工业竖窑内低速高温物料流动换热模型研究

从气固两相流动传热控制方程出发,应用数量级分析方法,推导适用于工业竖窑内低速流动的高温物料冷却过程的一维气固换热数值模型。基于FLUENT 2021R2仿真平台与MATLAB R2021平台,分别采用完整的气固流动传热模型与上述简化的一维换热模型对某一工业石灰竖窑高温石灰冷却过程进行计算,对比不同冷却气流速度与换热高度下FLUENT仿真结果与一维气固换热模型计算结果。研究结果表明:气、固两相能量控制方程中扩散项的影响可以忽略;气流速度对气固相温度的影响远大于换热高度对气固相温度的影响;当气流速度较大时,这2种模型计算结果偏差主要出现在高温段,而当气流速度较小时,则主要出现在低温段;当冷却气流速度适中时,这2种模型计算得到的气相温度偏差均小于固相温度偏差,大部分区域气固相温度偏差小于20%。

Elastic and viscoelastic solutions to rotating functionally graded hollow and solid cylinders

Analytical solutions to rotating functionally graded hollow and solid long cylinders are developed. Young＇s modulus and material density of the cylinder are assumed to vary exponentially in the radial direction, and Poisson＇s ratio is assumed to be constant. A unified governing equation is derived from the equilibrium equations, compatibility equation, deformation theory of elasticity and the stress-strain relationship. The governing second-order differential equation is solved in terms of a hypergeometric function for the elastic deformation of rotating functionally graded cylinders. Dependence of stresses in the cylinder on the inhomogeneous parameters, geometry and boundary conditions is examined and discussed. The proposed solution is validated by comparing the results for rotating functionally graded hollow and solid cylinders with the results for rotating homogeneous isotropic cylinders. In addition, a viscoelastic solution to the rotating viscoelastic cylinder is presented, and dependence of stresses in hollow and solid cylinders on the time parameter is examined.

基于SolidWorks电动滚筒右法兰轴设计

用SolidWorks为平台,建立右法兰轴实体模型,并用Simulation对实体模型进行有限元静力分析和模态分析,得到应力、位移分布规律,找出危险截面所在,计算出固有频率,避免其在工作时发生共振,为右法兰轴设计提供理论依据。

基于Solid Edge轴参数化设计系统研究

将参数化设计技术应用于轴类零件设计,通过设计参数来驱动轴颈尺寸,简化轴模型的设计与修改操作,并可以提高成组产品的设计效率。该系统基于Solid Edge软件,利用VB进行了二次开发研究,实现了轴的参数化设计,提高了轴的设计效率及质量。

基于Solid Edge齿轮轴参数化设计系统研究

将参数化设计技术应用于齿轮轴的零件设计,通过设计参数来驱动齿轮与轴颈的尺寸,简化齿轮轴模型的设计与修改操作,并提高成组产品的设计效率.该系统基于Solid Edge软件,利用VB进行了二次开发研究,实现了齿轮轴的参数化设计,提高了齿轮轴的设计效率及质量.

风险管控下固体废物堆场原位垂直阻隔技术设计分析

南塘水系干流源头西北侧为马钢股份原二渣线,场地存在大量历史遗留工业固废,长期作为矿渣、钢渣、废钢材等一般工业固体废物堆场。这些工业固废暴露在自然环境受降雨淋溶、地表径流等作用,导致工业固废中污染物的迁移扩散,对毗邻项目区域的南塘水体水环境质量以及区域范围内的土壤、地下水产生不利影响。本文简介综合比对选取三轴搅拌桩+局部高压旋喷桩对固废堆场进行垂直防渗阻隔,及时消除环境安全隐患,降低环境风险,为同类型环境风险管控项目提供交流与借鉴。

永川南区深层页岩气水平井小井眼井壁稳定性研究

四川盆地南部(以下简称川南)深层下志留统龙马溪组页岩地层受高应力和钻井液水化影响,部分水平井发生井壁失稳。为了探讨深层页岩气水平井6.5 in小井眼建井的可行性,以川南永川南区深层龙马溪组页岩地层为研究对象,开展了XRD、SEM以及不同工作液条件下的膨胀率、岩石力学参数等基础理化测试,并结合力学—化学耦合、流体—固体耦合作用的井壁失稳模型研究,明确了永川南区龙马溪组储层页岩在钻井液浸泡前后、不同井眼尺寸和不同岩石尺寸条件下的井壁稳定性变化规律。研究结果表明:①永川南区龙马溪组页岩整体致密,矿物定向分布,石英、方解石含量高,岩性硬而脆;②黏土含量较少,以伊利石、绿泥石为主,含少量伊蒙混层,且水基、油基钻井液条件下膨胀应变普遍低于5‰,吸水膨胀能力弱;③井下压力环境下页岩具有较高的力学强度,油基钻井液对页岩力学强度的影响变化总体在10%以内。结论认为:①钻井液浸泡前后,不同井眼尺寸对井壁稳定性影响不大;②6.5 in小井眼井壁稳定性较8.5 in井眼更优,能够满足小井眼建井井壁稳定性需求。

基于流固耦合传热的宽幅铝箔热封辊轴温度场研究与应用

针对热封辊轴在工作过程中空气与辊轴和加热管间的流固耦合问题,在Star CCM+中建立三维参数化仿真模型。根据试验数据设置运行速度、材料、导热系数、进出口界面等边界条件,采用k-ε湍流模型进行稳态传热数值计算,得到耦合系统的温度场。在此基础上,结合加热管分段数和螺距等因素设计了4组改型方案,并进行温度场仿真分析。结果显示:第二组方案的热封辊轴温度两端高中间低,可以部分抵消辊轴整体热胀;实物综合循环试验跟踪记录结果表明该方案满足新机器在实际使用中的要求。

CuSn10P1合金薄壁轴套挤压铸造组织均匀性及性能研究

分别采用液态挤压铸造和半固态流变挤压铸造成形CuSn10P1合金薄壁轴套,对轴套组织均匀性和拉伸力学性能进行了研究。结果表明,半固态挤压铸造CuSn10P1合金轴套组织中物相尺寸和形态分布均匀性显著提高;半固态铸造组织显著细化和球化,基体相内部锡元素固溶度得到显著提高;δ和Cu_(3)P脆性物相分布于高锡含量的细小α相之间;半固态挤压铸造薄壁轴套的抗拉强度和伸长率较液态挤压铸造轴套分别提高了26%和318%。

航空发动机双转子轴间碰摩非线性动力学特性

航空发动机双转子之间通常采用封严结构,容易导致双转子发生轴间碰摩。针对双转子轴间碰摩问题,推导了轴间碰摩力模型,结合实体有限元法建立了双转子轴间碰摩动力学模型,并将固定模态界面综合法和数值方法结合,提出了此类高维转子轴间碰摩响应的一般计算流程。基于该计算流程,详细研究了轴间碰摩导致的双转子复杂非线性动力学特性。结果表明:双转子发生轴间碰摩时,主要存在持续碰摩、间歇碰摩和自激振动三种碰摩状态。持续碰摩主要引起双转子间振动耦合;间歇碰摩对转子产生较明显冲击特征,导致转子频域响应中出现多阶模态频率成分及组合频率成分;自激振动则是由切向摩擦诱发的、转子正进动模态频率成分主导的一种运动状态,此时转子呈正向涡动,但振动幅值很高,对转子危害极大。通过减小摩擦系数或碰摩刚度,能显著减小自激振动发生的转速范围,提升转子运行稳定性。

改进烟花算法计算热态轴类锻件内圆柱体空洞缺陷深度

针对高温状态下热态轴类锻件内部产生的圆柱体空洞缺陷测量困难的问题,提出基于改进的烟花算法检测空洞深度方法。根据锻件的内部微元模型和瞬态温度场传热微分方程推导圆柱体空洞温度场与空洞半径关系的微分方程,利用分离变量法求解;对烟花算法进行改进,以提高圆柱体空洞深度检测精度;构造缺陷深度的目标函数进行测试,得到最优解的相对误差为2.5%。最后,运用所提方法、PSO算法和传统的烟花算法于同一深度的空洞分别进行检测,验证所提方法的可行性。

多层反应釜搅拌器桨轴系统动力特性分析

以某多层反应釜搅拌器为研究对象,基于ANSYS Workbench有限元软件,研究了搅拌器桨轴系统在自由状态、预应力状态和水环境中的动力特性,分析了流固耦合作用对桨轴系统固有频率和模态振型的影响。研究结果表明,预应力对桨轴系统各阶固有频率影响不大,应力刚化对固有频率的影响可以忽略;水环境下,由于水的附加质量效应和阻尼作用,桨轴系统各阶固有频率出现明显下降,模态频率下降系数与各阶振型有关,且数值上无明显规律。

基于声固耦合算法的贯流式水轮机轴系振动特性研究

水轮发电机组轴系的振动特性对水轮发电机组的设计具有重要意义。应用转子动力学理论,基于声固耦合算法,考虑轴系中转轮周围水体对轴系振动特性影响,建立轴系转轮湿模态计算模型,以本公司正在设计中的某贯流式水轮机轴系为研究对象,对机组旋转轴系的固有振动特性进行动力学计算,得到轴系前12阶模态固有频率及振型图,通过绘制轴系的Campbell图,得到系统的临界转速,分析判断机组轴系发生共振的可能性。

煤矿主提升井内粉尘运移规律研究

煤矿主提升井内的粉尘污染主要是由气流携带造成的,为了降低主提升井内的粉尘浓度,以东滩煤矿主提升井为研究对象,研究煤矿主提升井内的气流运动特性,实现粉尘运移轨迹的有效预测。首先,对煤矿主提升井的结构进行适当简化,并且构建计算网格;之后,采用CFD-DPM模型研究气固两相流的运动规律。研究发现:卸煤时产生较大风流扰动;楼层间连接位置产生较大涡流效应;粉尘浓度与粉尘分散度存在时空不均匀性,粉尘在井塔内分层现象十分显著。

煤矿主提升井内气固两相流运动特性研究

主井塔内的粉尘严重影响工作人员的身体健康和设备的安全稳定运行。为了减小井塔内的粉尘扩散效应,进而降低井塔内的粉尘浓度,对东滩煤矿主提升井内的粉尘运移轨迹进行研究,采用欧拉-拉格朗日方法研究井塔内气固两相耦合行为。通过与现场实际测量数据对比,数值计算方法的平均误差为5%,数值模拟方法计算结果准确性较高;研究发现,井塔内气流会产生强烈的漩涡,气流静压在8楼出现明显分界现象,随着楼层的升高,PM2.5占比逐渐升高,特别是在7层区域内,PM2.5占比高达90%以上。

螺杆钻具瓣齿式万向轴密封结构流固耦合分析

在钻井过程中,螺杆钻具马达转子产生的轴向拉力以及密封套内腔中液压力的综合作用,使得密封套经常发生破损或鼓胀变形,进而导致运动副出现不同程度的磨损,缩短了万向轴的使用寿命。为了探究橡胶密封套出现破损和鼓胀变形的失效机理,在介绍密封瓣齿式万向轴的总体结构和原理的基础上,针对密封结构开展了流固耦合分析,研究了内部流场的流动规律、最大应力和最大位移分布规律,并通过现场试验进行了验证。研究结果表明:在瓣齿高速旋转剪切作用下,密封结构内部流体会产生明显的涡旋流动,流体速度和动压以旋转轴为中心呈对称分布且距离中心距离越大动压和旋转速度越大;瓣齿式万向轴的橡胶密封套主要承受内部流体的动压和轴向拉力作用,随着动压和轴向拉力增大,其最大应力和变形量都逐渐增大,且轴向拉力对变形量的影响大于动压所产生的影响。所得结果可为瓣齿式万向轴的密封结构优化设计提供重要参考。

煤矿井下刮板输送设备免维护链轮轴组设计与研究

煤矿井下刮板输送设备现有链轮轴组运转过程中轴承需持续加油润滑,由于井下链轮轴组使用环境恶劣,链轮轴组密封容易失效,链轮轴组密封失效后润滑油泄漏引起轴承润滑不足,导致链轮轴组损坏引起整个综采工作面停机维修,为此设计了一种使用固态油轴承的免维护链轮轴组。使用固态油自密封轴承,链轮轴组轴承在使用过程中无需再添加润滑油,固态油黏度高,使用过程中不会流动,解决了链轮轴组漏油问题,提升了链轮轴组可靠性,并达到了链轮磨损生命周期内免维护。

地下水与应力耦合作用下小保当煤矿回风立井稳定性研究

在复杂、富水的地质条件下,针对地下水水压与地应力耦合对井筒稳定状态的影响,利用流固耦合数值模拟对地下水渗流作用下井壁变形及壁后围岩塑性区演化特征进行分析。研究结果表明:井筒在砂土段底部及直罗组基岩段底部出现明显应力集中区域,应力集中区域最大应力增加到9.69 MPa左右;井筒砂土段位移量变化不明显,直罗组井壁下沉量趋于稳定,最大位移量趋于11 mm;壁后围岩塑性区发育不明显,仅井筒外壁出现破坏。因此,回风立井井壁应力集中量处于安全范围内,且井壁基本无明显变形,井筒处于稳定状态。

超临界机组小汽轮机轴封回汽管道断裂原因

某超临界机组小汽轮机轴封回汽管道运行8.1×10^(4)h时发生断裂。采用宏观形貌观察、金相检验、硬度检测、力学性能试验等方法分析了该回汽管道断裂的原因。结果表明:回汽管道所用TP304H奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀能力差,且在冷弯后未进行固溶处理,造成弯头处位错密度和残余应力增加,从而加速了含铬化合物的析出,形成了晶间贫铬区;在腐蚀环境及残余应力等因素综合作用下,管道内外表面萌生晶间腐蚀裂纹,裂纹沿贫铬区被弱化的晶界不断扩展,最终导致回汽管道发生晶间腐蚀断裂。

水平井流固耦合及井筒压降规律分析

为了预测水平井产能和检验井壁稳定性与储层变形、流体渗流及井筒压降的耦合作用密切关系,考虑了近井储层变形和径向渗流及井筒内变质量管流流动的相互作用,建立了耦合力学数学模型,并对其进行了数学解耦,推导出孔隙压力解析解,主要分析了反映储层变形的物理力学性质非线性程度对孔隙压力和径向渗流对水平井井筒压力降的影响规律。研究表明:储层物理力学性质的非线性程度越明显,孔隙压力消散得越慢;计算井筒压力降时,应考虑径向渗流对主流流动的影响,且径向渗流对井筒压力降变化有较大影响;储层变形、径向渗流和井筒压降之间的耦合效应与非耦合效应差别较大,在实际工程中,不应忽略耦合效应。