气井环空液面下泄漏声场模拟

气井油套管环空液面下泄漏声波的产生及传播机理一直备受关注。为研究液面下泄漏声波声源特性,建立了井下油套管环空泄漏物理模型,联合STAR-CCM+软件对环空液面下气体泄漏状态进行了流场及声场的仿真分析,得到了泄漏流场的压力和相态云图及不同泄漏孔径、泄漏位置和泄漏速度下的声压频率曲线。研究结果表明:随着泄漏速度升高,泄漏气流冲击管壁且液面震荡剧烈,液面下泄漏声源主要以四极子声源为主;液面上泄漏声源主要由液面震荡破裂及液面下四极子声源共同产生,泄漏声波能量的主要频率分布在0~100 Hz区间;在单一变量条件下,泄漏声压级随泄漏孔径、泄漏速度及泄漏位置距底部距离的增大而增大。研究结果可为在井口应用声波法检测液面下泄漏奠定理论基础。

高压高速条件下柱塞副泄漏流场分析

建立了高压、高转速条件下柱塞泵柱塞副泄漏流场的数学模型,并进行了数值模拟分析。首先,对柱塞副进行了三维动力学分析,对柱塞副受力变化规律进行了Matlab数值分析。然后,建立了基于柱塞倾斜角度φ和偏心距离e的柱塞副倾斜偏心圆环缝隙泄漏流场数学模型,并结合柱塞副动力学分析结果,利用动压支撑理论确定了倾斜偏心泄漏流场数学模型中的φ和e。利用有约束的一维搜索法编写Matlab程序对柱塞副流场进行优化数值求解。最后,利用Fluent软件对柱塞副泄漏流量进行了仿真分析和实验验证。结果表明,高压、高转速条件下,柱塞副处于倾斜偏心状态,实际泄漏流量与通常理论假设的完全同心流场相比流量脉动量变大,而平均流量变小。

直流电场下典型油纸绝缘结构油流带电特性

为研究直流电场作用下油纸绝缘油流带电特性,在实验室搭建了同轴圆柱电极结构的油纸绝缘模型,利用密闭油循环系统开展了直流电场下油流带电的实验研究,并探讨了直流电场幅值和油流速度对油流带电的影响。实验结果表明,直流电场会显著提高油纸绝缘油流带电程度,随外施电场强度的提高冲流电流呈上升趋势;流速对冲流电流的影响与外施电场强度有关,在无外施电场时冲流电流随流速增加而呈线性或指数增加,在低场强下冲流电流随油流流速增加出现饱和现象,但在高场强下随着流速的增加冲流电流呈线性增加。分析可得:油流带电与油纸界面处离子的扩散与迁移有关,温度通过影响油纸界面处的离子迁移速度而影响油流带电特性。

空气泄入式扩压器内流场分析

空气泄入式扩压器是发动机高空模拟试验设备,扩压器内流场情况是评价扩压器性能的重要依据。使用CFD软件分析计算了三种不同空气间隙(0mm,10mm,20mm)的扩压器模型,得到了不同间隙下扩压器内流场压力、温度等参数的分布情况。探讨了发动机喷管偏心对扩压器内流场造成的影响。计算结果与试验数据相吻合,证明扩压器模型正确。

伪随机流场法在水库渗漏检测中的应用

水库堆石坝渗漏危害坝体安全,如不及时处理,将导致严重后果。以某水库堆石坝右岸渗漏检测为例,介绍了伪随机流场法的工作原理和工作方法,采用该方法查清了右岸坝后及灌浆廊道渗漏的水库渗漏入水点,并结合坝后绕渗孔水位监测、渗漏流量监测等方法综合分析得知,检测的结果与已有的工程地质资料及水工观测资料一致。笔者同时还对渗漏通道、渗漏原因进行推断分析,为该水库渗漏修复整治提供了可靠依据。

月牙泉渗流场数学模型及治理方案研究

建立月牙泉区域非均质、非稳定流二维地下水渗流场数值模拟模型,通过模拟预测取得不同结果,并结合渗流场的水文地质条件、供水量和投资费用三者的协调统一,筛选出不同渗水条件下泉湖水位上升最佳组合作为泉湖治理方案。

抽采条件下综放采空区漏风流场数值模拟

通过现场实测抽采条件下综放采空区瓦斯浓度、氧气浓度、工作面压力、采空区遗煤耗氧速度、采空区遗煤瓦斯释放速度、瓦斯抽采量。假定综放采空区为各项同性的多孔介质,建立综放采空区漏风流场数学模型。本文使用了ANSYS软件和FLUENT软件,其中ANSYES软件是先用DesignModeler进行三维建模(针对采空区),之后对综放采空区有关参数进行说明,这里运用的是UDF用户自定义函数。采用FLUENT软件(ANSYS环境下)对抽采条件下综放采空区漏风流场进行数值模拟,得出了抽采条件下综放采空区漏风流场规律。

山西某矿15112工作面导水裂隙带高度实测

探究15号煤层覆岩导水裂隙带发育情况,是山西某煤矿开采过程中防治水工作的重点。以15112工作面为研究对象,通过在相邻工作面回风顺槽布设钻窝,设计导水裂隙带高度观测孔和对比孔,通过井下仰斜钻孔导高观测仪进行实测,确定了15112工作面15号煤层覆岩导水裂隙带高度。根据实测数据与理论预测高度数据对比,找出开采厚度与导水裂隙带高度的关系,确定了山西某煤矿导水裂隙带的发育高度为42.28 m。该实测方法可有效测定含水层下采煤裂隙带高度,研究成果可以为矿井防治水工程实践提供指导。

基于CFD模拟的输气管道阀门流噪声仿真

将输气管道中的气体流经阀门时的流场在CFD(Computational Fluid Dynamics)软件中进行三维仿真模拟,建立了输气管道阀门流噪声的产生模型。对气体流经阀门的流场进行稳态模拟和瞬态模拟,结果表明:湍流中的流体脉动(如压力、速度脉动)是流体流噪声产生的根本原因。将模拟仿真得到的阀门流场分布通过Lighthill波动方程转换得到偶极子声源,从而对阀门管段进行流体噪声分析,得到阀门流噪声产生、传播、衰减规律。通过试验对仿真模拟得到的阀门声场进行验证,表明了利用Fluent软件对气体流经阀门的流场和声场进行模拟仿真的可行性。研究成果可为输气管道音波法泄漏检测提供技术支持,为输气管道阀门噪声控制方法的制定提供理论依据。