电力储能用钠离子电池失效机理及性能提升分析

钠离子电池是未来锂离子电池的有效替代品,其能否实现快速产业化,不仅需要大的容量,还需要高安全性。本研究从失效模式、失效机理和高安全型钠离子电池开发三者的关系入手,将电池整体的失效简化为不同组成部分的失效,对钠离子电池的正极、负极、电解质、隔膜等部件进行了失效分析和总结,然后提出了一些避免失效和性能提升的方法,最后对钠离子电池失效分析的检测方法进行了介绍,并给出了简单的可供参考的流程设计。

废塑料薄膜分层振动分选机制和仿真优化研究

废塑料回收利用对于碳达峰和碳中和有积极的推进作用,振动分选技术是废塑料高精度分选关键技术。根据不同种类废塑料薄膜特性,分析振动分选机制,确定了合适的振动分选机构,提出分层振动分选技术,建立废塑料薄膜在振动分选机上的ADAMS仿真优化模型,优化振动床的运动参数和结构参数,使振动分选机构长度减少11%以上,宽度减少50%,节省了分选系统的制造成本。通过ANSYS模态分析验证了该分层振动分选样机的稳定性。对样机零部件进行了轻量化设计,减轻设计质量20%以上。构建了结构样机模型,为实际样机设计制造奠定了基础。

可钻封隔器设计及密封机构特性研究

为解决油田分层注水封隔器工艺成功率低的问题,研制了一种可钻封隔器。该封隔器内径为62 mm,零件采用非金属可钻复合材料;封隔器采用双活塞低压坐封,减小了坐封压差,增强了坐封可靠性;筛选耐高温高压胶筒,尽可能缩小胶筒厚度。通过对胶筒密封机构进行仿真分析,得出不同工作压力下胶筒与套管内壁的接触压力与胶筒压缩距。对仿真结果进行分析可知,密封机构满足设计要求且密封性能良好。室内试验和现场应用结果表明:可钻封隔器坐封顺利,解封可靠,整体密封性能良好。密封压差可达35 MPa,常温至120℃高温下承压25 MPa,能够满足高温、高压等复杂环境下的工作需求,工艺成功率100%,应用效果良好。此封隔器的研制成功为分层注水井的应用提供了技术支持,对油田实现降本增效起到了良好作用,具有广阔的推广应用前景。

采空场覆岩变形数值模拟与相似模拟比较研究

用有限元数值计算尝试了离层模拟,并分别采用数值模拟与相似模拟的方法研究了木架山矿区143剖面倾斜采空场处理时的地表移动与覆岩破坏规律。研究发现,随着矿柱的崩落,覆岩跨度不断增加,引起的地表移动范围也不断增大,地表垂直沉降范围大致为跨度的1.5～1.7倍,垂直沉降曲线始终对称于最大沉降点;水平移动的范围大于垂直沉降的范围,最大水平移动量大约为最大沉降量的40%,且水平移动不对称。另外,当覆岩发生整体下沉时离层主要存在于跨度两端,离层由层理剪切破坏引起。

覆岩离层变形力学机理数值模拟研究

以研究覆岩离层受力状态及其发生机理为目的,采用RFPA岩石破裂分析系统,模拟研究位于采动后形成的压力平衡拱内岩层水平应力、垂直应力、剪应力集中位置及与初始应力的倍数关系,为覆岩离层产生位置、离层大小等研究和确定提供了重要的理论基础。

倾斜层状围岩变形规律的相似模拟研究

为研究倾斜层状围岩薄矿体在开采过程中上覆岩层的变形破坏规律,以永昌铅锌矿矿体为物理试验模型,通过相似模拟材料试验建立二维地质模型,对在倾斜层状围岩条件下,薄矿体地下开挖后覆岩的变形破坏特征、力学特性和破坏过程进行研究。结果表明,顶板受第一次与第二次开挖影响最大,随着不断地开挖,沿着开挖方向的矿壁不断地变为间隔矿柱,每两次矿体开挖之间水平位移的方向均会发生一次反转;位于矿柱上方的围岩沉降值较小;覆岩水平变形与下沉的方向均指向采空区中心偏下区域;层状岩体易引起弯曲折断破坏;采场覆岩相对下沉增量和水平相对位移增量单调递减。

盆地模拟技术新进展(二)──油气运聚平面分层模拟方法

运聚史模拟是盆地模拟最重要也是最薄弱的环节。针对已有运聚史模型的不足，提出分层的平面二维运聚模型，即现今流体势分层模拟和油气运聚历史分层模拟的模型。分层流体势模拟需要井点的地表海拔、潜水面位置和分层的流体流动压力梯度这3项已知参数，提出水势、油势和气势计算公式，求得各井点的分层流体势，即可绘出分层的现今势平面等值图，为晚近地质时期油气再次运、聚的分析提供依据。分层油气运聚史模拟为拟三维二相模型，基于浮力驱动原理及达西定律，烃源层的排烃量分配可由地质家拟定，计算结果给出探区各烃源层和运载层在不同地质时代的烃柱高度及聚集量的平面等值图。

长安旬东煤矿顶板分散空腔离层判别及离层位置相似模拟分析

长安旬东煤矿采掘工作面频繁遭受空腔离层水患,尤其是顶板分散空腔离层水患严重干扰采掘工作面的正常生产,通过对长安旬东煤矿矿区水文地质进行研究,分析生产采区离层的裂隙发育条件,通过判别验证顶板“空腔型”离层并进行数值模拟分析,形成针对性的水害疏放治理的4点治理建议。通过对离层水的疏放治理,可以有效避免或减少离层水害,为井下安全作业提供水文地质保障。研究过程包括了分析顶底板围岩特征、判别离层层位、离层数值验证、进行煤矿顶板分散空腔离层位置相似模拟分析、形成疏放治理建议等内容。在对特征离层水层位判别、数值验证等方面进行有效尝试的同时,补充了“分散型”离层水治理理论,丰富了井下疏水工程设计,对研究井下探放水有一定的实际意义。

基于EDEM的控位分层施肥开沟器作业过程的仿真与试验

针对免耕播种机分层施肥开沟器存在纵向尺寸大、分层效果差的问题,设计了一种由主开沟器及浅层尾管组成的控位分层施肥开沟器,通过浅层尾管的位置调节,实现分层施肥位置的横向控制。利用EDEM建立开沟器离散元仿真模型,模拟其切土开沟分层施肥作业过程。对开沟器侧位及正位施肥方式的土壤耕作阻力进行了理论分析及仿真验证。结果表明:开沟器侧位施肥方式较之正位方式,具有相对较高的土壤耕作载荷及较小的载荷波动;侧位施肥方式具有较佳的肥料分层效果及更为集中的颗粒空间分布特性。田间验证试验结果表明,控位分层施肥开沟器可实现分层施肥设计功能,正位及侧位方式的平均施肥深度差及施肥深度差变异系数分别为3.9 cm、4.7 cm及10.8%、5.1%,侧位方式具有更明显、稳定的肥料分层效果,且试验结果与仿真结果相一致。

针对叶轮机流场分析的不同Spalart-Allmaras湍流模型评价

Spalart-Allmaras (SA)湍流模型在Reynolds-Average Navier-Stokes (RANS)方程求解中得到了广泛的应用。针对叶轮机数值模拟,国内外学者提出了很多修正的SA模型,但它们之间的对比少有研究。为此,综述了原始的SA (SA-standard),SA-neg,SA-Helicity,SA-Ning及SA-R五种不同SA湍流模型。针对NASA Rotor 67和NASA Rotor 37,考察这五种湍流模型对数值计算稳定性的影响及对叶轮机内部流动细节捕捉的能力。研究表明:SA-standard和SA-neg湍流模型计算结果几乎相同;相比于SA-standard湍流模型,SA-Ning湍流模型计算的压比、效率和堵塞流量均较大;SA-R湍流模型模拟的激波/边界层干涉更严重,分离区域更大,计算的压比小,模型修正效果不理想;SA-Helicity湍流模型不仅能极大地提高计算的压比和流量范围,而且能提高计算的稳定性和失速工况下的计算准确性,但计算的堵塞流量和效率较小。

基于转捩模型的低雷诺数翼型优化设计研究

以微小型无人机翼型研究为背景,开展了低雷诺数翼型的气动特性及优化设计研究。首先采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下NACA0012翼型标模进行数值模拟,对比分析了SA、SST k-ω湍流模型、低雷诺数修正SST k-ω模型以及k-kL-ω转捩模型的适用性和准确性。然后通过对低雷诺数下NACA0012翼型表面流场结构和流动特征的详细分析,提出了基于控制流动转捩位置改善翼型上边界层形态的低雷诺数翼型设计思想。最终基于转捩模型对SD7037翼型进行了多目标优化设计,设计结果表明优化后翼型气动性能得到了较大改善,最大升阻比可以提高约58.23%,在0°迎角下翼型上表面层流区域面积增大约26.8%,在4°迎角下翼型上表面流动转捩位置前移约0.15倍弦长,下游流动亦由优化前完全分离状态改变为实现流动再附,进一步验证了低雷诺数翼型设计思路的可靠性与可行性。

细分层注水井封隔器位移磁定位测井误差分析与控制

油田开展的精细分层注水需要对注水井封隔器在井下各工况的位移进行磁定位测量。本文研究了磁定位测井原理,分析了磁定位校电缆、测井过程测量误差的影响因素,确定了系统性误差与随机性误差的组成。制定了封隔器在井下各工况相对于自由悬挂状态的位移的测试方案。该方案抵消了系统误差,将封隔器位移的误差范围控制在±0.15米以内。采用该方案测试了某井五个封隔器在不同工况下的位移。

含层流分离泡的粘性绕流精确数值模拟方法研究

高精度CFD求解器是翼型设计的基础,而翼型流动转捩的准确预测是提高数值模拟精度的关键之一。eN方法是比较可靠的且可应用于翼型设计的转捩判断方法,但目前国内耦合eN转捩预测与二维雷诺平均N-S(RANS)方程求解器的研究仍需要通过求解层流边界层方程为转捩判断提供所需的边界层信息。这种方法不能处理含层流分离泡的流动。为解决上述问题,文章发展了一种直接求解RANS方程为转捩判断提供高精度的边界层解的方法,耦合基于线性稳定性理论的eN转捩判断方法实现了含层流分离泡流动的转捩点自动判断。采用文中方法对含层流分离泡的翼型绕流进行了数值模拟,转捩预测位置与实验值吻合较好,气动力计算精度得到了提高,验证了该方法的有效性。

不同主关键层层位的采场支承压力分布特征

通过采用相似模拟实验对不同关键层层位的采场支承压力分布特征进行研究,分析得到超前支承压力随着工作面不断推进其影响范围分为采动影响剧烈区、采动影响区、未受采动影响区;采空区底板的支承压力随着煤层开采明显降低,卸压区域不断扩大;主关键层层位对支承压力峰值大小、峰值位置、采动影响范围都有一定的影响。