有限元仿真模拟在超声喷水无损检测用水套设计中的应用

水套在超声喷水穿透检测中具有重要作用,为设计出具有良好耦合效果的水套,减少水流紊流对声波耦合的影响,本文通过构建探头套几何模型、物理建模、数值求解的有限元仿真方法对探头水套进行流体动力学仿真。结果表明,在无整流装置下,从入水口射入的水流撞击探头套内壁,产生严重紊流,进入出水管后,紊流状态仍然保持,水流流线方向杂乱。增加整流装置后,探头套内紊流得到很好的抑制,使得进入出水管的水流流线方向趋向一致,这种现象随着整流片增多而效果越加明显。本文为后续模拟水流经过出水口后的水柱状态,特别是随着初始水流速度加大后的水柱状态,以及利用有限元多物理场模拟功能,在加入声场后,模拟紊流状况下声场的变化打下了基础。

某单缸发动机冷却系统数值模拟及优化

为研究某单缸发动机冷却系统的冷却性能及工作流量,采用CFD方法对该单缸发动机冷却系统开展流场分析及工作流量提升研究。实验结果表明:该发动机冷却系统原方案的工作流量为34 L/min,不满足当发动机转速8 000 r/min时工作流量43.75 L/min的设计要求。通过优化水套阻力和提升冷却水泵性能,冷却系统的工作流量提升至44 L/min,增幅为29.4%。研究结果可为该单缸发动机冷却系统的冷却性能评估及结构改进提供仿真数据支撑。

石油焦煅烧工艺冷却方式的对比与分析

对比分析回转窑和罐式炉不同的冷却方式,采用冷却效率高,并且对高温煅后焦热量可以余热利用的冷却技术正在成为新的发展方向。回转窑间接冷却不仅可以产生90℃的热水,而且还能解决直接喷淋冷却带来的焦粒粉化问题,是新建或者改造项目的优选工艺。罐式炉汽化冷却方式可以产生250~300kg/t-CPC的饱和蒸汽,经济性明显,是降低双碳排放的重要技术,但是产业化应用还需要解决水套材料、寿命方面的问题。

深水导管架平台波浪动力响应及参数敏感性分析

考虑到300 m级导管架平台的自振周期与自升式平台极为接近,自升式平台的波浪动力响应分析方法在理论上可应用于深水导管架平台,但应用前需要进行参数敏感性分析,采用SACS软件建立300 m级导管架平台有限元模型,结合JONSWAP波浪谱、利用线性叠加法构造满足高斯性条件的随机波浪;基于时域分析法,进行在随机波浪载荷下的结构动力响应分析;采用Winterstein/Jensen方法计算平台基底剪力和倾覆力矩的最可能最大值,以及动力放大系数;对波浪瞬态变化、模拟步长和时长、随机种子等参数对动力放大系数进行敏感性分析,结果表明,动力放大系数对波浪瞬态变化较为敏感、对模拟步长和时长,以及随机种子极为敏感。采用Winterstein/Jensen方法进行深水导管架平台动力响应分析时,基于敏感性分析得出的参数可获得更合理、准确的动力放大系数。

深水大容量吸力筒导管架风机基础设计

为适应海上风电事业逐步向深远海、大容量机组发展的趋势,研发适用于更复杂海洋环境条件的风机基础势在必行。吸力筒导管架式基础因其施工方便、承载能力高、地层适用性广泛等优点,在海上风电基础设计中备受关注。以某大容量海上风机为研究对象,基于常用海工设计软件对结构进行一体化的整体受力特性研究;采用ANSYS软件对过渡段及筒体进行局部强度的计算分析。计算结果表明吸力筒导管架基础满足各项控制指标,具备良好的承载能力与稳定性。研究成果可为后续的深水远海固定式基础设计提供参考。

非道路柴油机冷却水套流动传热分析与优化

冷却水套作为柴油机的核心结构,其流动与传热特性直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。以某两缸高压共轨柴油机为研究对象,为了解该发动机冷却水套流动与传热性能,以水套速度场、温度场、换热系数等空间分布参数为判据,重点对冷却水套关键区域的流动和传热特性进行分析,同时提出优化方案。仿真结果表明:发动机整体冷却液流动性差,平均流速低于0.5m/s,缸体进气侧冷却水套上部出现了流动死区;通过对冷却系统性能参数和冷却水套结构进行优化,冷却水套进出口压力损失减小,整体冷却液平均流速较原方案提高了173.91%,整体平均换热系数较原方案提高了41.93%,整体冷却水套流动均匀性得到改善。

缸盖水腔CFD分析及连接钻孔优化

以某柴油机缸盖水腔变动情况为研究对象,对调整前后的缸盖水腔进行CFD仿真。针对缸盖下层水腔、排气道水腔的流速分布云图,结合上水孔及连接钻孔的流量分布,分析流动过程及调整后冷却能力减弱的详细原因。在此基础上,通过调整连接钻孔的直径及位置,提出满足冷却能力要求的优化方案,并对优化方案进行仿真验证。

双缸发动机冷却水套流场分析及优化

为评估某双缸发动机冷却水套结构设计的合理性,对该双缸发动机冷却水套开展了CFD流场数值模拟分析,结果表明:原冷却水套结构下存在极少冷却液流向第二缸缸体及其缸头上鼻梁区的现象,导致两缸冷却液流速差异明显,不利于两缸的均匀冷却。对缸体入水口和缸垫上水孔进行了改进,改进后冷却液从缸体入水口进入后可同时向两缸分散流动,促使缸体水套各缸的冷却液流速分布更均匀;第二缸缸头上鼻梁区流速明显增加。研究结果可为双缸发动机冷却水套冷却液流速分布的合理性评估及水套结构改进提供仿真数据支撑及理论指导。

复杂海域深水栈桥施工关键技术

甬舟铁路西堠门公铁两用大桥主桥为(70+112+406+1 488+406+112+70)m斜拉-悬索协作体系桥,是世界上最大跨度的公铁两用大桥。其中5#、6#墩水深近60 m,20年一遇最大流速为3.18 m/s,20年一遇设计基本风速39.5 m/s,20年一遇平均波高为3.48 m,5#墩附近无覆盖层。针对水深、流急、风大、浪高、裸岩等复杂海域特点,采用导管架基础+大桥Ⅰ号梁上部结构组成的深水栈桥,解决了普通“钓鱼法”施工难度大、整体刚度较低,无法抵抗较大的水流力及波浪力作用的问题。本文以5#、6#墩栈桥为例,详细阐述了导管架法施工过程中导管架制作、运输、安装及上部结构施工等关键技术。结果表明,导管架基础+大桥Ⅰ号梁上部结构的深水栈桥整体刚度大、稳定性好,抵抗波浪力作用效果显著,且安装时间短,定位精度高,可减少海上作业,提高工效,降低安全风险。

深水导管架滑移装船技术研究

该研究以“海基一号”导管架为例对深水导管架滑移装船进行技术研究,从设备选型布局、拖拉点设计、滑道铺设、码头强度校核、驳船系泊及驳船调载等多个方面进行技术分析,为深水导管架装船提供较为合理的滑移装船技术方案。该项技术能够指导深水导管架滑移装船设计与施工,为深水油气开发建设大型结构物装船领域提供技术基础。

干式缸套缸体水套冷芯工艺开发

介绍了原来使用热芯工艺制水套芯存在的生产效率低、制芯周期长、对工装的磨损较大、发气量较大及发气速度慢等问题。详细阐述了使用冷芯工艺生产缸体水套芯的工艺过程及工装结构设计,经生产验证,冷芯水套未产生变形,铸件壁厚较为均匀,铸件内腔未发现粘砂和脉纹现象。最后指出:(1)采用冷砂芯生产的缸体铸件内腔多为松散的砂块,容易清理;(2)冷芯工艺制芯效率比原热芯工艺制芯效率提升60%;(3)冷芯工艺制芯的成本比热芯工艺制芯成本降低约10%。

奥斯麦特炉过渡段水套冷却强度仿真研究

奥斯麦特炉是一种先进的强化熔炼技术设备,在铜冶炼领域中应用广泛,过渡段是其炉体斜顶和防砸区的顶部与锅炉上升烟道之间的部位,该部位工作环境恶劣,温度极高,需要有效的冷却措施来保证设备的正常运行和使用寿命。过渡段作为奥斯麦特炉连接炉体与烟道的关键部位,其在高温条件下的冷却性能对设备的安全与稳定性至关重要。本文通过基于铜水套传热机理的分析,对过渡段水套进行了详细建模。利用SolidWorks软件对奥斯麦特炉过渡段铜水套进行建模及仿真研究,通过对比分析其在不同工况下的温度场、冷却水温升及冷却强度,为奥斯麦特炉过渡段铜水套的设计提供了理论依据,并有助于优化水套的结构设计和冷却参数,提高冷却效果,防止水套过热损坏,提高设备的安全性和运行稳定性。

某20缸柴油机冷却水套优化分析

本文采用CFD方法对柴油机的冷却水套内流动特性进行了有限元分析,并根据计算结果对冷却水套的结构进行了优化改进。优化后的计算结果表明:优化改进后的冷却水套在保证主要换热区域流速在合理范围内的前提下,其余流速较慢甚至流动滞止的区域流动有所加强,从整体上看优化改进后的冷却水套换热能力得到了增强。

国产S420超高强钢在深水导管架的应用风险分析及应对措施

S420高强钢由于具有高强度、较好的抗断裂韧性、抗疲劳性能等优点,与传统导管架用普通钢材相比,其大规模应用在深水导管架,可以大大减少钢材使用量,有效减轻导管架的总体重量,降低开发成本。目前,国产S420超高强钢并无大规模应用在深水导管架上的先例,其实际的应用效果还无法评估,因此存在一些潜在风险。文章从应用风险及应对措施方面进行探讨,旨在为后续其在导管架平台大规模应用提供可借鉴经验。

干式缸套机体水腔芯整体制芯工艺研究

多缸柴油发动机机体采用干式缸套的冷却方式,因发动机爆压提升,燃烧室冷却效果对发动机性能有直接影响,所以对冷却水分布、流速、流量都有严格要求。机体冷却水腔由铸造成型,包括布水腔和水套,通常采用整体或分体两种工艺,通过工艺设计、生产过程、铸件质量以及对产品的影响,对比分析两种工艺的优缺点。

四气门气缸盖整体水套砂芯优化设计及模具制造

本文介绍一款新型发动机缸盖的复杂水套砂芯优化设计,及其覆膜砂制芯热芯盒模具设计制造与生产验证过程。其中水套砂芯三维模型的开发设计属于新产品开发的重点,我们通过三维模拟,3D打印实物模型修改验证,结合应用激光扫描逆向设计等技术手段,解决设计过程中遇到的各种问题,最终完成水套砂芯的优化设计。

排气芯骨在水冷排气歧管生产中的应用

探讨了工艺孔数量及位置对水冷排气歧管铸造性能的影响。使用一种新型排气和支撑两用的芯骨,解决了工艺孔设置较少的排气歧管产品的断芯、呛火、起皮等铸造缺陷,保证铸件的生产,提高了排气歧管产品的铸造成品率,得到客户的认可,并取得良好的效果。

深水导管架马鞍口焊接冷裂纹的预防措施研究

首先介绍深水导管架项目中马鞍口节点出现的焊接裂纹类型,其次分析裂纹的产生原因,最后针对此类深水导管架项目提出施工过程中的马鞍口焊接节点裂纹预防措施。通过实施全过程质量管理措施,可以有效避免超级延迟裂纹的产生。

某发动机冷却水套散热性能分析及优化

为准确评估发动机水套换热性能,基于AVL_FIRE软件对某发动机缸盖、缸体水套的流速、换热系数进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析。仿真结果表明:第4缸排气侧流速相对其他缸偏低,部分区域换热系数较小,无法满足评价标准;缸盖集成排气歧管后端法兰处冷却液流速较低,下层水套基本没有冷却液流动,为流动死区,容易使热负荷集中;冷却液体积流量为136 L/min时,发动机水套流阻为42 kPa,相对匹配功率为450 W的电子水泵,水套流阻较大。将第4缸气缸垫的一个水孔截面积增大80%,增设1个气缸垫水孔,另外一个水孔截面积减小10%,同时将堵棒流通长度增加150%,通过碗形塞优化排气歧管后端水套上、下层的连通,对优化水套进行CFD分析及流-固耦合分析,结果表明:冷却液体积流量为136 L/min时,水套流阻为35 kPa,满足匹配的电子水泵功率要求;优化后第4缸缸体下层水套冷却液流动明显改善,第2、3缸进排气门鼻梁区后端换热系数偏低,但缸盖水套关键区域温度满足限值要求。

薄壁轻量化发动机缸盖水套冷芯工艺改进

介绍了11 L缸盖水套砂芯采用冷芯工艺开发过程的质量改善与应用情况。基于原有热芯工艺存在的不足,从冷芯工艺、工装设计切入,并运用CAE射砂模拟分析优化射砂及排气系统,经过多轮不同添料方便验证,得出可满足复杂结构水套冷芯工艺批量生产要求的工艺参数,试制冷芯砂芯及铸件质量、尺寸得到了明显改善,同时提升了制芯生产效率,铸件尺寸精度稳定可靠,有效提升了整机性能。为复杂结构缸盖水套砂芯冷芯工艺推广提供了参考和借鉴。