高速短距离阻拦装置动力学建模与仿真分析

针对撞击安全性试验中橇车的高速短距离阻拦需求,提出一种基于非密封型阻尼缓冲水缸与高强度柔性阻拦索的新型高速阻拦装置。从该装置的构成与工作原理出发,考虑阻拦索的弹性变形与活塞的惯性效应,建立阻拦过程的动力学模型,获得橇车加速度、水缸压力、阻拦行程等关键动力学参数的变化特征,并与试验数据进行了对比验证,证明了所建立的动力学模型能够较为准确地反映阻拦装置的动力学特征。基于该动力学模型,分析阻拦索刚度、阻尼孔分布形式、阻尼孔面积、活塞质量等参数对阻拦性能的影响规律,结果表明:宜选用轻质高强的柔性绳索作为阻拦绳;选用大斜率双曲线型的节流孔分布方式,水缸的阻尼效果较好;节流孔面积、活塞面积在设计时应进行综合评估;在保证活塞结构强度的前提下,应尽量降低活塞的质量。

金属丝网位置对氢气/甲烷/空气火焰传播特性的影响

为研究管道内不同位置金属丝网对氢气/甲烷/空气预混火焰传播的影响,在半封闭管道中研究了金属丝网位置对其阻火效果的影响以及阻火失效后火焰传播特性的变化。结果表明,位置会影响金属丝网对预混火焰的阻火效果,金属丝网距点火位置越近,阻火效果越好。当火焰未被淬熄时,金属丝网距点火位置越远,对火焰传播的促进作用越小。当金属丝网距点火位置较远时,与无金属丝网工况相比,火焰传播时间和“I”形火焰存在时长显著增加,郁金香火焰首现时间也延迟,呈现出一定的抑制作用。此外,随着金属丝网距点火位置距离的增加,火焰振荡的周期和振幅明显降低,火焰不稳定性减弱。

低浓度煤层气输送阻火器设计参数优化分析

为保障低浓度煤层气的输送安全,实现“煤与瓦斯共采共用”,对适用于低浓度煤层气输送安全保障系统的阻火器结构参数进行优化研究,并进行测试实验。结果表明:低浓度煤层气输送管路上的阻火器应优选具有足够强度的金属板波纹型阻火芯,以抵抗强烈的爆炸冲击波;为了使火焰在传播过程中被加速冷却后熄灭,并减小阻力,将阻火器设计加工成“中间粗、两头细”的结构,中间阻火芯的直径应足够大;优化设计的DN500干式阻火器中,波纹板数量为2、间距为30 mm,波纹带厚度为0.25 mm,阻火芯外壳直径为1500 mm,当煤层气流速为15 m/s时,阻力为670 Pa;当火焰传播速度低于775 m/s时,该阻火器可以成功阻火。

利用泄漏电流检测高铁接触网避雷器状态的研究

采用高精度钳形漏电流表在带电状态下对高铁接触网避雷器进行泄漏电流测试,可以便捷、有效地判定避雷器运行状态。通过典型故障案例和泄漏电流检测应用案例,提出一种全新的接触网避雷器预防维护手段,为完善高铁接触网避雷器检修排故手段提供参考。

高速铁路牵引供电接触网雷电防护

中国高速铁路多采用高架桥敷设方式,牵引供电接触网的导线对地高度较大,雷击跳闸率较高,必须采取有效措施加以解决。建立了接触网的雷电过电压计算模型,并基于矢量匹配技术和网络综合理论提取了高架桥冲击阻抗的等值电路;计算分析了接触网雷击跳闸的概率和特点。结果表明:接触网F线的雷击跳闸率很高,而受到F线屏蔽的T线雷击跳闸率较低;提出了将PW线兼做避雷线使用以及在F线绝缘子上安装带串联间隙避雷器的防护方案,同时,建议加强高架桥非预应力结构钢筋与接地钢筋的可靠等电位连接,以提高防护方案的效果。

舰载机弹射起飞及拦阻着舰动力学问题

弹射起飞和拦阻着舰是舰载机的特殊动力学问题,弹射起飞过程中的起飞离舰姿态、安全离舰速度及离舰上升航迹;着舰过程中的下滑航迹标定及保持、啮合速度及拦阻滑跑;逃逸复飞能力等是舰载机起落性能的主要评定指标。这些指标与航空母舰的大气扰动、航空母舰的纵倾、横摇和升沉运动的影响密切有关。本文在探讨舰载机起落性能研究方法的基础上,进行了示例仿真研究,其计算结果与能取得的示例飞机的某些结果是一致的。

脉冲放电裂纹止裂处的热处理研究

对含有裂纹的金属构件进行脉冲放电止裂时 ,裂纹尖端由于电流的绕流热集中效应 ,在瞬间使裂尖熔化形成焊口。由于裂尖附近超快速加热和冷却 ,金属材料完成了一次超高速冲击淬火。采用数值模拟计算了脉冲放电超快速加热时裂纹尖端温度场、温度梯度场 ;通过脉冲放电止裂试验研究了裂尖超高速淬火全过程。通过对止裂后裂尖的金相组织观察和微观机理分析发现 :超细化的条状马氏体、极少量残留奥氏体和细颗粒碳化物的出现明显提高了裂纹尖端的硬度。

单脉冲电流对高速钢裂纹的止裂效果

利用电磁热效应原理，探讨了超强度脉冲电流对高速钢裂纹止裂的可能性结果表明，利用电磁热效应可在裂纹尖端形成焊口，使裂纹尖端的曲率半径增大，抑制了裂纹扩展同时，对裂纹尖端热影响区的组织进行了分析，讨论了裂纹尖端的组织变化对止裂效果的影响．

高速铁路馈线电缆雷电过电压及防护措施

高速铁路中雷电流是造成电缆绝缘破坏的一个重要因素,当输电线路遭受雷击时,雷电流将通过线路与电力电缆的连接点侵入电缆,并造成电缆主绝缘和护层绝缘的破坏。因此利用PSCAD/EMTDC软件建立单芯电缆的暂态分析模型,仿真分析了雷击点位置、避雷器、电缆护层保护器、电缆并联根数的影响。分析结果表明:雷电流幅值越大,离雷击点距离越近,雷电过电压越大;当雷击点与电缆接头处的距离小于100 m时,会在电缆线芯与护层上产生数十万V的电压,足以破坏电缆绝缘。此时需要加装避雷器与电缆护层保护器将电缆线芯和电缆护层的雷电过电压限制在其残压内,同时可以增加电缆并联根数来降低线芯电流与护层电压,以提高电缆的绝缘水平和供电可靠性。

裂纹尖端张开角及在输气管线止裂预测中的应用

介绍了一种近年来新发展的输气管线断裂控制参量———裂纹尖端张开角 (CTOA)的计算模型及方法。国际上计算输气管线动态断裂与止裂的PFRAC软件中视裂纹扩展速度为常数。针对这一问题 ,利用Alliance管线的实物爆破试验结果 ,通过分析和模拟提出了一种新的输气管线裂纹扩展速度的衰减模式 ,并引入到PFRAC计算程序中。采用改进的计算方法和程序 ,结合西气东输管线 ,研究了CTOA与止裂长度的关系 ,分析了输送压力、管材壁厚等因素对西气东输管线动态断裂及止裂的影响。

火焰速度和爆炸压力对阻火器阻火性能的影响试验

根据ISO 16852—2008《Flame Arresters—Performance Requirements,Test Methods and Limits for Use》和GB/T 13347—2010《石油气体管道阻火器》的要求,在相同规格试验管路、相同点火距离及不同管路长度的条件下,对阻火器阻火性能进行了测试,得到了阻火器阻火成功与失败时测试点处的火焰速度和爆炸压力值。试验结果表明,爆炸压力和火焰速度均是阻火器阻火性能的重要参数,此结果可为制定阻火器产品合格判据提供有效依据。

高速铁路牵引供电接触网用带间隙避雷器的研制

中国高速铁路线路高架桥路段比例大,且相对集中在雷电活动较强烈地区,牵引供电接触网雷击故障多,须采取措施加以解决。在接触网绝缘子旁并联安装带间隙避雷器是一种有效的防雷措施。根据接触网布局结构和运行可靠性要求高的特点,提出了一种与绝缘子一体化安装的避雷器分体结构型式,特别设计抱箍增强安装稳定性,提出了一种避雷器本体压力释了U型放结构可有效释放短路能量,研究选择了本体关键参数和串联间隙距离,确定了短路试验和振动试验方法和条件,对样品进行了雷电冲击放电伏秒特性试验、短路试验和振动试验,从而验证该技术性能的可靠性。最后,研制了适合接触网正馈线、接触线和加强线绝缘子使用的3种形式避雷器,并获国家发明专利授权,已在京沪高速铁路上试运行,状态良好。

致密砂岩巷道模型试件动态起裂及止裂全过程分析

为了开展在不同冲击载荷作用下巷道围岩内裂纹的起裂、扩展及止裂等问题,以可调速冲击试验机进行动态加载试验,采用致密青砂岩制作裂纹巷道模型试件,并利用裂纹扩展计分别记录了动态起裂、扩展、止裂等时刻,对裂纹扩展速度的变化规律进行分析;随后采用AUTODYN有限差分法软件进行相应的数值模拟,数值模拟得到的裂纹扩展路径与试验结果基本一致。经过两者对比分析可知:随着冲击载荷作用的增加,裂纹平均扩展速度逐渐增大,随后趋于稳定值;预制裂纹的起裂时间随着冲击速度载荷的增加而逐渐降低,并在稳定值上下波动;随着冲击速度载荷的增加,裂纹扩展路径过程中的止裂时段逐渐变短。

高速铁路接触网悬式复合绝缘子防雷应用特性实验研究

为了促进我国高速铁路复合绝缘子的科学使用,进一步提高接触网运行可靠性,针对接触网用棒形悬式复合绝缘子的防雷应用特性开展研究。采用实验模拟的方法研究了工频电弧烧损绝缘子、影响绝缘子短期机械性能的程度,论证得出工频电弧会降低绝缘子长期机械性能,提出了应对措施并验证了措施的保护有效性。研究结果表明:雷击诱发的接触网短路电流电弧会明显烧损棒形悬式复合绝缘子两端部部件,破坏芯棒对外界密封性,虽然不会影响绝缘子短期机械性能,但长期运行后会导致绝缘子发生芯棒脆断和金具锈蚀抽芯故障。对于可能遭受雷击的路段,安装专用线路避雷器或者并联间隙装置实施保护,可避免此类运行安全风险。该结论对电力系统110kV及以下电压等级悬式复合绝缘子同样适用。

高速铁路接触网防雷设计研究

分析了国内外接触网防雷技术方案,对接触网雷害进行了分类,探讨了避雷线、避雷器、接地、绝缘子选型等防雷关键技术,从差异化防雷角度出发为不同地区的接触网防雷接地设计提出了建议。

罐内自动定位限速阻车装置

为实现罐内阻车的自动化,分析了现有阻车装备的优缺点,设计了由双轮限速,定位的阻车装备,由外动力油缸、托举机构、双轮限位、吸能机构、缓冲装置和复位装置组成,提升过程中处于阻车状态,装卸作业时阻车机构放行,实现罐内自动阻车。

关于美国某翻矿线上车辆防溜的分析与计算(二)——兼探讨我国轴重23t及其以上重载车辆的调速与防溜

如何应用减速顶对重载货车调速和用停车顶止轮防溜的问题,是值得我们关注和研究的,以美国某翻矿线车辆止轮防溜的实例并结合我国重载货车的实际,探讨提高减速顶和停车顶制动力、制动功及其群体做功的能力,从而解决对重载货车在编组场上调速和止轮防溜问题。

阻火器壳体结构与爆轰火焰状态关系研究

针对大型煤矿瓦斯运输管道甲烷爆轰过程中火焰压力波和速度与阻火器结构的匹配问题,对阻火器壳体结构变化与管道内火焰压力和速度的关系进行了仿真研究,仿真中对不同尺寸的阻火器壳体结构建立了二维几何模型和网格模型,采用RNC k-e湍流模型和通用有限速率燃烧模型,运用FLUENT软件对煤管内可燃气体爆轰过程进行了模拟.得到了阻火器壳体内径尺寸、阻火器内有无障碍物与爆轰火焰压力和速度的变化规律,通过分析阻火器内火焰速度和压力的规律,为管道爆轰阻火器的设计和选型提供更为准确的参考依据.

弯管对阻火器管网内火焰传播过程影响的数值模拟研究

针对乙烯-空气爆燃火焰在弯管阻火器中的传播与淬熄过程进行了数值模拟研究,采用了标准模型来描述爆炸中出现的湍流,选用EBU-Arrhenius燃烧模型来描述燃烧过程中湍流燃烧速率的变化,采用PISO算法对速度和压力耦合方程组进行解耦。模拟结果显示,在经过弯管时,火焰传播振荡加速,速度最高值达到43m/s。随后火焰传播速度逐渐减小,在到达阻火单元附近时产生了淬熄现象,火焰传播速度趋近于0 m/s。

不同初始压力下可爆预混气体通过波纹板阻火器的淬熄特性研究

阻火器是一种应用广泛的爆炸阻隔装置。为了深入理解影响阻火器性能的因素,通过实验方法探究了不同初始压力下可爆预混气体通过波纹板阻火器的淬熄特性。结果表明,可燃气的活性、体积分数和初始压力均会影响火焰速度稳定性、传播模式以及淬熄难度。实验发现火焰传播具有3种模式:直接淬熄、穿过阻火单元后逐渐淬熄、淬熄失败。可淬熄的最大初始压力p_(lim)用以表征火焰淬熄难度,虽然其最小值位于化学计量比,但仍在一定体积分数范围内保持恒定。此外,基于传热作用得到密闭管道中丙烷-空气预混气爆燃阻火速度公式,并进行了实验验证。