变重力下低温液氮界面流动及温度分布

为了研究残余重力加速度g对液氮贮箱自加压期间贮箱内流体的流动、相分布、温度分布以及压强分布的影响,针对液氮贮箱,采用流体体积(Volume-of-Fluid,VOF)方法数值模拟了不同g条件下液氮贮箱的自加压过程.研究结果表明:在大g情况下,贮箱内压强沿g的方向逐渐增大,贮箱内气枕的温度随贮箱壁面的持续漏热而不断升高,且靠近壁面区域气体的温度最高,靠近液体区域气体的温度最低;随着g的减小,贮箱内的液体更容易沿贮箱壁面爬升,贮箱内流体温度差异性逐渐减小;在小g情况下,贮箱内流体流动稳定后会将气枕包裹于贮箱中部,形成球形气泡,贮箱内流体温度的差异性随时间先逐渐增大然后逐渐减小.在零重力环境下,贮箱壁面漏热(q_(w)=0.5 W·m^(–2))存在与否对贮箱内流体运动和相分布的影响均不显著,并且在起始一段时间间隔△t_(f)(0≤△t_(f)≤40 s)内,除贮箱壁面附近之外,q_(w)存在与否对贮箱内流体温度分布的影响也不显著.

钢筋混凝土水池壁板水平施工缝抗渗性能试验研究

钢筋混凝土水池壁板因混凝土浇筑施工间断形成水平施工缝,造成新旧混凝土无法形成良好连接,在高水压作用下易出现渗漏。本文对不同混凝土材料及模拟水平施工缝试块进行了抗渗试验,对比分析了其抗渗性能,试验结果表明,添加聚丙烯纤维和内掺水泥基渗透结晶防水材料均能一定程度提高混凝土抗渗性能,而施工缝处的抗渗性能远低于混凝土自防水性能,对水平施工缝迎水面涂抹水泥基渗透结晶防水材料能有效提高该处的抗渗性能。对2片比例为1∶2的缩尺钢筋混凝土水池壁板进行了一次成型和考虑施工缝的二次成型局部渗透性能试验,试验结果表明,施工缝处混凝土因浇筑、振捣和养护不充分,池壁容易形成贯通裂缝,难以达到混凝土自防水目标要求。采用改性混凝土材料及在相关部位进行表面处理,能有效提高关键部位抗渗性能,进而提高整体抗渗性能。采用BP神经网络,建立了混凝土抗渗性能与其材料参数和施工工艺之间的非线性预测模型。

临江漫滩区超深地连墙成槽变形影响因素分析

为研究深厚砂层地连墙槽壁稳定性特征及其主要影响因素,以南京地铁11号线柳洲东路站地连墙成槽施工为工程依托,通过数值模拟方法建立有限元模型。研究结果表明:地表沉降和槽壁水平位移的发展主要集中在成槽前期,而成槽后期变化较小。成槽结束时地表最大沉降为21.8 mm,产生位置距槽壁距离约3.6 m处,沉降影响范围约为距槽壁10 m范围内。槽壁水平最大位移发生在地面以下4.4 m粉质黏土层中。槽壁加固对于控制浅层土体成槽失稳具有显著效果,地下水位埋深对地表沉降的影响最大,浆面深度、泥浆重度、槽段长度次之,软土层厚度影响最小。浆面深度对槽壁水平位移的影响最大,地下水位埋深、槽段长度、泥浆重度次之,软土层厚度影响最小。

7 500 m3 C型独立LNG液舱壁厚计算方法研究

海上浮式装置运输是目前LNG的主要运输方式,其中C型独立液舱是浮式装置上重要的LNG储存设备。若液舱壁厚过小,一旦发生强度失效导致储液泄漏,将造成严重的后果。而LNG独立液舱通常采用价格较贵的9%镍钢材质,壁厚过大将会造成成本增加。因此,C型独立LNG液舱的结构强度和壁厚计算的准确性对于实际工程具有重要的影响。结合7 500 m3C型独立LNG液舱研究,对筒体和封头壁厚计算方法进行简要介绍和分析。

2×6MV串列加速器钢桶的机械设计与应力校核

钢桶是串列加速器主体的核心部件,此前国内大多数学者都是根据经验或参照外国同类产品进行串列加速器钢桶的机械设计,因而对其的研究缺乏完善的理论依据。针对此问题,该文以2×6MV串列加速器为基础开展理论设计研究。在保障其结构强度与气密性的前提下,通过控制外壁厚度来实现桶身质量减小的目的。首先基于无矩理论,钢桶选取标准椭圆形封头,外壁最小名义厚度为9 mm;然后根据卧式容器近似分析与计算方法,确定出鞍座底板中心至封头切线的最佳距离为0.64 m;最后建立钢桶有限元模型,开展应力与变形分析。该研究通过对封头形状、外壁厚度、鞍座位置的设计与选择,得出了使钢桶质量最小的机械参数,为2×6MV串列加速器钢桶的实际加工和其它有相似结构的串列加速器的机械设计提供了理论依据。

大型储液罐内外基础环墙抗不均匀沉降性能分析

大型储液罐对地基沉降变形非常敏感,需要采用基础环梁来防止其对上部结构的危害,因此,基础环梁设计是大型储罐建设的重要一环。本文采用有限元软件对大型储罐-基础环梁-地基土层的共同作用进行了数值模拟,主要考察了大型储油罐基础环墙环向拉力的分布,探讨了影响环墙受力的主要因素。研究表明,垫层参数对环墙环向拉力的影响较大,压缩性低,抗剪强度大并经过压实处理的垫层材料对应的环墙环向拉力最小,环墙环向拉力随环墙半径的增大先近似线性增加而后略微减小。

基于Halbach阵列的储罐爬壁机器人吸附装置优化分析

为解决储罐爬壁机器人永磁吸附效率低的问题,设计了基于Halbach阵列的永磁吸附装置,并对吸附装置的结构参数进行了优化分析。首先,根据吸附单元实际运用中的漏磁问题,通过增加轭磁铁来减少漏磁;其次,基于Halbach阵列永磁体充磁方向特性,对两种不同排列方式的吸附装置进行仿真对比分析,选择在相同变量下吸附力更大的排列方式;最后,通过控制变量的方法对吸附装置结构参数进行优化分析。仿真表明:优化后的单位体积吸附力提升了21.2%,达到了5.19 N·cm^(-3),提高了磁能利用率。

不同起爆条件下双钢壁LNG储罐抗爆性能分析

由于双钢壁储罐具有建造周期短、投资小等优点,在LNG储存中应用越来越广泛,但其易在外罐受到外部冲击时引发内罐的破坏。为了分析储罐在不同外爆载荷条件下的破坏行为,以双钢壁LNG储罐为研究对象,考虑内、外罐及保冷材料之间的载荷传递与相互作用,建立了外罐-保冷材料-内罐多介质的多相耦合有限元模型,并对多影响因素下储罐在外爆载荷作用下的破坏进行了分析,探究其抗爆性能。结果表明:在外爆载荷作用下,内、外罐从迎爆面中心向内凹陷直至发生破坏,最大应力均在迎爆面中心,且越靠近中心应力值越大;内、外罐材料均先达到屈服强度后发生塑性变形,随后达到失效应变值并发生破坏;与外罐相比,内罐发生破坏的时间晚42.9%,变形范围和破坏范围分别小12.3%、6.7%;储罐的抗爆性能随着储存液位的升高和罐体容积的增大而增强,随着起爆位置从罐壁中心向上、下两侧移动而提高,在罐壁中心起爆时储罐的破坏程度最大。该研究成果可为双钢壁LNG储罐的设计和储存液位的控制等方面提供理论参考依据。

基于AP-42模型的原油储罐VOCs排放定量核算及减排措施

挥发性有机物(VOCs)普遍存在于原油储存和调和过程中,为实现原油储罐VOCs排放的高效管控,以AP-42模型为基础,通过情景分析法和控制变量法考察不同因素对VOCs排放量的影响程度,并提出针对性的减排建议。结果表明,固定顶罐的VOCs排放量最大,内浮顶罐的VOCs排放量最小;油品摩尔分子量和饱和蒸气压分别与VOCs排放量呈线性相关、指数相关;不同密封方式对VOCs排放量的影响较大,一次密封中液体镶嵌的效果最好,二次密封中边缘刮板的效果略优;液体镶嵌+边缘刮板密封方式下的VOCs排放量最小,内浮顶罐和外浮顶罐的VOCs排放量可分别降低95.60%,94.96%;风速对固定顶罐和内浮顶罐的VOCs排放量不造成影响;当年周转次数超过20次时,因装卸油频繁导致其工作损失或挂壁损失的增速减缓,建议在优选储罐类型、控制油品质量、优化密封方式等方面实现VOCs的减排防控。

混凝土罐壁的裂缝研究

为完成石油化工项目特种设备和复杂管线的布置要求,需采用特殊的结构形式来承载,如大型压缩机基础、大跨度管廊桁架和大型液化天然气储罐外罐等结构。这些特殊形式的体系结构是否具备可靠的耐久性和承载力是保证石油化工项目在建设和运营期间能否安全持久投产的重要环节,因此有必要对这些异形结构进行单独分析。其中裂缝是影响混凝土结构耐久性和承载力的致命缺陷,对液化天然气储罐的罐壁进行有针对性的讨论,分析其在设计和施工中导致混凝土裂缝产生的因素,以便进一步优化设计和施工方案,减少混凝土裂缝的出现。

浓硫酸罐车的罐体耐腐蚀性技术研究

为研究浓硫酸铁路罐车运用中罐体腐蚀超限的问题,对浓硫酸铁路罐车的罐体腐蚀情况进行了调研,对比分析了几种耐腐蚀措施,确定采用增加碳钢材质罐体壁厚的方式提高罐体的耐腐蚀性。在对罐体进行静强度分析的基础上,对南方用户和北方用户使用一段时间后的罐体壁厚进行实际测量,得出了罐体的腐蚀裕量,进而确定了浓硫酸铁路罐车满足全寿命周期使用要求的罐体壁厚。

火灾影响下立式储罐失效行为分析

为研究着火储罐失效行为,采用火灾动力学-传热-结构响应多物理场耦合方式,开展了着火立式储罐罐壁热辐射分布、温度分布规律及模型,屈曲失效等行为分析。结果表明,着火立式储罐首先在液面上部发生屈曲变形,对于5000 m^(3)/10000 m^(3)汽柴油立式储罐,屈曲临界温度在300~500℃之间,屈曲失效时间在30~70 s之间;立式储罐尺寸增加,屈曲临界温度明显降低,屈曲失效时间也显著降低。屈曲导致立式储罐罐壁凹凸不平,冷却不均,火灾难以扑灭,建议强化液面附近的罐壁冷却保护。

大坝防渗工程中塑性混凝土防渗墙的设计与施工

本文以大王滩水库为例,探究了塑性混凝土防渗墙的设计方案与施工流程。通过建立不透水地基上土石坝防渗墙的计算模型,计算出坝体渗流量与防渗墙下游浸润线高度,根据计算结果确定防渗墙的厚度、深度等参数。在塑性混凝土防渗墙施工期间,需要从导墙施工、槽段划分、泥浆制备、清槽换浆、混凝土浇筑等方面采取质量控制,保证塑性混凝土防渗墙的防渗效果达标。

变壁厚矩形水池有限元分析及经济性研究

对于平面尺寸很大、池壁为竖向单向受力的钢筋混凝土矩形水池,工程设计一般对池壁采用变壁厚以达到节约造价的目的。依据工程实例通过对多个变壁厚矩形水池模型进行有限元分析,总结变壁厚池壁的内力特点。对变壁厚矩形水池进行经济性分析,总结矩形水池通过采用变壁厚降低造价的使用条件。

高炉热风炉冷却水系统的改造与应用

莱钢两座1880m^(3)高炉原设计的热风炉冷却水量已不能满足高炉现阶段冷却需要,热风阀破损数量增多,影响到高炉的正常生产和运行效率;通过对炉体冷却系统改造,优化了热风炉冷却水系统,增加了热风阀水量、提高了水压,强化冷却后收到了良好效果,确保了高炉的稳定运行。

加油站双层油罐防渗漏在线监测设备的选型及安装

防渗漏在线监测系统可在线监测油品设施的安全状况,是汽车加油站油品防渗漏措施的重要组成部分,可提高加油站安全运行可靠性。通过对市面上现有的在线监测方法进行比较,对目前广泛使用的SF双层油罐进行防渗漏在线监测系统设备的选型,并介绍其安装与使用的相关注意事项。

LNG双金属全容罐温度场参数化计算与分析

为保证液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)双金属全容罐绝热结构设计的合理性,有必要对LNG双金属全容罐进行温度场计算及分析。以某项目已建29 000 m3LNG双金属全容罐为例,基于有限元理论对LNG双金属全容罐进行温度场计算及分析,通过对比漏热量计算结果排除网格数量及边界条件对LNG双金属全容罐模型的影响,验证LNG双金属全容罐在操作工况绝热结构合理性及事故工况下热角保护结构稳定性,按照“建模、边界条件加载、求解及结果后处理”框架对温度场分析命令流进行参数化设计,实现LNG双金属全容罐温度场参数化计算目标,提高温度场分析计算效率。分析结果可为LNG双金属全容罐绝热结构设计提供指导。

基于振动的变压器铁芯松动判定方法

为分析和判断电力变压器铁芯松动故障,对变压器油箱表面的振动信号进行研究,提出基于油箱表面振动信号的变压器铁芯松动故障诊断方法。首先,对变压器铁芯的振动特性进行分析,并确定振动信号中100Hz为铁芯松动特征频率。为避免变压器固有振动频率的影响,对油箱壁的共振原理进行了研究,提出了先用激振法确定变压器油箱表面的固有频率,避开固有振动频率对故障诊断的影响;提出了利用100Hz特征频率分量占总分量(1kHz以内)的比值来判断铁芯松动故障的方法。变压器铁芯松动后,利用比例阈值法纵向比较(与历史数据比较)各测点的振动信号,可确定变压器是否存在铁芯松动故障;通过各测点横向比较,可初步进行变压器铁芯松动故障定位。该方法简单有效,不需要考虑电压变化以及传感器型号不同对故障判断的影响。

以箱壁温度为判据的油浸式变压器绕组热点温度计算模型及试验分析

电力变压器的热点温度是影响其绝缘寿命非常重要的因素,准确估计电力变压器热点温度,有助于提高电力变压器的经济与安全运行水平。为此,提出了一种估计变压器绕组热点温度的改进方法。该方法依据变压器热路模型,采用变压器油箱壁温度来估计绕组热点温度。为了验证该方法的准确性,在实验室的试验变压器上进行了负载试验,得到不同负载下的变压器绕组热点温度和油箱壁温度的实测值,并将热点温度的实测结果与该方法计算值以及IEEE负载导则公式的计算值进行了比较。分析结果表明,改进方法具有较小的热点温度估计误差,证明了改进方法估计变压器热点温度的有效性。

LNG储罐主容器泄漏时外罐壁的传热特性

以一种LNG储罐为研究对象,利用有限单元法(FEM)分析了在主容器泄漏时的混凝土外罐壁的传热特性,研究了泄漏发生时外罐壁温度随着时间的变化过程,泄漏发展后的外罐壁的温度分布和热流密度,以及热保护边角(TCP)对于外罐壁传热的影响,指出了外罐壁热传导达到稳定后的传热特性。