船闸单侧闸墙主廊道输水系统岔管水动力特性研究

船闸单侧闸墙主廊道输水系统具有结构简单、开挖量小、工程投资省等优点,在河谷狭窄、边坡陡峭等地形受限地区具有明显的技术优势,但工程应用难点之一在于如何保证廊道内断面流速的均匀性,避免出现严重的偏流、脱流现象。依托嘉陵江草街二线船闸工程,采用通用CFD软件FLUENT,对船闸单侧闸墙主廊道双阀门输水系统布置中的岔管水动力特性进行较为详细的研究,探讨岔管分岔角、墩头曲线形式以及外壁曲线形式对岔管水力特性的影响,提出外壁采用正弦曲线,内壁采用圆弧-直线-圆弧形曲线的单侧输水廊道阀门段岔管布置体形,可为类似工程设计提供参考。

支管排烟作用下双层隧道顶棚温度分布试验研究

针对下层隧道采用支管排烟模式的双层盾构隧道,通过开展缩尺寸模型试验对烟气温度分布进行系统研究,探讨火源功率、排烟口开启方案(排烟口数量和距离)和排烟量等关键因素对火灾烟气温度分布的影响。结果表明:随着排烟口距离的增加,顶棚烟气温度逐渐升高;开启距离火源最近的两个排烟口时,顶棚烟气温度最低;随着排烟量的增大,在远离火源的区域顶棚烟气温度逐渐降低;火源上下游顶棚下方温度沿隧道纵向呈现指数衰减规律,在不同的排烟量和火源功率下,相对温度衰减ΔT_(x)/ΔT_(max)的值变化不大。通过对试验数据进行拟合分析,推导出支管排烟模式下,火源上下游顶棚烟气温度纵向衰减预测模型。

压水堆滞流分支管热分层现象的数值模拟

在核电系统热力管道内,热分层现象较为常见,会造成应力集中并引起管道结构变形,进而带来安全隐患。滞流分支管与冷却剂主管道相连接,管内流体与一回路主管道冷却剂存在较大温差,受到湍流渗透和阀门泄漏等因素的影响,分支管内容易发生热分层现象。对滞流分支管热分层的温度变化特性和流动特性进行研究分析,为后续的实验研究和应力分析提供理论依据。建立了滞流分支管模型,在泄漏流量为0.062 kg·s^(-1)、泄漏温度为488.15 K、泄漏压力为6 MPa条件下,采用SST k-ω模型(Shear Stress Transport k-ωmodel)对滞流分支管热分层现象展开三维数值模拟研究。模拟结果表明:热分层现象容易出现在水平管段,无保温措施及大管径会加剧热分层现象,而弯管段能有效降低截面温差;滞流分支管的水平管段内存在回流现象,而大小头管段结构导致管内流场出现二次回流,回流现象不利于管道内冷热流体的混合,使热分层的影响时间更长。滞流管分支管的热分层现象与等截面管道存在明显区别。

引水钢岔管水压试验分布式应力测量

引水钢岔管的结构尺寸大、焊接工况复杂,且需要长期耐受6 MPa的水压,迫切需要一种分布式、高精度、高空间分辨率的应力测量技术,以便在水压试验中进行全方位的应力测量和结构健康评估。传统的点式应变片只能进行局部应力测量,且测量精度受制于防水措施、贴片工艺、温度变化等因素。为此,提出了一种基于光频域反射仪的引水钢岔管水压试验应力测量方法,采用沿焊缝布设的标准单模光纤作为传感器,测量空间分辨率达到5.8 cm,应力与水压力成线性关系并且沿焊缝存在0.2~0.6 m的周期性变化。月牙肋板焊缝的腰部应力最大,达到196.2 MPa;主锥环缝的应力在300 MPa附近;相贯线焊缝的应力呈180°对称分布,在腰线附近存在352.0 MPa的最大应力,顶部和底部基本不存在应力。

Characteristics of turbulent flow distribution in branch piping system

Flow distribution in branch piping system is affected by flow characteristics and different geometric variations. Most of the flow distribution studies are performed with one-dimensional analysis to yield overall information only. However, detailed analysis is required to find effects of design parameters on the flow distribution. For this aspect, three-dimensional turbulent flow analysis was performed to assess turbulence model performance and effects of upstream pressure and branch pipe geometry. Three different turbulence models of standard k-e model, realizable k-e model and standard k-co yield similar results, indicating small effects of turbulence models on flow characteristics analysis. Geometric variations include area ratio of main and branch pipes, branch pipe diameter, and connection shape of main and branch pipes. Among these parameters, area ratio and branch diameter and shape show strong effect on flow distribution due to high friction and minor loss. Uniform flow distribution is one of common requirements in the branch piping system and this can be achieved with rather high total loss design.

平均流风能采集器声共振增强的数值模拟

平均流风能采集器利用声共振现象实现风能的采集。为了提高风能采集器的效率,应增强封闭管道侧支管的声共振。本文采用计算流体力学方法,使用ANSYS Fluent对封闭侧支管内的声共振进行数值模拟,湍流模型采用Realizable k-ɛ延迟分离涡模型模拟了不同截面形状的管道对声共振的影响。模拟结果表明:模拟可以准确地捕捉到发生声共振的流速范围;采用圆形截面管和方形截面管的等效直径方法预测声共振是可行的,且方形截面管的声共振压力脉动幅值比圆形截面管的声共振压力脉动幅值明显增大;主管道与分支管的夹角会对声共振产生显著影响,改变分支管的角度可以增强声共振,因此,有一定主管道与分支管夹角的方形截面管更有利于提高风能的收集效率。

基于好房子建设的建筑水系统技术提升与创新

好房子建设是住房和城乡建设部重点工作之一,建筑水系统(给水、热水、排水)与房屋使用者关系最为密切,是好房子的重要组成部分。建筑给水系统应提供优质的饮用水,建立优质饮用水的水质安全保障体系。建筑热水系统采取洗浴废水废热利用的节能低碳技术,降低生活热水的使用成本。建筑排水系统应安全排出污废水并不对室内环境产生负面影响,采用高安全性的排水系统。好房子中的建筑水系统还要符合国家战略发展需求,在设计理念、技术、产品上开展创新性的工作。

上跨运营铁路双层简支钢桁梁桥节点构造对比分析

为研究钢桁梁桥节点处支管之间构造差异对结构静力性能的影响,以蒸汽管网双层简支钢桁梁跨越铁路工程为例,节点处支管构造原则存在一定的差异,通过建立Midas整体模型,对支管分离与支管搭接两种不同节点构造情况进行对比,分析杆件受力性能的差异。结果表明,支管分离与支管搭接对支点附近节点斜腹杆影响较大,支管分离时,下弦杆节点斜腹杆应力最大达262 MPa,比支管搭接时斜腹杆应力大85 MPa;上弦杆节点斜腹杆应力最大达279 MPa,比支管搭接时斜腹杆应力大66 MPa,不满足主+附荷载组合作用下拉杆容许应力260 MPa的要求,需进一步提高支点处斜腹杆的杆件尺寸,以满足规范要求。通过对比节点构造差异对结构静力性能的影响,有助于合理优化结构杆件设计,为类似工程提供参考。

基于交流电磁场的支管角焊缝表面缺陷检测系统

基于交流电磁场检测(ACFM)技术,开发了一套支管角焊缝表面缺陷检测系统。设计了包含ACFM探头和便携式机箱的硬件检测系统,针对检测信号的特点开发了信号平滑滤波算法,提高了信号的信噪比,并基于LabVIEW平台编写了集信号采集、信号处理和信号显示为一体的检测软件,最后形成一套完整的交流电磁场支管角焊缝表面缺陷检测系统,并采用该系统对Q345材料角焊缝试件进行检测。试验结果表明,所设计的交流电磁场缺陷检测系统能实现支管角焊缝表面缺陷信号的有效降噪和准确识别。

减缓高压水除鳞水击效应的综合分析

为有效减缓高压水除磷操作中由于水击作用对系统造成冲击的问题,在对高压水除磷系统简单概述的基础上,开展了蓄能器在高压水除磷系统的应用研究,重点对蓄能器安装在支管、干管上两种情况下对应管道的压力进行对比;同时,对比研究了蓄能器安装在支管一侧和支管对称位置对应的管道压力。研究成果可为实际生产中蓄能器的安装提供指导。

烟气脱硝喷氨支管结构的优化改进

烧结、球团烟气脱硝常采用的方法是SCR脱硝法,原理是利用一定浓度的氨气与烟气中的氮氧化物在催化剂环境中反应生成氮气和水,并排入大气。SCR法中的喷氨支管因平铺在烟道内,布置紧凑,氨水中的杂质经常在支管壁内结垢,造成堵塞,进而降低脱硝效率,现场需要利用检修机会定期进行清理。针对此问题,对喷氨支管结构进行优化改进,达到日常即可清理的目的。

核电厂小支管振动治理和评价

核电厂存在大量的润滑油、仪表管、排气管等2英寸以下的小支管,其机械振动导致的疲劳断裂是运营核电厂经常出现的问题,进而造成系统停运或更加严重的停机停堆。针对核电厂汽轮机润滑、顶轴和盘车系统(GGR)相关小支管出现的振动超标现象,探究了管道振动的根本原因、建立了合理的评价方法,并提出了合理的改造方案。首先,采用现场振动测量和模态试验相结合的方法明确了小支管振动超标的根本原因是结构共振,据此制定了相应的减振改造方案,以避开结构的共振区。然后,从振动幅值的角度评估了改造方案的有效性,结果表明提出的改造方案减振效果明显,改造后的小支管满足相关振动标准和振动疲劳要求,可保证系统和机组的长期安全稳定运行。

空气源热泵空调除霜模式瞬态冲击与减振方法研究

某特定型号空气源热泵空调在北方0℃至-20℃低环境温度下运行2至5个制热季后,会出现冷凝器支管泄漏的不良问题,经排查发现冷凝器支管与冷凝器管板接触的位置发生磨损,导致制冷剂泄漏。采用西门子振动测试设备对发生制冷剂泄漏的热泵空调进行振动数据采集,结合有限元分析,发现导致冷凝器支管磨漏的原因是热泵空调除霜工况下四通阀切换时产生的振动冲击,经铜管传递至冷凝器支管,冷凝器支管与冷凝器管板翻遍孔过盈配合处产生相对振动。寒冷冬季情况下,冷凝器结霜速率快,热泵空调频繁进入除霜工况,四通阀频繁切换加速了冷凝器支管的磨损,最终发生泄漏。针对该问题,设计了新的减振胶块,将胶块安装在集气管和冷凝器支管振幅最大的位置,减轻四通阀冲击引起的支管振动,经试验测试,振幅降低50%以上,整改前,一个制热季冷凝器支管泄漏引起的售后为767起,直接损失金额为900500元;次年整改后,一个制热季冷凝器支管泄漏引起的售后为58起,直接损失金额66400元,整改后的售后件数降幅约为92%。

多工位紫铜管口径扩缩装置的研制

在中央空调多联机安装系统中,分歧管的作用是将管道中的制冷剂分流到室内机中。空调分歧管的进口和出口均由变径的多节紫铜管组成。变径的多节铜管加工难度较大。针对传统的手工扩缩技术效率低等问题,本文设计了一种高效、结构简单、操作便捷的多工位铜管口径扩缩装置。该装置集铜管进料、扩口、缩口、打磨、推料为一体。利用该装置能够对若干个铜管进行连续操作,提高了铜管扩缩与打磨的效率,可以显著降低企业的人力成本。

“国和一号”主蒸汽安全阀支管扩管焊接工艺研究

“国和一号”主蒸汽安全阀支管扩管是创新性解决核电站运行噪声问题的关键设备。其材质为SA-182 Gr.F11 Cl.2,采用上部锻件和下部锻件组焊而成,整体结构为两端小、中间大的圆柱形容器,焊缝不具备背面清根条件。针对支管扩管的结构特点,设计了合理的单面焊双面成形坡口形式,结合焊缝质量控制要求和焊接效率选取了氩弧焊打底+手工焊填充的焊接方案进行焊接。针对材料的特点开发了相应的焊接规范参数,其性能满足设计要求。经过技术论证,先后解决了单面焊双面成形、焊接变形控制的难题,并且通过合理的工装设置实现了支管扩管的批量化工程应用。实施后,全部批次共计14件支管扩管无损检测全部一次合格,焊缝质量满足设计要求,制造质量稳定、周期可控,攻克了支管扩管这一设备的制造难题。

综合管廊电力分支舱与市政管线施工优化研究

城市综合管廊是指在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通信、热力、给水等各类工程管线集于一体,地上附着物为出线口及通风口等设施,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。综合管廊能够有效避免不同种类的市政管线在运行过程中彼此产生交互影响,减少城市地面空间的使用,并且在后续开展保养维护工作的过程中也能够有效提高工作效率。通过研究综合管廊电力分支舱与市政管线有效结合施工,通过调整管廊及电力分支结构及相交管线的结合方案,在保证管线布设的安全与质量的前提下,又能大幅提高管廊及电力舱的实用性。

王坡煤矿碎软煤层气动定向高效成孔工艺研究

针对王坡煤矿碎软煤层区域瓦斯治理的需求,对现有气动定向钻进工艺及装备进行优化升级。通过对气动螺杆钻具升级改造,将额定扭矩提升至450 N·m以上;研制的89 mm低风阻螺旋通缆钻杆配套有线通缆测量系统,施工孔深提升至300 m以上;基于“波浪式”精准探测煤层顶底板钻孔轨迹工艺,从侧钻开分支原理出发,改进钻具造斜强度实现快速开分支;系统性分析气动定向工艺在不同地层钻进时轨迹变化特点,形成精准轨迹控制技术,大幅提升施工效率。现场试验期间,共计完成34个主孔,49个分支孔,总进尺17 287 m,平均成孔深度350 m,平均日进尺103 m/d,最高154 m/d,钻孔平均瓦斯抽采体积分数60%以上,百米钻孔抽采纯量是邻近区域普通钻孔2.7倍。

站场工艺管道小口径支管角焊缝相控阵超声检测工艺

小口径支管是站场工艺管道重要组成部分,受其管径小、结构复杂等因素的影响,目前的无损检测技术有效性不高,大量小口径支管角焊缝的安全状况不明,是站场工艺管道的安全隐患。采用CIVA仿真软件对典型规格的小口径接管角焊缝模型进行仿真,分析不同工艺参数下焊缝内部声场的特点及变化规律,优化了相控阵无损检测工艺,并在模拟试件上开展5种典型缺陷的试验验证,验证结果表明,提出的相控阵检测工艺可以有效检测出模拟试件中的典型缺陷,缺陷实测尺寸误差在10%以内。

改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡

针对加热炉各支管温度的跟踪和平衡控制问题,提出了改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管温度跟踪和平衡的方案。该方案利用各支管原料混合后的温度和各支管温度的偏差,通过对进料流量和燃料流量的调控,不仅确保了调节过程中总管流量不变,而且实现了各支管温度跟踪和平衡的双重目标。同时,因为把多个支管作为一个整体来分析,所以避免了对相邻支管温度反复进行比较。利用改进遗传算法对多偏差控制技术的控制器参数进行优化,克服了控制器参数整定的困难。仿真结果表明,改进遗传算法优化多偏差控制方案具有可行性和有效性。

封闭支管条件下ABC干粉抑爆机制研究

为研究不同封闭支管位置下瓦斯爆炸火焰传播规律以及ABC干粉的抑爆机制,在3 000 mm长的管道中进行瓦斯抑爆试验研究。结果表明:设置支管时,爆炸冲击波在支管端口及支管分岔处作用显著,火焰在支管管壁及支管分岔处湍流化倾向明显,火焰传播平均速度较无支管时更快,爆炸超压更大;封闭支管距离泄爆口越远,支管内冲入的火焰越多,火焰传播速度越快,爆炸超压越大;设置支管时,支管附近的ABC干粉与火焰的接触面积增大,接触时间增加,ABC干粉的利用率提高,对瓦斯的抑爆效果更优。