气液混输下侧流道泵内压力脉动特性研究

侧流道泵是一种新型超低比转速泵,因其具有小流量、高扬程、可自吸和气液混输等优点,近年来广泛应用于化工、汽车、医药工业和油气开采等领域.由于侧流道泵内部流动复杂、湍流强度极大,势必会产生较强的压力脉动,造成侧流道泵性能降低和运行不稳定,这种影响在气液混输时更为严重.基于MUSIG模型,对不同含气率下侧流道泵内部流动进行数...     

含气率变化对不同型式混输泵的振动特性影响研究EI北大核心CSCD

研究含气率变化对混输泵关键部位振动特性的影响规律对混输泵运行稳定性提升有重要意义。在不同含气率工况下对叶轮型式不同的两种多级气液混输泵PR泵和PH泵开展了关键部位的振动测量。统计了振动信号的时频特性。构建了(均方根,峭度)二维特征量作为指标开展振动信号的特征分析。结果表明:相对含气率由0%增加到100%时,两种混输泵的轴承箱体及泵进口处振动均出现了增强,其中,振动烈度最大的部位为轴承箱体,且PH泵的轴承箱体最大振动烈度高于PR泵;含气率的增加使PR泵轴承箱体的振动能量更加明显的向泵进口处位置传播;在轴承箱振动信号的(均方根,峭度)二维特征值图上,通过零峭度线可以清晰区分PR泵和PH泵。此外,PR泵所有测点处振动信号的峭度值均高于PH泵,表明在当前试验条件下,PR泵存在故障的可能性高于PH泵。     

压缩感知结合卷积网络的天然气管道泄漏孔径识别EI北大核心CSCD

针对传统天然气管道泄漏孔径检测面临的原始数据冗余性大、特征选取主观依赖性强以及复杂环境下识别准确率低等问题,提出了一种将压缩感知与深度卷积神经网络相结合的泄漏孔径识别方法。首先利用随机高斯矩阵对原始泄漏信号进行压缩采集,以较少的压缩感知域数据获取全部泄漏信息;然后构建深度一维卷积神经网络,将压缩采集数据送入网络中实现自适应特征提取及高准确度泄漏孔径识别;还对主要参数的影响进行了深入的分析。实验结果表明,该方法能够快速、准确地实现天然气管道泄漏孔径识别,且在低信噪比环境下具有较好的鲁棒性,总体识别效果优于传统的分类方法。     

基于输气管道泄漏声发射信号特征的小波基构造研究EI北大核心CSCD

小波分析是目前管道泄漏检测中应用极为广泛的降噪方法,但使用的均为通用小波基函数,不能有效匹配具体的管道泄漏声发射信号,从而降低了降噪效果。针对该问题,通过数学解析模型计算得到管道泄漏声发射仿真信号,再以此信号为基础,构造出了适合管道泄漏特征的小波基函数。利用构造的小波基对试验泄漏信号进行降噪并做互相关计算,结果表明,当小波消失矩为3或4、滤波器支撑长度为8时的泄漏定位误差最小,仅为3.62%。将此构造小波基与通用小波基系列分别对试验泄漏信号进行降噪并做互相关计算,结果表明,采用构造小波基时的泄漏定位误差是最小的。这说明该小波基符合管道泄漏声发射信号的基本特征,从而可以更有效地抑制噪声,降低管道泄漏定位的误差。     

输气管道泄漏音波产生机理研究

为研究输气管道音波法泄漏检测技术的基本原理和应用方法,对输气管道中泄漏音波的产生机理进行了研究。首先从理论上确定输气管道气动噪声的产生机理;其次将仿真模拟得到四极子声源和偶极子声源产生的泄漏音波进行分析并总结规律;再次将音波传感器测得泄漏音波与仿真模拟得到的泄漏音波进行对比验证;然后对比分析多工况条件下仿真模拟和实验方法得到的泄漏音波;最后通过分析仿真模拟中泄漏音波产生机理和实验中所用的音波传感器的工作机理总结输气管道音波法泄漏检测技术的基本原理。研究结果表明：输气管道泄漏音波产生的根本原因是气体泄漏时产生的湍流脉动导致的四极子声源和偶极子声源;实验中音波传感器测得的压力波动主要成分为声源产生的音波波动;仿真模拟和实验的方法可以研究输气管道泄漏音波的产生机理。     

分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究

随着我国社会经济的不断发展和进步,从而使得对于能源的需求也越来越大,特别是油气资源。在运输油气资源的过程当中,因为管道具有自身的一些优势,所以它成为了运输油气资源的一种非常重要的手段。但是在实际的运输中,因为很多人为因素和自然因素,经常都会发生管道泄漏的事故,这样对于环境的污染以及人们的生命财产都有非常严重的影响。文章主要针对分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术进行研究和分析。     

二维声波方程的Crank-Nicolson无条件稳定方法研究EI北大核心CSCD

一阶速度-压力声波方程的有限差分数值模拟中,由于受到Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件的限制,在分析精细结构问题时往往效率低下。将Crank-Nicolson(CN)方法引入到声波方程的有限差分模拟中,给出了声波方程的CN差分格式。通过Von Neuman方法推导分析了CN方法的稳定性条件,证明了该方法的无条件稳定性。同时,采用非均匀网格技术进行网格剖分,进一步提高了仿真效率,减少了内存消耗。仿真实验中,建立了二维多层精细结构的声传播模型,通过与传统时域有限差分的仿真结果进行对比分析,验证了该方法的有效性。     

段塞流对弯管瞬态冲击的三维CFD数值模拟研究EI北大核心CSCD

在核电站和火电站管路系统中,来自上游的高压蒸汽可使管道中的凝结水团(段塞)加速运动,并在弯管、三通、阀门等非连续部位产生剧烈的冲击力,从而对管道造成严重破坏,影响电站的安全运行。针对管道中段塞运动的高维动力学特性,文章运用CFD对单个段塞在含弯头空管中的运动与冲击过程进行了三维数值模拟研究,并将数值模拟结果与文献中的物理试验结果进行了比较。结果表明,CFD模拟的冲击压力时程曲线及压力峰值都与试验结果具有良好的一致性。同时,基于理论分析,提出并详细论述了冲击过程中压力随时间变化的三种趋势,并通过数值模拟验证了其正确性;通过分析段塞长度的时程变化,得到了段塞的质量脱落率曲线;基于数值模拟得到的段塞瞬时冲击速度,验证了简化的冲击压力理论计算方法,发现理论计算值与试验以及数值模拟结果基本吻合。这证明了CFD数值模拟的准确性以及冲击压力简化计算方法的合理性,二者在实际工程应用中具有指导意义。     

喉嘴段收缩半角对液气射流泵流场特性影响的数值研究北大核心CSCD

基于计算流体动力学,对不同的液气射流泵喉嘴腔收缩半角进行了三维数值计算,根据数值计算结果,分析了喉嘴腔收缩半角对液气射流泵内部流场情况的影响,以及对液气射流泵吸气效率的影响关系。研究结果表明:随着喉管收缩半角的增大,流量比先略有升高然后略微减小随后保持不变,压力比先急剧增大,达到峰值后缓慢减小,存在最大值;射流泵的效率随收缩半角的变化趋势与压力比的变化趋势相似,存在最大值。根据最大吸气效率减小5%来确定最优吸气效率区间,相应的喉管收缩半角的最优范围为13.5°~17.1°。     

生土砌块墙体地震失效机理试验研究EI北大核心CSCD

为研究生土砌块墙体的地震失效机理,对基于典型尺寸的实体墙、带门洞墙,以及带窗洞墙等3类墙体1∶2.5缩尺模型试件进行了低周往复水平加载试验,获取了墙体从开裂到倒塌的失效全过程损伤演变规律以及滞回曲线、骨架曲线、延性系数等抗震性能指标,建立了抗剪承载力计算公式,并在相关文献统计数据的基础上探讨了生土砌块墙体的抗震性能评估指标量化取值。研究表明:典型尺寸的生土砌块墙体在地震作用下发生剪切破坏,最终以墙体“X”型主裂缝交汇处砌体被压碎,两侧三角型区域砌体脱落标志着墙体倒塌失效;生土砌块墙体承载能力、变形能力、耗能能力及延性系数均随开洞率增大而降低;采用基于剪摩理论的生土砌块墙体抗剪承载力计算公式可获得与试验误差较小的结果;依据我国现行《建筑抗震设计规范》中抗震性能设计目标划分,给出了无约束生土砌块墙体基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、墙体倒塌5个性能水准的层间位移角上限建议值,分别为1/2 000、1/350、1/180、1/100。     

川气东送天然气管道材料CO2腐蚀机理研究

为明确川气东送X70天然气管道材料的CO2腐蚀机理问题,采用实验室试验的方法,研究了该条管道材料在天然气环境中的CO2腐蚀行为,为了解管道的腐蚀状况并制定相应的防腐蚀方案奠定基础.研究表明:川气东送X70天然气管道材料处于输送温度在60℃以下时,随着温度的升高,腐蚀速率加快,此时产生的腐蚀行为属于均匀腐蚀;天然气流速为...     

基于PTMD的钢-混组合梁减振效应试验研究EI北大核心CSCD

针对钢-混组合梁桥的行车振动问题,设计了一种碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass dampers, PTMD)装置,进行了基于PTMD的钢-混组合梁减振效应试验研究和数值分析研究。设计并制作了钢-混组合梁试验模型和PTMD装置,研究了PTMD装置的减振效果并进行PTMD装置的参数讨论。结果表明,该PTMD装置对钢-混组合梁的振动有明显的抑制效果,在振动响应较大时能够取得更好的减振效果,其最佳质量比为2%,最佳碰撞间隙为4 mm,在试验梁上同时安装3个PTMD更为合理。以某高速公路线路上的双主梁钢-混组合梁桥为研究背景,建立了车-桥-PTMD耦合系统模型,计算并对比双主梁钢-混组合梁桥在移动车辆荷载作用下无减振装置和应用PTMD装置下的动力响应,验证了PTMD装置在实际应用中的减振效果。     

液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面组织EI北大核心CSCD

采用液固铸造法制备4343/3003/4343铝合金复合锭,研究了复合锭的界面组织、元素分布和界面结合强度,分析了复合锭的界面结合机理。结果表明：在725-750℃浇注4343铝合金,复合锭的界面冶金结合良好,复合界面清晰平直。复合界面由Al-Si固溶体层和Si,Mn元素扩散层构成,Al-Si固溶体层厚薄均匀,Mn,Si元素的扩散距离分别为10μm和32μm,复合界面的结合强度高于3003铝合金的抗拉强度。液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面复合机理为：4343铝合金熔体首先在3003铝合金锭表面急冷形成Al-Si固溶体,Al-Si固溶体中的Si和3003铝合金中的Mn相互扩散,形成牢固冶金结合的复合锭。     

冷压焊界面结合机理与结合强度研究现状EI北大核心CSCD

固相焊接因其突出的技术优势在先进金属结构材料焊接中获得越来越多的应用。冷压焊作为一种特殊固相焊接方法,其界面结合机理和结合强度预测是长期以来困扰研究者的两大难题。本文综述了冷压焊界面结合机理理论研究现状,重点讨论了冷压焊接头界面结合强度影响因素及其预测模型,并指出了今后冷压焊界面结合机理需综合考虑扩散、再结晶、位错等因素,同时结合强度预测模型应考虑变形程度、变形速率、变形温度等方面。     

小通道气液两相流流型辨识与LSTM短期预测研究北大核心CSCD

以空气与水为工质,运用压差传感器与光学位置传感器和高速摄像机对水力直径3.0 mm的小通道水平圆管内气液两相流进行实验研究。根据压差波动信号图、光电传感器模拟信号图及高速摄像机拍摄所得流型图对小通道内气液两相流进行流型辨识,辨识结果表明:存在环状流、层状流、间歇流、以及段塞流四种流型;对四种流型所对应压差波动信号进行LSTM循环神经网络的分析预测,结果表明:LSTM循环神经网络预测模型可实现小通道气液两相流压差信号的在线预测,且预测结果精确,四种流型的均方误差分别为0.004、0.0099、0.0075、0.0156。     

羟基磷灰石纳米棒的水热制备及其晶体生长机理研究EI北大核心CSCD

以无水CaCl 2和(NH 4)2HPO 4为原料,尿素为均相沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,利用水热法制备了羟基磷灰石(HA)纳米棒。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对产物的物相组成、微观形貌进行了表征。结果表明:通过改变反应温度和时间,可实现HA纳米形貌的可控微调。在120℃水热反应12 h可以制备出单晶密排六方结构HA纳米棒,其长约为0.5~1.0μm,直径约为15~30 nm。并从晶体结构的角度详细研究了CTAB在合成纳米棒结构中所起的作用,并通过实验进行了验证。     

多孔材料对轮胎空腔共振降噪机理的研究EI北大核心CSCD

轮胎空腔共振噪声对汽车NVH性能有决定性影响。为研究轮胎内部添加多孔材料的降噪机理,从轮胎力传递率出发,通过试验验证了轮胎力传递率与空腔噪声的一致性;建立了轮胎力传递率模型,并验证了模型的准确性;通过该模型研究了多孔材料对轮胎空腔共振噪声的降噪机理。结果表明:多孔材料对轮胎空腔共振降噪效果是耦合结构振动与声学降噪共同作用的结果,选择多孔材料时要综合考虑多孔材料的物理参数与声学参数,研究结果为改善汽车NVH性能和提高低噪声轮胎设计水平奠定理论基础和方法指导。     

支管流致噪声干扰下的复值域EFastICA管道泄漏声定位技术研究EI北大核心CSCD

供水管网存在大量分支接头,流体在分支接头的分流作用下产生支管流致噪声,并通过管道与泄漏声信号进行耦合。针对支管流致噪声存在下的供水管道泄漏定位问题。提出一种基于高效快速独立主成分分析(efficient fast independent component analysis,EFastICA)技术的复值域高效快速独立主成分分析(complex efficient fast independent component analysis,C-EFastICA)技术,该算法将时域瞬时线性EFastICA技术的代价函数、约束函数、迭代规则等有效地扩展到复数域,实现对含支管流致噪声的泄漏声信号分解处理。与其他主成分分析(independent component analysis,ICA)类算法固定选择非线性函数不同的是,C-EFastICA根据声信号的广义高斯性特征,自适应地选择非线性函数建立代价函数和迭代学习规则,使得算法对混合信号的分离程度更高。试验结果表明,泄漏信号和支管流致噪声均是超高斯信号,经C-EFastICA分解得到的源泄漏信号对漏点的定位相对误差低于12%,低于传统同类的C-FastICA技术。     

羧甲基纤维素-石墨烯复合气凝胶的制备及吸附研究EI北大核心CSCD

在氧化石墨的基础上添加适量廉价的羧甲基纤维素,以一步水热反应成功制备羧甲基纤维素/石墨烯复合气凝胶(CMC/GA),并对CMC/GA进行官能团结构、微观形貌等表征分析。以水中亚甲基蓝(MB)为吸附对象,研究CMC/GA对水中MB的吸附能力和吸附机制。结果表明:温度越高,MB溶液的初始浓度越大,对吸附越有利;吸附等温线符合Langmuir模型,吸附体系的活化能为57.951 kJ·mol-1,表明CMC/GA对MB的吸附为单分子层吸附且属于化学吸附。MB的吸附动力学符合准二级动力学模型;内扩散模型表明,CMC/GA对不同浓度MB的吸附过程均分为大孔扩散和微孔扩散两个阶段且大孔扩散速率明显大于微孔扩散。     

破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性研究EI北大核心CSCD

为研究破片撞击充液容器引起的液体喷溅特性,开展了液压水锤及液体瞬态喷溅试验,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该过程进行数值模拟。验证仿真模型的正确性后,研究了液体喷溅特性及破片撞击速度对其的影响。结果表明:主喷溅阶段空泡溃灭所产生的压力远大于低频脉动阶段,而在低频脉动阶段,空泡会反复膨胀与收缩,故低频脉动阶段的压力脉冲持续时间长于主喷溅阶段;空泡溃灭是液体射流产生的直接原因。喷溅流量与侵彻孔处液体压力、侵彻孔附近的液体质量有关;液体射流初始喷溅速度不仅与侵彻孔处液体压力有关,还与侵彻孔附近液体的运动速度有关。