温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建立了详细的数学物理模型,并开发了系统瞬态分析程序,其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发,耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型。通过文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型,结果与参考值符合较好,其中温差热电转换模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75%。采用该程序对KRUSTY进行了建模分析,开展了反应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析,并与试验值进行了对比。结果表明,在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1 K,程序计算结果与试验值符合较好。

起伏地区超临界CO_(2)长输管道瞬态分析计算研究

超临界CO_(2)长输管道区别于输油输气管道,与部分液化烃类管道类似,需考虑临界温度和压力变化造成的相变甚至气化,同时需考虑干线阀门关闭造成的水击影响。以某CO_(2)长输管道为例进行模拟计算,对超临界CO_(2)管道输送进行水击和停输气化研究,结果表明:管道阀室阀门关闭会产生压力波,关阀位置影响水击压力变化,关阀时间对压力影响较小。关阀位置和地温条件均影响停输气化时间。考虑工程实践中管输介质通常为含杂质CO_(2),通过模拟分析其物性特点,发现杂质会改变CO_(2)相特性,体现在改变其临界温度和临界压力,并产生一个气液两相包络线或区域,从而影响超临界区域。研究结果对超临界CO_(2)长输管道输送工艺具有指导意义,可为CO_(2)长输管道设计及运营提供科学依据和决策参考。

冲击拦阻力计算及车架结构的瞬态分析

针对采用撞击试验法来测试钢索拦阻系统的可靠性问题,这里首次基于能量法建立了轨道车拦阻动力学模型。对不同指标及不同运行速度下冲击拦阻力的变化规律进行了分析,并给出了用于描述轨道车冲击拦阻力的具体表达式。在此基础上,对不同工况下的车架进行瞬态响应分析。结果表明:在撞击初期,冲击拦阻力Fx增长迅速,当轨道车位移一定距离后,Fx增长缓慢或保持不变,直到轨道车被安全拦停;车架的前心盘以及中梁与撞击梁交界处是应力集中的区域,容易出现破坏;车架在相同撞击初速度下,使拦停距离最短的车架形变量比使最大钢索拉力值为最小的车架形变量明显要大。

长输供热管线中AFT Impulse软件的水力瞬态分析与应用

结合同类煤电机组余热利用长距离大温差供热项目经验,从基本原理开始阐述,介绍了AFT Impulse软件在工程实例中的应用,逐步说明有压管道水力瞬态分析,并结合工程案例,分析出非恒定流体向恒定流体变化过程中产生的水击波对供热系统的危害,结合数学模型分析提出的心得及建议,以便将水力瞬态分析的成果在供热系统中更好地推广和应用,有效地指导设计与工程建设。

高层建筑给排水系统的水力瞬态分析与减震降噪策略研究

本研究以高层建筑给排水系统为研究对象,对其在复杂工作环境中的水力瞬态特性和振动噪声进行了深入剖析。研究背景是伴随着城市化进程的加快,高层建筑给排水系统所面临着越来越突出的问题,如水锤效应,压力波动以及振动噪声等,这些问题严重地影响了居住舒适度和系统安全性。研究旨在通过对水力瞬态的分析来揭示其内在机制并提出行之有效的减震和降噪策略。研究方法将数值模拟和实验研究结合在一起,先建立精度更高的水力瞬态模型模拟各种工况下水流动态情况,然后设计和实现减震降噪实验以验证该策略。研究结论显示,本文设计的多维度减震降噪策略明显降低系统振动和噪声水平,增强给排水系统运行稳定性和可靠性。

液压挖掘机的动应力测试与瞬态分析

采用动态测试和瞬态分析方法研究液压挖掘机工作装置在常态挖掘过程中的动应力特性,首先针对某反铲液压挖掘机的常态挖掘过程,搭建动应变、油压和角位移的同步采集测试平台;然后基于达朗贝尔动静法原理,分别建立动臂、斗杆和铲斗的动平衡方程,并代入测试数据计算出构件各铰点的动载荷谱,将其转换到随体坐标系中再进行瞬态分析.动态测试和瞬态分析对比结果表明,仿真应力与测试应力的变化规律一致,瞬态分析能够得到挖掘机工作装置整体的动应力特性,可以作为判断工作装置动应力分布规律和危险截面的依据.

考虑多层土壤时架空线的瞬态分析

基于麦克斯韦方程组,推导出土壤水平分层时电磁波在土壤中透射深度的计算公式,按照复深度法可进一步得到土壤阻抗的频域形式。为了便于时域卷积,采用矢量匹配法并结合拉普拉斯反变换将该土壤阻抗的时域形式展开为有限项指数函数之和,并验证了方法的正确性。最后,采用时域有限差分法(FDTD)对架空线的瞬态波过程进行仿真计算,结果表明:土壤阻抗对自阻抗影响较小,对互阻抗影响较大。通过与电磁暂态计算软件(EMTP)的计算结果比较,验证了所提出的FDTD算法的有效性,同时也表明了计入土壤损耗及考虑分层土壤的必要性。

隧道火灾三维数值模拟的瞬态分析

用连续方程、动量方程、能量方程及气体组分方程描述隧道内气流流动状态,采用湍流粘性系数模型中考虑浮力影响的湍流模型方程(K-ε方程),对某实验隧道火灾进行三维数值模拟瞬态分析,研究隧道火灾特性和烟气的速度场及温度场发展规律。研究结果表明,在横截面上先被加热的是拱顶,随着时间推移,高温烟气不断对其进行对流换热,整个横截面温度逐渐升高,且分布发生变化,经过一定时间后,分布形式基本确定,并向稳态逼近。采用3 m.s-1的机械通风,隧道内没有出现烟气逆流区,很好地抑制了气流的回流,满足隧道火灾通风要求,为上游人员及车辆逃离提供了气流通道。

利用ANSYS瞬态分析直接进行结构静-动力分析的一种方法

有限元软件ANSYS中,对同时考虑静力效应和动力效应的大型结构静-动力分析问题,传统的工况组合方法比较复杂,且难以直接获取某一时刻下有限元模型的单元应力。通过对ANSYS静态分析和瞬态分析原理的研究,表明瞬态分析时设置积分时间步长及相关参数后,可在瞬态分析中完成静力问题的求解。将该结论应用于结构静-动力分析中,实现了单独在瞬态分析中直接求解结构在静力荷载与动力荷载同时作用下的响应。数值算例验证了该方法的精度及稳定性。结果表明该方法可以方便地应用于结构静-动力分析中。

组合实心圆柱体热传导瞬态分析的状态变量法

引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了组合实心圆柱体热传导问题的状态方程,对其进行了热传导瞬态分析.为检验该方法的有效性,针对某一给定的初始温度分布给出了精确解答.算例表明,该算法的求解精度较高,对于分析圆柱体的热传导瞬态过程非常有效.同时,该方法还可进一步推广用于叠层圆柱壳的瞬态热应力分析.

基于时域有限差分法的非均匀多导体传输线瞬态分析

基于传统的阶梯式均匀传输线逼近模型,对非均匀传输线进行分段指数逼近。同时,对于每一离散段,采用驻波变换,将相应的变系数偏微分方程变换为常系数偏微分方程,进而利用中心差分公式,得到可用于非均匀多导体传输线瞬态分析的改进时域有限差分算法。通过与传统处理方法的比较,验证了所提算法的有效性,并将其应用于外均匀传输线的研究。

层状介质热传导瞬态分析的一种新半数值解法

文章引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了层状介质热传导问题的状态方程,分析了层状介质的热传导瞬态过程;为检验所提方法的有效性,针对一特殊问题给出了其精确解,并将所得结果与精确解做了对比;算例表明,半数值解法的求解精度很高,对于分析层状介质的热传导瞬态过程非常有效;所提方法可进一步推广应用于复合材料层合结构的瞬态热应力的耦合分析。

屏蔽电缆的分布参数测量及瞬态分析

通过实验方法测量了终端短路和开路两种情况下屏蔽电缆各导体之间的输入阻抗,进而可以得到屏蔽电缆的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵。为了便于瞬态分析,在复频域采用矢量匹配法,得到了单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵的时域形式,并在此基础上基于递归卷积推导了求解电缆上各点电压和电流瞬态响应的时域有限差分法迭代公式。最后,通过两个算例验证了该文测量方法和计算方法的有效性。

尾流激振情况下叶片强迫响应瞬态分析方法

对叶片强迫响应问题,提出应用瞬态分析的方法,针对转子叶片在前排静子叶片尾流激振情况下的位移和应力进行预估.流场进行全场三维非定常求解,将三维非定常气动力引入转子叶片有限元结构计算中,对尾流激振情况下叶片强迫响应问题进行瞬态分析,比较了不同转速下叶片的强迫响应,得到响应位移及应力变化的分析结果.采用叶片强迫响应瞬态分析方法,从流场的求解到结构响应的求解均应用成熟的通用软件,为工程应用该方法进行尾流激振情况下叶片振动应力预估及阻尼的研究提供了一个可行的方法.

汽车热管理瞬态分析与应用

阐述了一种汽车热管理瞬态分析方法,即通过Radtherm和Fluent软件耦合计算得到某受热零件的温度随不同工况而变化的曲线,并通过计算结果与试验结果的对比,验证了瞬态热分析的可行性。最后采用该方法对某轿车前围板上的隔音棉进行了瞬态分析,并对隔热罩进行了改进设计,进一步降低了隔音棉的温度,减小了隔热罩的面积,达到降低成本,提高经济效益的目的。

活塞二阶运动及活塞裙部摩擦的瞬态分析

为分析不同工况下内燃机活塞-缸套系统的摩擦学和动力学行为,本文从内燃机系统动力学分析入手,结合流体润滑方程,建立了考虑系统变惯量影响的活塞二阶运动与摩擦学行为的瞬态分析模型.以某型号单缸机为例,计算和比较了整个启动过程中曲轴转速、二阶运动及摩擦功耗的变化;对比分析了启动时第一周期与稳定运行时某一周期内活塞二阶运动和活塞裙部摩擦学行为的差别.结果表明:该模型可应用于内燃机动力学和摩擦学行为的稳态及瞬态分析.

鼠笼转子异步磁力联轴器磁场的有限元瞬态分析

为了获得鼠笼转子异步磁力联轴器负载运行时的状态,运用Ansoft公司开发的Maxwell 2D软件对其进行有限元瞬态分析,得到磁力联轴器瞬态磁力线、涡流密度分布以及扭矩.分析表明磁力联轴器内外转子的转速差改变了磁场分布,且使得内转子导条上产生较大的涡流,同时能够平稳地输出扭矩.对分析结论进行了试验验证,得出用Maxwell 2D进行瞬态分析获得的扭矩值精确度为70%~85%,且可以利用端部系数和摩擦系数进行修正.结果表明,运用Maxwell 2D对磁力联轴器进行瞬态分析具有可行性和实用性.

端接非线性负载的非均匀传输线瞬态分析

在均匀多导体传输线的时域有限差分法 (FDTD)基础上 ,对非均匀多导体传输线及端接非线性负载的情况进行了分析。结果表明 :对于非均匀多导体传输线 ,采用FDTD法进行瞬态分析极为方便 ,并且可以处理端接非线性负载的情况 ;同时 ,还可获得线上各点的电压、电流波过程。通过实例验证了所提出的FDTD算法的有效性 。

考虑二阶效应梁柱瞬态分析的传递矩阵法

压弯构件承受较大轴力时,其表现出的明显的二阶效应直接影响结构刚度及动力特性,为计算计及二阶效应的梁柱结构的瞬态响应,提出了一种传递矩阵方法.该方法采用Newmark-β法,对考虑二阶效应的EulerBernoulli梁的动力偏微分方程进行时域离散,将其变换为常微分方程,并利用常数变易法对微分方程进行求解,得到位移增量在连续空间内的解析解.结合传递矩阵法的基本原理,推导了离散时间瞬态分析的增量传递矩阵格式,给出了计及二阶效应的梁柱结构瞬态响应的计算方法.算例计算结果表明,在计算精度相同的情况下,所提出的方法的计算效率是ANSYS的3.57倍,并可方便地对移动荷载作用下结构的动力响应进行求解.

考虑轴承热效应的转子非线性运动瞬态分析

研究了油膜热效应对滑动轴承非线性动力学特性的影响 ,给出了考虑油膜热效应的滑动轴承非线性油膜力的计算方法 .用热量平衡法确定油膜平均温度 ,并把平均温度引入等温情况下的轴承非线性运动瞬态分析中 .以实际轴承为例 ,对考虑热效应的转子 轴承系统的非线性不平衡响应进行了瞬态分析 ,得到了轴心运动轨迹 ,并与等温情况瞬态分析的计算结果进行了对比 .通过一系列对比研究发现 ,轴承热效应对轴承的非线性动力学性能有重要影响 ,引入平均温度后可以减小不考虑热效应所引起的误差 .