太阳能蓄热水箱内置隔板开孔方式对蓄热性能的影响

为研究太阳能蓄热水箱内具有相同开孔面积、不同开孔数量的隔板对热分层及蓄热性能的影响,该文对安装有不同开孔方式隔板的不同流动参数条件下水箱内换热过程进行数值分析。结果表明:热水和冷水入口温度分别为333和303 K、热水和冷水入口流速分别为0.05和0.5 m/s情况下,开孔面积为0.007 9 m^2的1个开孔隔板水箱热分层效率最高,理查森数为2.341;与相同开孔面积的1个开孔隔板相比,开孔面积为0.031 4 m^2的5个开孔隔板使得水箱内高温水的容积得到显、著扩展,开孔数量对水箱冷热水出口温差的影响很微弱,开孔面积越大,开孔数量对理查森数的影响越明显。当用户端用水量在一定范围内变化时,理查森数随用户用水量的增大而减小,在冷水入口流速低于0.3 m/s范围内增大该流速破坏热分层的可能性更大。热水入口温度分别为333和343K对应的热水出口温度最大相对偏差为0.22%,但这2种工况对冷水出口温度几乎没有影响。研究结果可为液体分离设备中的孔板结构优化设计提供一定的理论参考。

有限液深下垂直隔板开孔形状对液体晃荡的影响

为研究垂直隔板的开孔形状对液体晃荡的影响,基于realizable k-ε湍流模型,采用VOF模型来捕捉自由液面,结合动网格技术,模拟了一阶固有频率下垂直开孔隔板内液体的晃荡情况。模拟结果表明,在一阶固有频率下,正方形开孔隔板液舱的左侧自由液面波高与晃荡压力最小,圆形与菱形开孔隔板液舱的左侧自由液面波高与晃荡压力基本保持一致,表明正方形开孔的垂直隔板抑制液体晃荡的效果要优于圆形与菱形开孔隔板;此外,通过对液相区的速度矢量图进行分析,发现由于隔板开孔,部分液体以较大的速度通过开孔部位冲击侧壁,而后液体接触侧壁后回弹,再加上液舱运动,在隔板的一侧形成一个欲要向上运动的区域,正方形开孔形成的区域最小。

垂直隔板开孔率对液体晃荡影响的试验

为了研究垂直隔板开孔率对液体晃荡特性的影响,采用六自由度运动模拟平台,在外激励频率为0.8~1.2倍无隔板液舱一阶固有频率范围内,对安装不同开孔率垂直隔板的矩形液舱开展了一系列晃荡试验。试验结果表明:不同外激励频率作用下开孔率为0.1的开孔隔板在减小液体最大晃荡波高和部分位置的最大冲击压强等方面优于无孔隔板;开孔隔板抑制液舱晃荡的效果随着开孔率的减小而增强;外激励频率为固有频率时,晃荡波的主要频率成分为外激励频率;外激励频率偏离固有频率时,晃荡波的主要频率除了外激励频率外还存在其倍频,且倍频成分随开孔率的增大而逐渐消失。

钢桥面板横隔板弧形开孔处疲劳裂纹成因分析及构造措施

钢桥面板横隔板弧形开孔处是疲劳裂纹的高发位置。为了分析该位置疲劳裂纹的成因,首先根据关注细节的应力影响线,分析了车轮面内和面外荷载对不同细节应力幅产生的效应。结合火焰切割边缘残余应力的分布,对弧形开孔边缘主压应力主导的状态仍产生疲劳裂纹的现象进行了解释。然后根据线性累计损伤准则,说明了超载对弧形开孔边缘疲劳细节的损伤度的影响。最后讨论了弧形开孔位置焊缝的构造形式和加工制造工艺。优良的焊缝质量和合理的构造形式将会降低应力集中效应,限制超载是控制疲劳裂纹发生的关键。

空心板桥钢横隔板连接结构抗弯性能研究

针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,在空心板间形成钢横隔板结构传递板间荷载。为了掌握新型空心板连接结构的抗弯受力性能,采用已验证纯弯加载的有限元模拟方法进行分析,并给出了新型空心板连接结构的抗弯承载力计算建议公式。研究表明:随着贯穿钢筋直径的增大,新型空心板间连接结构抗弯承载力提高,当贯穿钢筋直径达到一定值时,局部铰缝混凝土破坏将是控制设计的主要因素。开孔钢板板厚和强度相对贯穿钢筋直径影响相对较小,只有在开孔板刚度较小时,开孔板板厚对结构受力影响较大。

XFEM及其在正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展中的应用

为了研究某大桥扁平钢箱梁正交异性钢桥面板模型试验中出现裂纹的原因,根据试验模型创建了三维扩展有限元(XFEM)模型进行整节段数值计算,利用不连续伽辽金扩展有限元(DG-XFEM)对裂纹扩展进行了模拟。结果表明:弧形开孔与U肋连接附近为高应力区,该高应力与几何不连续、焊接缺陷引起的应力集中及残余应力等不利因素叠加,使得弧形开孔与U肋连接附近成为疲劳最敏感的部位,即疲劳裂纹产生地;裂纹扩展的初始阶段与主应力等值线垂直,沿最大主应力方向扩展;裂纹出现的位置、扩展路径和长度与试验结果符合很好,与实际桥梁裂纹出现的位置和形态基本一致,也与裂纹扩展的基本理论一致。

一种新型落地油卸油装置

油田落地油在落地油回收站卸油池融油、升温、过滤后回收进集输系统,为了解决现有半埋地混凝土落地油卸油池存在融油池和缓冲池间开孔过滤隔板容易通过杂质、密封性差、加热盘管拆卸清理困难、维护成本高的问题,应用了一种新型蒸汽或热水加热水套钢制卸油装置。该装置对隔板开孔进行了优化,以加热水套代替加热盘管,采用整体钢制结构改进密闭性,使卸油池在使用中能够减少杂质进入集输系统,便于清理,可延长检修周期,降低运行成本,卸油池顶部易燃气体能够通过放空管排放,提高运行安全度。该装置适用于小规模落地油回收站的半地下卸油设施。

装配式空心板钢横隔板抗弯数值模拟与破坏机理研究

针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,在空心板间形成钢横隔板结构传递板间荷载。为了掌握新型空心板连接结构的抗弯受力性能,试设计新型空心板桥,在其跨中顺桥向选取单位长度形成横桥向的梁式结构,建立其纯弯加载的有限元模型。为验证开孔钢板在铰缝处弯曲性能模拟的正确性,另外建立了设置开孔钢板的组合梁负弯矩试验模型,利用已有试验结果验证开孔钢板在弯曲受力下数值模拟方法的正确性。研究结果表明,在装配式空心板钢横隔板连接构造受力性能数值模拟中,钢板与混凝土界面法线方向的接触模拟采用硬接触,贯穿钢筋与混凝土的接触关系采用嵌入的模拟方式可以得到较好的效果;空心板钢横隔板结构在荷载作用下的受力机理为:首先由铰缝接触面受力,当接触面达到承载力部分破坏后,由未破坏的铰缝接触面和开孔钢板与贯穿钢筋组成的榫结构受力,直至破坏。