除河心岛两种方案进行了比较和分析,得出了应该要拆除河心岛的结论。     

地下水数值模拟的不确定性分析在水质预测中的应用

在传统地下水水质预测研究中,一般通过实测水文地质参数求解地下水数值模拟模型得出预测结果,未考虑水文地质参数取值对预测结果造成的影响,应用蒙特卡洛方法对地下水数值模拟模型进行不确定性分析,且为减小蒙特卡洛模拟的计算量,通过局部敏感性分析筛选主要参数对模型降维;为节省蒙特卡洛模拟的时间,建立并调用替代模型进行蒙特卡洛模拟;最后通过置信区间估计法对蒙特卡洛模拟结果进行定量描述。结果表明,通过局部敏感性分析可快速识别产生不确定性的主要参数;在进行蒙特卡洛模拟时调用替代模型能在保证一定精度的前提下节省大量模拟时间;对模拟结果运用区间估计法进行分析,可以得到污染物在不同浓度区间的发生概率,所得结论用于地下水污染的风险预测更符合实际情况。     

正交试验方法在波形板分离器数值模拟研究中的应用

为了比较精确的计算波形板惯性分离器的阻力特性,将正交试验方法与数值模拟相结合,讨论了不同数值计算方法对波形板惯性分离器阻力特性的影响,通过极差分析得出最优的数值模拟方法。研究表明:在对惯性分离器进行数值仿真时,湍流模型对计算结果的影响最大,离散格式影响稍小,压力差补和压力速度耦合算法的影响最小;其中,RNG k-ε湍流模型、SIMPLEC算法、二阶压力插值、QUICK离散格式的算法组合对波形板分离器阻力特性的预测误差为6.8%。     

周期性模型在管壳式换热器数值模拟中的应用

根据管壳式换热器的结构特点,提出了周期性全截面计算模型用于其流场和温度场的数值模拟.采用该模型的计算结果与壳程整体模型的计算结果对比,误差在10%以内,证明了该模型的合理性和模拟结果的正确性,为实现具有复杂壳程结构的管壳式换热器的数值模拟提供了一种新方法.基于周期性全截面模型的计算结果,提出了对折流杆换热器周期性单元流道模型的修正算法,改进和完善了周期性单元流道模型的实用性和适用性.     

资源评价与数值模拟在对井回灌系统中的应用

主要针对低焓热水型地热热储，分析了对井系统种类参数依赖的因素，关系以及相关程度，回灌率的选取，渗透率在含水层中三维分布情况对开采区域的影响，回灌对维持热储压力的水平范围和回灌冷水的影响程度，对井的合理井间距等，并针对兰庄地热田地热地质的非均质，各向异性特点，研究了该区的地热地质构造特性，地下资源储量，水资源补给可能性，评价了该地区地热资源的开发潜力。     

基于损伤塑性本构模型的混凝土拉伸裂纹扩展数值模拟

基于ABAQUS损伤塑性本构模型,采用粘塑性归一化方法和控制位移增量法,对三维混凝土模型在竖向拉伸应变分别为7×10-5、8×10-5和10-4三种情况下的损伤与断裂过程进行数值模拟。结果表明,基于ABAQUS的损伤塑性本构模型能较好地模拟混凝土试件在不同拉伸应变下裂纹萌生、扩展到宏观裂纹形成的破坏过程,且与物理试验结果基本吻合。     

油藏数值模拟技术在陆梁油田开发中的应用

油藏数值模拟技术是迄今为止定量描述非均质地层中多项流体流动的唯一方法,此项技术在陆梁油田开发生产中发挥了巨大作用。陆梁油田陆9井区油藏具有构造幅度低,储层非均质性强,油层厚度薄,边、底水能量充足特点。开发初期,针对油藏地质特征,对各区块开展油藏数值模拟研究工作,对油藏开发方式、射开程度、临界产量进行评价和论证。经过近10年的全面开发,随着动(静)态资料数量、类型的增加,对油藏的认识不断深化,建立了数值模拟跟踪系统,通过修正地质模型,不断优化开发方式。通过油藏模拟研究,加深了对油水运动规律的认识,摸清了油藏剩余油分布规律,同时,对单井组注采比进行优化研究,为油藏精细注水提供依据,并开展了油水井措施优化研究,确保措施有效实施。此外,针对水平井,进行了可行性和开发方式的研究,为水平井开采边、底水油藏提供了依据。目前,该技术已成功应用于油田的动态调水、老区剩余油挖潜以及水平井设计等工作中,有效改善了油藏开发效果,减缓了油藏综合递减率,确保了油藏持续高效开发。     

间隙模拟技术在贯流水轮机数值分析中的应用

介绍了间隙模拟技术,应用间隙模拟技术模拟桨叶轮缘与轮毂间隙的实际形状,并对贯流式水轮机桨叶间隙流动进行了模拟数值计算.以某电站为例,对电站转轮水力性能进行了数值计算和分析.与实况比较表明,间隙模拟技术能有效模拟内流道流动,并能准确计算协联工况点.     

数值模拟在凝汽器水侧流动特性分析中的应用

通过计算流体力学在实际工程中的分析和结果,详细阐述数值分析模拟在凝汽器水侧流动特性分析中的应用情况。通过对凝汽器水侧阻力进行计算和分析过程的详细剖析,阐述了数值模拟在水室结构优化,降低流动阻力等方面所起到的指导作用。