A Simulation for the Piston Effect in Supercritical Carbon Dioxide with the Non-flow Model

A simulation for piston effect in supercritical carbon dioxide by employing a simple model is conducted.In the first place,the thermal properties of carbon dioxide near its liquid-vapor critical point are discussed.It is calculated that the heat capacity ratio and isobaric expansion coefficient of supercritical fluids are extremely high.Furthermore,the simulation for piston effect in supercritical carbon dioxide between two infinite vertical walls is presented.The numerical results prove that piston effect has a much faster speed of heat transfer than thermal conduction under microgravity conditions.Moreover,the piston effect turns out to be stronger when closer to the critical point.

地铁活塞效应的节能综述研究

随着地铁行业的蓬勃发展,利用活塞风降低车站能耗成为目前研究的热点之一。首先整理与活塞效应相关的国内外文献,研究活塞效应的形成机理和特性,分析活塞效应对地铁环控系统产生的影响,发现两者间潜在的节能关系。其次分别对隧道活塞风与车站活塞风的利用策略进行综述研究,这些策略主要与通风井的相关设计、列车的行驶、站台门的选择以及门帘的安装等有关,合理地采用这些策略可以为车站降低能耗。最后提出了活塞风的利用原则,在活塞风满足乘客需求的情况下应当优先利用活塞通风,应根据风量、温湿度、二氧化碳浓度以及颗粒物浓度等参数评价活塞风是否满足需求。

严寒地区地铁车站活塞效应与机械通风耦合作用下混合通风研究

以严寒地区呼和浩特市的地铁一号线东影路典型岛式站为研究对象,采用计算流体力学软件Fluent,模拟车站机械通风系统和活塞效应耦合作用下活塞通风特性随时间变化的规律和车站整体通风情况。结果表明:车站机械通风系统对站厅层活塞通风量的影响均要强于站台层,机械通风系统开启不会对车站瞬时活塞通风量的变化产生明显影响,但会随着活塞通风量减小而影响增大。轨道排热系统对列车进站及停站过程中送入站厅的活塞风量有明显限制作用,也可增加列车离站时由人员出入口引入站厅的新风量。严寒地区地铁车站通风系统运行时,在春夏秋季节可以充分利用列车离站活塞效应引入新风来改善车站内的空气品质。

微型井眼减摩型扭转加压工具的设计研究

为了减少微型井口开采中钻头工具失效的事故,设计研发一款新型的水力加压器,改良现有加压器的结构。新型水力加压器主要由上接头、球阀、液缸、一级活塞、二级活塞、活塞缸和下接头等构成,该液力加压器通过加入浮动式活塞缸的方式,不仅起到改善密封效果的作用,同时能增加水力加压器的工作行程,提高钻井效率。该密封结构能一定程度上延长液力加压器使用期限。新型水力加压器能解决目前存在的施力困难、摩擦力较大、钻井振动强烈、钻井困难等问题。

大压力下活塞形变对有效面积的影响分析及不确定度评定应用

液体活塞式压力计是压力领域量值传递的重要标准器,其中活塞有效面积是判定活塞式压力计合格与否的重要指标。针对测量上限为60 MPa的0.05级活塞式压力计,采用起始平衡法研究试验机理,测算不同测量压力下的被测活塞有效面积,研究形变对活塞有效面积的影响,利用线性回归法计算被测活塞零压面积,并搭建活塞有效面积不确定度模型,分析不确定度影响分量,评定各分量不确定度大小,计算被测活塞有效面积扩展不确定度,指导压力标准实验室量值传递工作准确可靠开展。

膜式空气弹簧变活塞型线对静刚度特性的影响

现代汽车悬架技术的快速发展,要求汽车在操纵稳定性、行驶平顺性等方面进一步提高性能。高度和刚度可调、吸振能力较佳和使用寿命较长的空气弹簧在中高端乘用车上得到使用。活塞型线对空气弹簧的刚度特性影响较大,不同的活塞型线会直接影响空气弹簧的有效作用直径。文章以乘用车膜式空气弹簧为研究对象,设计了四种不同的活塞型线(L型、S型、O型、反O型),基于有限元分析软件ABAQUS研究分析了不同初始内压下活塞型线对空气弹簧刚度特性的影响。结果表明,O型活塞空气弹簧的承载能力最强,反O型与O型活塞成对称结构,其承载能力最弱,随着初始内压的增大,其承载能力的差距会愈发明显,S型活塞空气弹簧的承载能力介于O型与反O型活塞之间,并表现出理想的反S特性。

天津市某地铁站排热系统实测研究

以天津某地铁站为研究对象,对其排热系统进行了实测研究。通过对比分析排热系统不同运行工况下,隧道内空气温度和二氧化碳浓度、公共区空气温度和空调系统制冷量及排热风机排热量,研究了排热系统对于控制隧道内温度、二氧化碳浓度的作用,以及排热系统对于公共区热环境的影响。结果显示,即使在天津室外气温最高的时期,仅通过列车运行所产生的活塞效应及隧道壁面和周围土壤的自然冷却,就能保证隧道内空气温度和二氧化碳浓度始终满足要求,排热系统可以关闭或取消。

基于BP神经网络的矿车运行时矿井摩擦阻力的预测

为了快速有效地确定矿车等运输设备在巷道内运行时矿井摩擦阻力的变化情况,克服模拟软件计算量和现场实测工作量大的问题,以巷道风流速度、矿车运行速度、阻塞比、矿车长度4个矿车运行时巷道摩擦阻力的影响因素作为切入点,采用动网格技术模拟得到矿车在巷道内运行时有关矿井摩擦阻力的数据,以此为样本构建基于BP神经网络的矿井摩擦阻力预测模型,运用MATLAB软件进行网络训练,并将BP神经网络预测值与FLUENT模拟值进行对比。研究结果表明:BP神经网络结构比较简单,能以较快速度收敛,预测值与模拟值最大误差在7%以内,该神经网络模型用于求解矿车等运输设备在巷道内运行时摩擦阻力的变化情况是可行的。

复杂活塞轮廓型线对约束膜式空气弹簧刚度的影响及分析

空气弹簧作为弹性元件,与传统螺旋弹簧和钢板弹簧相比具有更好的隔振、降噪特性。空气弹簧刚度是空气弹簧的主要性能参数,其主要影响因素是有效面积及其变化率,而空气弹簧的活塞轮廓外径及其变化趋势对有效面积及其变化率的影响显著;因此,活塞轮廓型线是影响空气弹簧性能的主要因素之一。建立了关于约束膜式空气弹簧刚度特性的数学模型,分析活塞轮廓型线对约束膜式空气弹簧刚度的影响。同时,基于气囊卷耳最低点处(窝折点)所在圆的直径即为有效直径这一理论,提出了一种对于任意复杂活塞轮廓曲线,表述空气弹簧位移在任意时刻、任意变化规律情况下对应活塞作用高度及其变化的方法。

非标介质活塞式压力计校准的研究

针对目前非标介质活塞式压力计不能直接溯源的问题,本文提出了一种可直接在多种指定介质下溯源的多介质活塞式压力计校准方法和装置,并根据常规活塞面积测量方法推导出了新方法下的测量模型。最后,利用数字压力计的短期重复性对新方法进行了验证。验证结果表明,本方法可作为常规方法的补充并联合使用,能有效提高非标介质活塞式压力计的溯源准确性。

电梯活塞效应信号监测系统

摆渡电梯在高速运行状态下与电梯井道容易形成活塞效应,从而导致在高速运行过程中轿厢晃动的情况。要解决轿厢晃动的问题,首先需要对导致活塞效应的影响因素进行监测。因此,本项目基于MSP430单片机设计了一套集温度、风速、气压信号的监测系统,系统采用Pt1000温度传感器、管道风速传感器、壁挂式气压传感器作为前端传感器,在MSP430基础上结合了无线通信模块、SD卡存储模块对传感器输入的电信号进行数据采集、传输及存储,并基于Delphi语言编程开发上位机平台,通过上位机的可实时查看采集数据,为研究活塞效应的影响,提供了监测手段。

活塞式压力计新旧规程对面积测量的研究

液体活塞式压力计新检定规程于2023年实施。相比旧规程,新规程修正了有效面积测量时对两活塞系统的平衡判据。本研究量化比较了在新旧两种平衡判据下两活塞系统砝码配平质量的误差。结果表明:随着作用压力和被检活塞系统的自有下降速度的增加,旧平衡判据造成的误差越大,体现了新规程的科学性。

高层建筑电梯活塞效应及烟气控制分析

在电梯运行活塞效应及其对火灾烟气影响理论分析基础上,分析电梯井和前室加压及压力波动情况;结合高层建筑烟控系统的原理,通过合理的压差设计,可保证电梯系统在最大容许压差和最小容许压差之间正常工作。通过对活塞效应及其对电梯与建筑空间之间压差影响的分析发现,极限状态下烟气可能卷入电梯井和前室,对人员的疏散造成威胁,提出了控制活塞效应影响的上限临界压差。研究表明,合理的排气泄压系统、气压式挡烟系统、可变送风系统及火灾层带通风排烟设施的系统等均能对火灾烟气进行有效控制,提高电梯疏散的安全性。研究所得的结论为火灾中利用电梯进行疏散提供了理论指导及一种烟气控制的方法。

基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法

以采用非全封闭站台门的北京地铁2号线安定门站及其邻接区间为分析对象,采用流体力学计算软件Fluent14.5的动网格模型,模拟不同风井设置模式和设置位置,以及不同区间长度条件下,列车运行过程中地铁车站及邻接区间内空气流动特性随时间变化的规律,对比分析风井设置模式和设置位置以及区间长度对风井排风率和地面出入口进风率影响的规律,研究地铁隧道风井的优化设置。结果表明:基于计算软件Fluent14.5的动网格模型计算地铁活塞风的方法是有效的;与双风井模式相比,采用只在进站端设置活塞风井的单风井模式,并适当加大风井与站台进站端的距离,以及在区间隧道较长时增加1个风井,可以较好地利用地铁列车在隧道内运行所产生的活塞效应,改善地铁车站内的空气环境,减少车站通风空调系统的能耗。

矿井立井提升设备活塞作用理论分析

传统的通风理论认为矿井通风系统是一不可压缩的定常流,由于存在外界扰动因素的影响,实际风流的流动是动态变化的。以机械通风条件下的单提升设备为对象,研究了矿井立井提升设备运行所产生的活塞风流与诱导风流对矿井通风系统的影响,进一步拓宽和完善了矿井通风理论,得出了计算活塞风流的数学模型,为消除影响通风系统的不稳定因素提供了技术支持。

矿井井筒提升设备绕流的数值模拟

基于经典的流体力学理论,建立罐笼绕流的二维RNGκ-ε湍流模型,分析其初始边界条件,并结合工程实际应用FLUENT计算流体动力学软件模拟罐笼运行时井筒内流场及压力场,得出井筒内流场及压力场的变化规律。研究结果表明:在罐笼运行期间,由于空间受限而引发活塞效应,井筒内压力发生瞬态变化,造成通风系统的压力波动,导致气流运动的动态改变,对通风系统稳定性有一定的影响。

隧道通风活塞效应数值模拟方法研究

介绍了国内外隧道通风系统的最新研究进展.研究了两种分析隧道通风活塞效应的数值模拟方法:动网格法和动量源项法.动网格法通过模拟车辆的真实运动,可以给出隧道内详细的三维空间局部参数的变化趋势,但该方法模拟耗时巨大,效率较低.动量源项法通过添加一个动量源来实现车辆移动,该方法可避免消耗大量的计算资源和时间,从而大大提高模拟效率.

地铁活塞效应对地面出入口引入新风流动特性的影响

地铁列车在区间隧道内运行过程中产生的活塞效应,可以将室外新鲜空气通过地铁车站地面出入口引入地铁站厅和站台。笔者首先从理论上分析了被引入新鲜空气的流动特性;然后,以北京地铁二号环形线某地铁站为例,在日运行客流量处于平谷以及高峰时段条件下,对通过地铁车站地面出入口引入新鲜空气的流动状态进行了实测分析。结果表明,受地铁活塞效应影响,平谷时段通过地铁车站2个地面出入口可从室外引入约71 400m3/h的新鲜空气,与此同时还可向地面排出约54 400m3/h的地铁车站内空气,高峰时段通过测试车站两个出入口引入的室外新风量约为60 520m3/h;与此同时向地面排出了约60 520m3/h地铁车站内的空气。地铁活塞效应对地铁车站的自然通风换气起到了积极有效的作用。

地铁车站内流动特性的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)方法对地铁列车的进站、出站过程进行了瞬态模拟,得到了不同工况下地铁车站内的气流场分布,分析了列车的运行对车站内流场的影响,并讨论了活塞效应在车站自然通风中的作用.模拟结果表明,列车运行形成的活塞风对车站内的气流组织影响显著,同时也起到了通风换气的作用.站端设置活塞风井能够有效加强车站的自然通风,并降低站内的气流速度.

自由活塞斯特林发动机动力活塞气体作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。