储气库Y型井口携砂采气临界冲蚀模拟研究

目的研究储气库携砂采气过程中储气库生产通道冲蚀磨损的主要影响因素及规律。方法在辽河油田双6储气库注采井管柱结构和生产工况条件下,开展室内冲蚀模拟实验和生产通道冲蚀数值模拟研究,通过数值分析,明确采气速度、生产压力、出砂速率、出砂粒径对管柱冲蚀速率的影响规律。结合临界冲蚀理论计算结果,设计适用于出砂工况条件下储气库生产通道临界冲蚀系数取值的图版。结果出砂速度、采气速度、生产压力在管柱冲蚀中起着主要作用,实验数据与预测结果的一致性较高,管柱最大冲蚀速率与日产气量的二次幂、井筒内压力的负二次幂、出砂速率的一次幂成正比。此外,管柱变径部位的冲蚀速率随着服役时间的延长呈下降趋势,最终与管壁的冲蚀速率基本保持在相同数量级。根据构建的临界冲蚀系数取值图版,在当前储气库出砂工况条件下,为了保证储气库满足服役年限,将临界冲蚀系数(C)取值为180,进一步考虑到储气库的最大产能情况,推荐C介于175~200之间。结论通过储气库管柱冲蚀的实验模拟和数值模拟研究,建立了储气库注采井管柱的冲蚀速率模型,构建了储气库注采管柱临界冲蚀系数设计图版,有利于工程技术人员准确判断实时生产工况条件下储气库注采管柱的生产工况负荷、服役安全工况条件等,可以提供关键的实时性、安全性基础数据。

对称Y型月牙肋钢岔管二维三维一体化设计

本文深入研究了对称Y型月牙肋钢岔管体型设计的程序化实现机理,此类型钢岔管二维图纸和三维模型的一体化、参数化生成技术的开发,可快速且同步生成钢岔管的二维及三维设计成果,提升了岔管的设计效率和设计质量。将本文研究的岔管一体化设计方法应用于实际工程中,快速创建三维模型,并进行钢岔管应力应变计算和三维流场分析,相关计算成果满足规范要求,表明了该方法的适用性和可靠性,可为类似工程提供参考。

三叉四通管无阀压电泵的设计与试验

为了提高Y形管无阀压电泵的流量,基于三叉树的结构特征提出了一种三叉四通管无阀压电泵。模拟分析了三叉四通管的速度流线图,对比了该流管与Y形管的阻力特性,制作了2种流管的泵样机,进行了流量和压力差试验。研究结果表明:流体在三叉四通管中正、反向流动时均没有产生明显的旋涡,三叉四通管无阀压电泵的效率比Y形管无阀压电泵提高了22.69%。在220 V驱动电压下,三叉四通管无阀压电泵的最大流量为7.41 g/min,比Y形管无阀压电泵提升了21.47%;三叉四通管无阀压电泵的最大压力差为421 Pa,比Y形管无阀压电泵高出了79.17%。

深海采矿中继站底部Y形管流动状态研究

针对深海采矿泵管输送试验系统中Y形管内流场复杂和矿石泄露风险等问题,采用CFD-DEM方法,对不同速度、不同体积浓度和不同粒径的矿石颗粒进行数值模拟计算,分析了Y形管内颗粒群的运动特性和流场分布规律。结果表明,Y形管内流场分布受弯管曲率和Y形管入口流量分配影响;颗粒群在弯管内贴壁流动,受到上升流作用后颗粒向上偏移;当上升流流速不足、颗粒体积浓度高及颗粒粒径较大时,会造成颗粒沿着底部管道流失,随着上升流速减小、颗粒体积浓度增大及颗粒粒径增大,颗粒通过底部管道流失不断增大;颗粒流的存在导致Y形管内低压漩涡区强度和尺度均减弱。

移动式提升管道安装技术在机电工程中的应用研究

改革开放以来,我国社会经济得到长足发展,各种高楼大厦拔地而起,建筑内部设施舒适的环境也在不断改善。许多大型展览馆、科技馆、博物馆、购物中心、办公楼等公共建筑应运而生,这些复杂建筑功能得以实现,主要在于其中的设备系统,更少不了空调、供暖、给排水管道的安装。以某大厦工程为例,通过采用移动式提升管道安装技术在机电工程中应用,不仅保证广大施工人员在安全环境下顺利开展各工序作业,保证安装质量、安全生产,还可实现固定和管道翻转,便于管道连接,明显提高了工作效率,定位更为准确、安全,为工作带来了极大效益。

高抽巷+Y型通风工作面采空区瓦斯流场数值模拟研究

针对余吾煤业N1100工作面实行“高抽巷+Y型通风”治理瓦斯模式,应用流体力学模拟软件Comsol对不同进风量下以及高抽巷不同位置下Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,研究表明当进风量增大至2328 m^(3)/min时,工作面瓦斯浓度已经降低至安全作业浓度以下;模拟显示“高抽巷+Y型通风”联合采空区埋管对瓦斯治理效果较为明显,结合现场实际考察提出高抽巷最佳垂直位置为40~55 m.

卜型岔管水力模型试验及三维数值计算研究

结合无锡马山抽水蓄能电站卜型岔管试验研究 ,对卜型岔管不同工况的水流流态、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与数值计算研究 ,试验中发现并成功地模拟出二次流流态。数值计算采用Reynolds应力方程模型 (RSM )的湍流模型 ,应用有限体积法和二阶迎风格式 ,速度场与压力的耦合计算采用Simplec。研究结果表明 ,计算与试验结果吻合较好。卜型岔管在不同运行工况下的水头损失差别较大 ,多数工况下流态分布比较均匀 ,总体能量损失较小 ,适合工程中优先选用。

埋藏式内加强月牙肋钢岔管结构研究

本文结合实际工程采用几何比尺为1：6的物理模型试验方法，用不同材料分层组合模拟围岩，对水电站内加强月牙肋钢岔管与围岩联合承载的工作机理、围岩分担内水压力的规律进行分析。结果表明：钢岔管外围围岩承担了20％～40％的内水压力荷载。

西龙池抽水蓄能电站内加强月牙肋岔管围岩分担内水压力设计

埋藏式岔管国内外基本按明管设计,围岩分担内水压力仅作为一种安全储备。西龙池抽水蓄能电站岔管HD值远超过国内已建工程规模,在国内首次采用考虑围岩分担内水压力设计。本文重点介绍西龙池岔管考虑围岩分担内水压力设计成果。首先通过三维有限元结构分析,较系统研究岔管围岩分担内水压力的规律,并初步提出埋藏式岔管的设计原则;通过1∶2.5比尺的现场结构模型试验,最终确定埋藏式岔管设计参数和验证有限元计算成果。

月牙肋钢岔管的有限元分析

以某水电工程为例,介绍了月牙肋钢岔管的有限元计算方法。通过计算实例来说明:使用有限元计算方法进行钢岔管的应力计算,可以了解其结构的受力全貌,且对选择正确合理的工程措施提供帮助。

一种适用于水下井口力学分析的新型砂土p-y模型

深水海底浅层土壤是影响水下井口系统动态响应的重要因素,对井口系统的疲劳评估至关重要。目前水下井口动态分析时常采用API推荐的p-y模型模拟导管—土壤相互作用,但该模型没有考虑水下防喷器组(Blowout Preventors,简称BOPs)竖向重载对管土交互的影响,导致水下井口动态分析存在较大计算误差。为此,首先根据常规和新型p-y曲线的理论模型进行数值计算,然后采用ABAQUS软件建立实尺寸水下井口管土相互作用模型,加载计算得到BOPs重载下导管变形—土壤抗力仿真结果并与理论模型进行对比,最后采用缩尺土箱实验验证新型p-y模型在水下井口动态响应分析的正确性。研究结果表明:①采用新型p-y模型得到的导管弯矩、土抗力等数值计算结果与ABAQUS仿真和缩尺实验均吻合良好;②相对于常规管土模型,采用新p-y模型得到的水下井口弯矩、位移响应幅值等降低15%左右,得到的导管弯矩、位移响应幅值等降低幅度介于25%~30%;③新型砂土p-y模型充分考虑了BOPs竖向重载对管土相互作用的影响,在隔水管—水下井口系统力学分析中具有更好的适用性。结论认为,考虑到BOPs竖向重载对管土交互的影响,通过数值模拟及缩尺试验研究了新型p-y模型,并验证了其适应性,新模型有效提高了水下井口疲劳载荷计算的准确性,为水下井口系统疲劳评估提供了理论计算依据,为深海油气的开发提供了保障。

汽车发动机排气歧管的内高压成形技术

研究了Y型三通管的内高压成形工艺过程,分析了成形过程中过渡区起皱及支管破裂等缺陷产生的原因,从而为实际生产中的Y型三通管内高压成形工艺设计提供了相关指导。利用所成形的Y型三通管制造了汽车发动机排气歧管样件,为内高压成形技术在汽车行业的推广应用奠定了理论与实验基础。

气固两相Y型分支管网流量分配特性的试验研究与数值模拟

在水平Y型分支管道中,采用压缩空气作为输送动力,小米作为输送介质进行气力输送试验,对分支管道的固体流量分配特性进行了研究。试验表明,变动支管与主管中轴线夹角与气体表观速度对固相分配特性具有较大影响。同时,采用Euler-Lagrange两相流研究方法,固相采用离散相(DPM)模型,采用Fluent软件对3种不同夹角的Y型分支管内气固两相流动进行了数值模拟。模拟结果较好地预估了颗粒在分支处的流动形态、颗粒在分支管内的运动轨迹,以及重新实现颗粒相流场均匀分布所需的距离。通过对分支管内固体颗粒质量分配的数值模拟结果与试验结果比较,发现两者之间相对误差较小。

考虑温度场条件下的Y型喉管流场特性分析

Y型喉管是气力输送系统中料气混合的核心部位,气固两相之间的能量交换带来的损失以热量的形式体现出来,引起气固两相温度发生变化,影响输送系统的两相流动特性。利用双欧拉模型,应用Fluent对考虑温度场条件下喉管内气固两相流进行数值模拟仿真,分析气固两相混合带来的温度变化对内部流场的影响规律,得到考虑温度场条件下的两相流动特性。结果表明:与不考虑温度场相比,Y型喉管内料气混合阶段的气固两相温度均升高,气相温度最终比固相温度低0.5℃;能量的散失使得小麦颗粒水平有效运动速度降低13.7%;气相温度升高,黏性增大,导致系统压损升高16.6%。结论与试验结果基本一致,证明了仿真模型的正确性,但因为颗粒碰撞以及气相与壁面摩擦等因素的影响,实际温度变化与压损都较模拟结果增大。

变角度Y型分支管气力输送流量分配特性研究

以压缩空气为输送介质,粒径相同而密度不同的小米和空心玻璃珠为输送物料,在水平变角度Y型分支管气力输送试验台上对气固两相的流量分配特性进行了研究。试验结果表明,在保持发送压力恒定条件下,当两分支管路与主管夹角相同时,流动参数的变化对流量分配特性的影响不大。当两分支管路与主管夹角不同时,随变动支管与主管夹角增大,分配到变动支管内固相流量逐渐减少;同时发现,当表观气速处于高速区时,变动支管与主管夹角是影响固相流量分配的主要因素;而当表观气速处于低速区时,流量分配特性变化较大。最后,通过对比,发现固相密度对流量分配特性影响不大。

Y型分支管内气固两相流动的数值模拟

本文采用Euler-Lagrange两相流研究方法,固相采用离散相(DPM)模型,对三种不同夹角的Y型分支管内气固两相流动进行了数值模拟。气相湍流采用Realizablek-ε模型,固相的湍流耗散采用随机轨道模型。模拟结果较好地预估了颗粒在分叉处的流动形态、颗粒在分支管内的运动轨迹,以及重新实现颗粒相流场均匀分布所需的距离。同时发现,随机轨道模型较适于评估分支与主管夹角较大情况下,固体颗粒在分叉处的运动。将分支管内固体颗粒质量分配的数值模拟结果与试验结果比较,发现两者较吻合,相对误差较小。

地下隔壁式钢筋混凝土岔管的应力研究

利用线性和非线性有限元方法，研究了地下隔壁式钢筋混凝土岔管在内压和外压作用下，围岩、衬砌和钢筋的应力，找出了地下钢筋混凝土岔管设计的一些控制条件，并与普通Ｙ型岔管进行比较，在相同条件下，隔壁式岔管中最大应力仅是Ｙ型岔管锐角处应力的四分之一。

平三角孔型轧制小直径钢管的弹塑性三维有限元分析

针对生产小直径管材传统方法的不足,提出用Y型轧机轧制小直径无缝钢管的新工艺;并在有限元变形理论的基础上,采用MSC.Marc有限元软件和接触分析技术对平三角孔型连轧小直径钢管过程进行了三维弹塑性热力耦合模拟仿真,以动态图像形式反映了金属的变形过程,得到应变分布情况。为Y型轧机在小直径钢管生产中的应用提供了理论依据。

新型隔壁式高压岔管结构研究

通过对新型分岔结构———隔壁式岔管的研究 ,认真分析其体形设计、水力学试验和结构有限元计算成果 ,发现这种新型岔管在布置、结构和水力学方面较普通的“Y”形和“卜”形岔管具有一定的优势 ,其分岔灵活 ,结构对称无缺省 ,承受内、外水压力能力强 ,双向过流条件好 ,具有广阔的应用前景 ,比较适合于抽水蓄能电站中的高水头、大直径、深埋藏的岔管的运用要求。

Xeset 2水电站三梁岔管结构优化分析

老挝Xeset 2水电站压力钢管主管内径为3 m,由三梁钢岔管连接2个内径为1.6 m的支管。岔管HD值较大,在用规范规定的解析法计算的基础上,用三维有限元法对岔管结构进行了优化分析,并提出合理的三梁钢岔管体型。