基于Fluent二次开发的布袋除尘器数值模拟研究

为克服传统多孔跃升模型会混淆布袋内外流体湍流的不足,在采用Darcy渗流理论计算过滤速度基础上,通过Fluent软件二次开发,提出了新的仿真布袋除尘器内烟气流场的高精度数值模型。模拟了武钢某电厂锅炉侧进风式布袋除尘设备。结合物理场云图研究布袋渗流流量的分布情况,并与传统多孔压力跃升面模型对比。结果表明,新模型将布袋视为两侧表面分别带有质量源和汇的壁面,真实再现了除尘器布袋区湍流流场,因而准确地反映了气流在各滤袋的渗透情况。此外,武钢布袋除尘器采用多孔迎风挡板与侧导板组合的导流方案,各滤袋流量分布情况良好,相对偏差小于3.5%。新模型为布袋除尘器流场数值模拟提供了新的选择。

水电站蜗壳盘型阀锈蚀原因分析及解决方案

由于鲁地拉电厂蜗壳盘型排水阀锈蚀原因,检修周期频次也随之增加,影响蜗壳盘型阀的运行稳定性。通过对锈蚀原因分析,得出蜗壳盘型阀上部渗水及所处环境相对湿度大是其主要原因,通过改善蜗壳盘型阀工作环境对空气进行循环除湿并设计出1款新型的蜗壳盘型阀抽屉式挡排水装置,彻底消除了蜗壳盘型阀锈蚀现象,降低了蜗壳盘型阀的生产成本,提高了运行的可靠性。

可视化渗透破坏实验装置研发及土力学实践探索

传统土力学实验无法展现土体内部渗透变形,使学生难以直观理解土体渗流的基本原理。利用人工合成透明土材料,融合粒子示踪、断层成像和数字图像处理等技术,研发了可视化渗透破坏实验装置。以砂砾石管涌为例,直观展现了土体渗透破坏孕育-发生-发展-破坏全过程颗粒运移特征,论证了实验装置的可靠性。在此基础上,提出了以学生自主创新为主体,实验技术教研平台、实验课程学习平台和产学合作协同育人平台“三台一体”新的教学模式。

土石堤坝渗漏病险试验装置的研制及初步应用

为准确模拟渗漏病险发生条件下土石堤坝渗流特性,研制一种土石堤坝渗漏病险试验装置。该装置能够精准控制试验槽坡度、输水流量、库水温度等试验变量,可实现边壁及底板平整度的自动校核、流控系统与温控系统的自动化控制、多种供吸水组合方式的水循环、库水的分级与线性升温和降温、坝体温度场和体积变形以及孔隙水压力的动态监测等功能。选用黏土心墙堆石坝为研究对象,初步开展了土石堤坝渗漏病险试验研究。研究表明:渗漏病险区将改变坝体的流热双场,其周围的温度变幅大于孔压变幅;随着渗漏病险区逐步下移,所在位置处的温度值显著增大,浸润线的波动情况与坝体渗流速率也随之增大,影响坝体渗流稳定性的不利情况逐渐增强。该装置能够准确模拟各工况真实情况以及多场耦合效应对土石堤坝渗漏病险发生发展过程的影响,能够实时监测渗漏病险发展过程中各物理场演变情况,为深入研究土石堤坝渗流特性提供一种有效的技术工具。

完整岩块辐射流剪切盒中含压流体密封方法研究

为提升岩石剪切渗流试验系统中辐射渗流剪切盒的流体密封性能,基于自主研发的新型岩石剪切渗流试验装置提出3种辐射渗流密封装置的结构设计方案:密封圈横向预压缩密封、硅胶垫法向压缩密封以及密封圈法向预压缩密封,并分别对其进行大变形数值模拟和试验验证。结果表明:(1)密封圈横向预压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小无关,而与岩样上端面平整度和平行度密切相关,流体密封压力较为稳定,密封水压力在0.72 MPa上下波动;(2)硅胶垫法向压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小呈正相关,在法向荷载允许范围内密封垫客观上具有密封压力阈值,在3.3 MPa法向荷载作用下密封水压力最大值可达到1.62 MPa;(3)密封圈法向预压缩密封既具备硅胶垫法向压缩密封的优点,还克服了硅胶垫密封性能依赖法向荷载大小的缺陷,可在较低的法向荷载状态下实现相对较好的密封效果,最大密封压力可达到2.45 MPa。数值仿真结果表明,对于密封圈法向预压缩密封,扩大密封圈直径并不能明显提高密封性能,而改变密封圈材料对密封性能影响较大。研究结果可为突破目前剪切渗流试验设备5 MPa水压力密封的极限及优化剪切盒密封装置结构设计提供了理论参考和研发借鉴。

煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置的研制及应用

为研究受载含瓦斯煤岩流变过程中的渗流规律和煤体瓦斯吸附解吸特性,自主研制了煤岩三轴蠕变-渗流-吸附解吸实验装置,该装置主要由主机、伺服加载系统、三轴压力室、孔压控制系统、吸附解吸系统、温度控制系统、变形测量系统以及安全防护系统等8个部分组成,其最大轴压为500 k N、最大围压为50 MPa、最高加热稳定温度为90℃,试件尺寸为?50 mm×100 mm。该装置具有以下主要优势:能实现煤岩孔隙率的测试、煤岩力学参数测试、煤岩瓦斯吸附解吸实验和受载含瓦斯煤的蠕变-渗流等多种实验,功能强大、性能稳定、测试准确;采用了滚珠丝杠加载方式,满足了蠕变-渗流等实验的长期加载需求,最长加载时间能达2个月以上;配备了高低温控制系统,能实现煤岩试样进气端、出气端和三轴压力室3处的气体温度保持一致,有效避免了温度变化所导致的气体流量上的测量误差。同时利用该装置分别开展了煤样孔隙率测试、受载含瓦斯煤样解吸特性和含瓦斯煤样的蠕变-渗流实验研究,实验验证了该装置在功能上的多样性和在测试上的准确性和可靠性。

海底冷泉渗漏气体流量原位在线测量技术研究

海底冷泉渗漏气体原位在线测量装置是采用体积排空法的原理测定海底冷泉天然气渗漏通量。原位在线测量装置是由气体流量收集测定系统、数据存储控制系统和数据提取、分析、处理软件系统组成。气体流量收集测定系统用来测定冷泉天然气渗漏通量,数据存储控制系统用来存储数据和控制电磁阀的打开与关闭,数据提取、分析、处理件系统用来读取、分析、处理存储的流量数据和设置原位在线测量装置的运行时间。通过实验测试获得了原位在线测量装置的各项参数,其流速测定范围为0—15300mL.min 1,测量误差为±1%,为研究海底冷泉天然气渗漏流量变化提供了新的技术和方法。

高水压隧道修建过程中渗流场变化规律试验研究

以圆梁山隧道毛坝向斜高水压地段为工程背景,自行研制高水压隧道渗流场试验装置系统,通过室内模型试验,分析隧道修建过程中渗流场的变化规律及作用在二衬背后的水压力作用系数。结果表明:围岩边界不透水时,初始渗流场为静水场,围岩边界透水时,初始渗流场为非静水场;隧道开挖后,水压力等值线是以隧道为中心的圆环形状,无注浆圈时在围岩内的分布较均匀,有5m注浆圈时,等值线在注浆圈内密度较大,在注浆圈外较稀疏;注浆的施作,明显减小了隧道内的排水量,增加了注浆圈外表面的水压力作用系数,注浆圈承担了较大的地下水压力;衬砌施作后,有注浆圈时,衬砌背后的水压力有明显的折减现象,在排水孔断面上的分布呈'葫芦'状,衬砌背后水压力作用系数最小,围岩内和注浆圈外表面的水压力作用系数几乎相同,衬砌背后的水压力在排水系统与水沟连通的位置处最小,在仰拱处较大,在其他位置分布较均匀;隧道排水比越大,衬砌背后的水压力作用系数越小。

堰塞坝体材料渗透特性及其稳定性研究

堰塞坝是由于崩塌、滑坡、泥石流等形成的天然坝体,不同于人工土石坝,堰塞坝坝体结构松散,颗粒级配不均匀,在较高水头作用下坝体可能发生渗透破坏而导致溃坝,严重威胁下游人民群众的生命及财产安全。由于堰塞坝存在较大粒径颗粒,常规的渗透试验装置难以满足要求,本文研制了直径为60cm的大直径渗透试验仪,进行了不同堰塞坝级配材料的渗透破坏试验,并探讨了堰塞坝体材料渗透特性的主要影响因素。研究发现:(1)堰塞坝材料的渗透破坏形式取决于材料级配,粗颗粒含量较多时为管涌破坏,细颗粒含量较多或粒径缺失时为流土破坏;(2)堰塞坝渗透系数随干密度的增大而减小,主要取决于细料填充粗料孔隙的程度,单独使用不均匀系数或曲率系数不适用于评价渗透系数的变化;(3)基于试验数据提出了用于堰塞坝渗流破坏形式的判别公式,并推导出堰塞坝管涌破坏的临界水力坡降计算公式。

煤岩渗流-蠕变耦合试验研究

岩石在渗流作用下的蠕变为工程的长期稳定带来了诸多不利影响。研制一种可实现围压加载、轴压加载和空隙水压加载的岩石渗流-蠕变耦合试验装置,进行岩石渗流与蠕变的耦合试验,探讨岩石在渗流作用下的蠕变特性。试验得出:在固定水压和围压的情况下,煤岩轴压对试件弹性形变作用随轴压增加而降低;轴向的瞬时变形随轴压增大而增大;渗流量随轴压升高而降低。在轴压和围压固定的情况下,渗流量和蠕变量随水压的增大而增大,渗流对试件蠕变会产生一定的影响,蠕变也影响渗流量。

高压水及负压加载状态下三轴应力渗流试验装置的研制

针对目前相关的三轴渗流试验装置缺乏高压水及负压加载功能而不能对高压水及负压加载状态下煤样瓦斯渗流规律进行研究这一问题,研制出了煤样试件出口负压可调并可对其进行高压水加载的新型三轴应力渗流试验装置。该装置主要由三轴应力加载系统、气体渗透系统、水力压裂控制系统、气体流量测试系统、传感与控制系统5部分组成,能够进行高压水及负压载荷下的各种单轴与三轴渗流试验。研究表明,该装置能够模拟抽采钻孔负压状态下煤体内的瓦斯运移规律及考察高压水对煤体的压裂效果,在实验室能完成对煤体试样负压状态下的渗流规律研究以及试件采取水力压裂措施后的增透效果考察。

岩石裂隙可视化渗流装置可行性及试验研究

自主研发一套能从可视化角度反映岩石单裂隙渗流特征的装置,并以模拟岩石的变形模量为主要技术指标,获得了K39透明类岩石材料的添加剂含量为:促进剂0.8%、硬化剂0.6%、消泡剂0.6%;通过二次翻模精确复刻技术得到原岩裂隙面粗糙度,为研究细微观裂隙渗流提供技术支撑。通过可视化装置与原岩装置模拟试验,得到两者之间的差异性系数,进而推出原岩渗流流量的修正公式,获得了渗流量、渗流面积等能反映原岩性能的相关参数。阐明了K39透明类岩石材料对渗流量的影响效应β总及其影响的内在机制;与以ELE仪器为研究平台的渗流试验进行异同性分析,得到两者渗流量之间存在差异的相对变化系数,证明可视化渗流装置研究岩石裂隙渗流是合理可行的。利用该装置开展空间多角度试验,在耦合粗糙度、渗透压、围压、空间多角度、水自重效应等多因素下,通过渗流面积数字化自识别技术为精确获取岩石渗流特征的相关参数提供基础。

松散煤体渗流传热试验装置研制

为研究松散煤体低温氧化及通风供氧下的渗流传热规律,研发了渗流传热试验装置。试验装置由气体加湿系统、气体加热系统、煤样反应系统、数据采集系统和安全保护系统组成;本装置可实现自动加湿、控温、自动采集数据及处理数据。为解决装置使用和运行中的安全问题,设计了断电保护、有害气体检测等措施,保障试验装置的安全、可靠。

引流液及渗液收集装置的制作及应用

目的:设计新型的引流液及渗液收集装置,观察其在妇科手术病人切口渗出中的应用效果。方法:选择30例妇科术后切口或引流口渗出病人,应用一种新型的引流液及渗液收集装置,观察引流效果。结果:30例病人应用引流液及渗液收集装置后切口较常规换药愈合时间缩短2~3 d,拔管时间缩短1~2 d,换药次数减少至0~1次,病人活动方便,舒适度增加,康复加速。结论:妇科手术病人切口渗出中应用新型的引流液及渗液收集装置,可缩短切口愈合时间,预防皮肤炎症的发生,降低医院感染,节约医疗成本,提高病人舒适度及对医疗、护理的满意度。

湖底防渗水力自控排水(气)装置试验研究

根据防渗膜上下出现压力差时会引起膜鼓胀,漂浮等,设计出了这种水力自动控制装置,阀门打开或关闭不需要外部动力。通过试验确定阀上所加配重与湖中水位的关系,解决了人工湖底防渗工程(及其它类似工程)应用土工膜防渗问题中由于膜下压力大于膜上压力而导致的防渗膜鼓胀失效问题,起到了排水(气)平衡压力的作用。

隧道排水土工织物抗淤堵性能模型试验研究

在富水隧道的长期运营中,防排水体系中的土工织物经常会发生淤堵问题。为解决隧道排水系统在运营过程中由于土工织物淤堵导致排水性能失效的难题,分析现有土工织物淤堵试验的不足,并结合隧道拱形断面和隧道环向排水管间隔布置等结构特点自主设计研发隧道土工织物淤堵室内试验装置,对土工织物类型、层数和淤堵类型等因素展开试验研究。试验结果表明:1)同一隧道横截面下,土工织物拱腰处的单位时间流量大于拱肩和拱顶处,拱腰处淤堵程度最严重;2)聚酯长丝和涤纶短丝土工织物的抗化学淤堵性能和抗物理淤堵性能基本相同,但聚酯长丝土工织物的透水性能和保土性能优于涤纶短丝;3)随着土工织物层数的增加,土工织物整体排水性能和抗淤堵能力增强,提升幅度逐渐减小;4)位于环向排水管外侧的土工织物的淤堵程度较为严重;5)土工织物受化学淤堵的影响强于物理淤堵。

基于土体各向异性的雨水入渗渗井试验研究与验证

为提升海绵城市建设和运行过程中雨水的利用率,提出了一种雨水入渗渗井装置,并对雨水入渗效果进行了验证。在黏土场地竖向开挖一定深度的渗井孔,并用中粗砂填满,即形成一种雨水入渗装置。利用原位试验对渗井场地中土体的渗流情况进行了测定,得到了入渗过程中不同时刻土体的饱和度。依据数值分析软件ABAQUS对原始黏土场地和设有砂石渗井的黏土场地分别进行了数值模拟,获取了入渗过程中不同时刻土体的饱和度模拟值。将原始场地的饱和度模拟值和设有砂石渗井场地的饱和度模拟值进行了比较,并将在设置渗井的场地进行的原位试验得到的饱和度实测值与ABAQUS计算出的饱和度模拟值进行了对比。研究结果表明:砂石渗井能大幅增加土体的入渗量,且靠近渗井的土体水分入渗量较原始场地平均增长率达到了67.21%;砂石渗井增加入渗的效果随土体深度和距渗井轴心距离的降低而增加。该研究成果期望为海绵城市的建设提供参考。

聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料负压渗水材料的改性与性能

为研究硅烷偶联剂KH550、聚硫橡胶(PR)对负压渗水材料聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料(PVFM)性能的影响,以聚乙烯醇、甲醛为原料,盐酸为催化剂,制备一系列改性PVFM,并测试其形貌、渗水性和力学性能等。结果表明,KH550改性PVFM可提高其饱和导水率,PR则表现相反;2种改性PVFM在-5kPa下累计入渗量比未改性PVFM少,且均随用量增加而降低;2种改性剂均对PVFM发泡点有较大程度提升;2%KH550样品密度降低43.5%,1.5%KH550样品硬度提升64.6%;5%PR改性PVFM硬度达最大值71,PR改性PVFM断裂伸长率提升29.7%~46.7%;KH550改性的PVFM孔径增大,弯曲度更简单,导致硬度减小、导水率增大;PR改性PVFM立体网状结构更致密,加之-SH疏水基团增加,导致PVFM输水能力、负压渗水性降低。综合考虑,建议使用5.0%PR改性PVFM可改善PVFM负压渗水性能与力学性能,提高其工作稳定性。

管袋坝芯砂体沿袋间接缝渗透试验研究装置及方法

为了对管袋坝芯砂体在单向流作用下沿袋间接缝渗透变形问题作较深入的研究,提出了一种试验研究装置及试验方法;详细介绍了装置设计原理,装置组成部分;并叙述了试验方法,包括试验材料和试验过程,试验过程主要分为试验准备、试验实施、试验后处理3个步骤;最后,阐述了管袋坝芯砂体在单向流作用下沿袋间接缝渗透变形试验研究基本目标,包括渗透变形机理、渗透变形影响因素、渗透破坏判别方法以及渗透破坏防止措施.

石油化工装置防渗分区若干问题的探讨

在明确防渗设计目的的基础上,阐述了石油化工装置防渗区域的概念及其划分,分析了防渗区域划分时应考虑的几个因素,并通过举例将防渗区域划分作了进一步说明,为正确采取防渗措施奠定了基础。