空气预热条件下工业级无焰燃烧数值模拟研究

目前,研究者对无焰燃烧的探究大多选用实验室级别燃烧器,为进一步加强无焰燃烧在工业生产领域中的应用,本研究选用工业级燃烧器为研究对象,主要开展空气预热条件下的甲烷无焰燃烧数值模拟研究,探究空气预热温度及燃烧器结构变化对无焰燃烧的影响。数值模拟结果表明:①高温预热空气较常温空气实现无焰燃烧时更具优势,一方面,高温预热空气对高温烟气的回收利用有效节约了能源消耗,另一方面,炉内温度均匀性随空气预热温度升高出现明显改善,空气预热温度为1123K时无焰燃烧状态最佳,此时炉内的峰值温度在1400K左右,平均温度在1300K左右。②本文所用燃烧器在实现无焰燃烧时需满足一定的射流动量(临界射流动量)和热功率输入。原始燃烧器实现无焰燃烧所需热功率为130kW以上,通过两种燃烧器喷嘴结构的两种优化,实现无焰燃烧所需热功率明显降低,可实现高效的燃烧。

42CrMo钢板移动感应加热温度场数值模拟

基于有限元软件Flux建立42CrMo钢板二维移动感应加热有限元模型,分析了感应加热过程中钢板温度场的分布,研究了钢板温度随时间的变化规律以及稳态时沿深度方向的温度变化规律,还探究了不同工艺参数对钢板温度的影响。结果表明,钢板上表面温度最高且双峰性最明显,随着深度的增加,温度逐渐降低,双峰性也逐渐变得不明显甚至消失。此外,钢板表面温度随着电流强度、电流频率的增大而升高,随着移动速度、空气间隙的增大而降低,其中电流强度和电流频率这两个变量对钢板峰值温度的影响较大。

锂离子电池多尺度数值模型的应用现状及发展前景

锂离子电池是一种较为复杂的电化学系统,其涵盖质量传递、电荷传递、热量传递以及多种电化学反应等物理化学过程.其不仅物理尺度跨越大,从微观活性颗粒、极片、电芯跨越到电池模组,还面临着成组配对以及均衡性的问题,这些问题加剧了电池设计和性能综合评估的难度.通过计算机数值仿真技术,建立数学模型,全面和系统地捕捉电池工作过程各物理场的相互作用机理,分析其演化规律,能够为优化电池系统设计提供理论支撑.本文对锂离子电池的数值模型研究进展和发展趋势进行了综述.同时对主要理论模型进行了分类整理,总结了它们的特点、适用范围和局限性,指出了将来进一步研究的方向和难点所在,这些对锂离子电池多尺度数值模型的理论研究和工程应用都具有指导性的意义.

基坑被动区加固的位移控制效果及参数分析

以武汉地铁2号线积玉桥站为背景,采用三维弹塑性数值模拟的方法,考虑地下水渗流及土体的固结,研究被动区加固下地下连续墙的水平位移及坑外地表沉降的分布规律,并将计算值与现场实测结果进行对比,验证数值计算模型的合理性。以此模型为基础,对裙边加固和抽条加固的主要参数及布置形式进行深入的探讨。研究结果表明,被动区加固对变形的控制效果是非常显著的。裙边加固宽度和裙边加固深度都存在一个有效范围,当超出该有效范围后,加固效果的提高幅度不显著。当裙边加固宽度与加固深度相当时,加固效果最优。在裙边加固参数不变的情况下,被动区加固的作用效果主要与抽条加固的置换率有关,与其断面形状、布置形式等基本无关。

基于数字图像的岩石非均匀性表征技术及初步应用

依据数字图像处理理论,研发出一种基于数字图像的岩石非均匀性表征技术。该技术描述的非均匀性更接近于岩石的真实非均匀性,并将其映射到有限元网格中,与原有的岩石破裂过程分析系统(RFPA)相结合,建立一种更能准确反映岩石细观结构的数值模型,从而弥补传统数值方法所采用统计理论表征岩石非均匀特性的不足。通过对2种常规试验(单轴压缩和单轴直接拉伸)的数值模拟,再现花岗岩试件在荷载作用下的真实破裂过程。数值模拟结果表明:岩石的细观结构对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响。该方法为进一步研究岩石、混凝土等非均质材料的力学特性和破坏机制提供一种新的手段。

油气系统动态数值模拟研究(二)——塔里木盆地满加尔油气系统模拟分析

满加尔油气系统位于塔里木盆地中部 ,是一个以寒武 奥陶系为主力烃源岩的下古生界克拉通油气系统。在“九五”攻关成果基础上 ,利用油气系统动态分析模拟软件DYMAPS对满加尔油气系统进行了模拟分析。结果表明 ,下古生界烃源岩有奥陶纪末和第三纪末两个主要的生、排烃高峰期 ,对应于油气系统的两个关键时刻 ,在晚奥陶世末的关键时刻生成了寒武系累计89%的油和 44%的气、下奥陶统累计 79.6%的油和 2 6.3 %的气 ,第三纪末的关键时刻主要是二次生气高峰期 ,同时也有一定量的液态烃生成。下古生界烃源岩在西部坡折带及南北隆起区现今仍处于有效生油窗内 (镜质组反射率小于 1.3 % )。利用拟三维二相油气运聚模型定量模拟了满加尔油气系统主要目的层(寒武系 ,下奥陶统 ,中、上奥陶统 ,石炭系 ,三叠系 )的油气可供聚集量 ;区带数值模拟显示该油气系统内共有 9个最有利勘探区带和 10个次有利区带。

中子测井实验图版的饱和度修正和理论图版的制作

吴宏春，谢仲生，钟振千，方映东等．中子测并实验图版的饱和度修正和理论图版的制作．测井技术，１９９４，１８（５）：３３２～３３５本文讨论在中子测井模型井实验中，响应曲线和校正图版存在由于岩层的饱和度或空隙所带来的误差。本文提出应用数值模拟方法，从理论上对实验响应曲线和实验图版集进行修正，修正量约达１％～２％孔隙度。此外，进一步讨论并给出了关于饱和度校正的理论图版曲线。

D形覆冰六分裂导线空气动力系数数值模拟

利用FLUENT流体动力学分析软件计算D形覆冰六分裂导线在特定风速下的绕流问题,得到各覆冰子导线空气动力系数随风攻角的变化曲线。分析了迎风侧子导线尾流对背风侧子导线气动特性的影响。结果表明,D形覆冰六分裂导线各子导线的空气动力系数存在明显差异,在研究舞动及其防舞技术时有必要考虑这种差异。

水下双阵列拖曳系统缆破断情况下的运动响应

为分析水下双阵列拖曳系统在阵列缆(拖缆)破断时及破断后的运动响应,展开数学建模与数值模拟计算,探讨其在破断情况下的运动及动力响应特性.给出了系统的动力学数学模型、数值求解方案以及缆破断处理方法,其中拖缆采用集中质量法进行建模,而水下拖体因其为关键部件而采用6自由度方程进行描述,通过建立耦合边界条件形成整个系统的运动控制方程组,采用4阶龙格库塔方法进行积分求解.最后展开数值模拟计算,详细分析了系统在不同情况下破断的运动响应特性,包括破断时的瞬态响应和破断的后期响应,给出了一些有意义的结论.结果显示,高速时阵列缆大长度破断后系统可能会跳出水面,回转时破断可能会发生阵列缆碰撞缠绕现象.

基于流体速度势的非线性晃动问题的 ALE有限元分析(英文)

基于流体速度势 ,本文导出了非线性晃动问题的ALE有限元格式。通过引入 ALE运动学描述 ,使网格的运动独立于流体的运动 ,通过采用与贮箱固连的非惯性参考系建立控制方程 ,使网格只须相对贮箱更新 ,因此运动边界和自由液面的跟踪算法不仅非常简单 ,而且不会引起网格畸变。本文分别采用有限元法和有限差分法进行空间和时间离散 ,文中的算例分别模拟了贮箱受横向激励和俯仰激励时流体的非线性晃动问题 ,所得结果证实了本文方法的有效性与可靠性。文中的方法还可进一步推广用于流体 -结构耦合问题。

强噪声背景下的微弱信号的识别技术研究

噪声一般被人们当作有害杂质要想办法过滤;然而在特定的非线性系统中,噪声会变成有用成分,在一定的条件下大大提高输出的信噪比。这一现象就是随机共振。在前人研究的基础上,对基于随机共振弱信号检测作了简要的介绍。

浅埋压力隧洞抗裂设计数值模拟分析

纵观国内已建大型工程的浅埋压力隧洞,采用抗裂式预应力衬砌形式居多,而对于长距离引水隧洞,如果大范围采用该形式则投资过高。基于裂隙岩体渗流场-应力场耦合理论的有限元方法,对浅埋压力隧洞内水外渗进行数值模拟分析,同时考虑了围岩固结灌浆、地下水位、渗流场变化对围岩的影响,反映了隧洞在开挖、充水、加压过程中围岩应力的变化。验证了孔隙水压力的增减均引起岩体有效应力的减小,岩体呈失稳趋势。围岩覆盖厚度越厚,承担荷载的能力越大。以吉林省中部引松供水工程为例,得出了长距离浅埋引水压力隧洞是否采用抗裂设计,需要结合高压水发生的频率、渗漏量、固结灌浆对提高围岩抗渗性能、岩体渗透压力、有效应力、岩体结构、是否存在排水通道、控制岩体渗漏失稳的状态等因素进行综合分析,确定隧洞衬砌形式。研究结果可为合理确定抗裂设计区段、合理选择隧洞衬砌形式和隧洞埋深提供依据。

软土地区基坑开挖引起的残余应力特性研究

软土地区深基坑中的工程桩,如在设计中没有充分考虑基坑开挖卸载回弹引起的桩身残余应力影响时可能会导致桩身断裂的严重事故。基坑开挖引起桩残余应力会导致在工作荷载下桩体荷载传递特性的改变。该文采用数值模拟方法研究了软土地区基坑开挖引起桩残余应力受桩径、开挖量、桩土摩擦系数、桩身刚度等因素的影响规律,认为静压桩残余应力分布形式与上述因素无关,但残余应力大小与上述因素紧密相关。

深呼吸时三级支气管内吸气流动特性的数值研究

剧烈运动时,人体要通过深呼吸,为机体组织及器官的快速新陈代谢过程补充足够的氧气,研究深呼吸时人体肺内气体的流动及输运机理,对运动生理学及临床医学具有理论意义和临床价值。采用有限体积法数值,求解Navier-Stokes方程组,数值研究深呼吸情况下,人体三级支气管模型内的吸气流动规律,比较了均匀及抛物型速度进气条件对支气管内流动分布的影响。结果表明:深呼吸时,支气管内出现了复杂的流动现象,包括主流的射流-尾流结构及m-型结构,以及二次流的2涡向4涡结构演变过程,与平静及正常呼吸状态相比,深呼吸使肺内中部及侧部下游支气管内流量分流不均匀性加重,压力损失急剧增大,支气管内壁承受更大的气动负荷。

不同加强筋对救生舱舱体抗爆性能影响的研究

通过理论计算与数值模拟相结合的方式,对不同加强筋对救生舱舱体抗爆性能的影响进行了研究。对不同加强筋的抗拉(压)能力和抗弯曲能力进行理论计算与比较,采用ANSYS软件对不同加强筋进行数值模拟,结合形变云图与应力云图,综合分析比较不同加强筋的抗爆承压能力。结果表明,相同横截面积加强筋的抗爆承压能力大小关系为:半圆环形加强筋>空心方形加强筋>T形加强筋>I形加强筋。

地道风系统的数值模拟与应用研究

本文建立了地道风系统升(降)温过程的CFD模型,并使用文献中的测试数据对模型精确性进行了验证。在此基础上,结合一个旧建筑改造项目中暖通设计过程提出的利用地道风来预冷(热)新风方案,通过建立CFD模型,模拟了冬夏季不同室外环境温度下地道风系统的运行升(降)温效果,得出了夏季经地道处理的新风基本可以直接送入室内,但在冬季使用过程中建议由空调机组加热后再送入室内的结论。

基于强度折减法和ANSYS的巷道稳定性分析

现如今,基于强度折减原理的数值分析方法在边坡稳定性的研究取得很大进展,而应用强度折减法对巷道稳定性分析方面的研究还是比较少见。这篇文章以某煤矿为工程实例,采用强度折减法,借助数值分析软件ANSYS,分别对某煤矿顶底板坚硬而两帮柔软的巷道实例的稳定性进行分析。按照强度折减法改变岩体的力学参数,使其达到极限平衡状态,此时的折减系数即为安全系数。计算结果表明,特征部位位移突变、计算数值不收敛和塑性区出现"类贯通区"是巷道失稳的判断依据,综合考虑这三个条件,可以较好的判断巷道是否稳定。这种方法可以定量评价该巷道的稳定性,为巷道支护提供依据,相对于经验法有了很大提高,也可用于评定设计的合理性,改进支护参数和施工工艺。

下箱体铸造工艺设计及数值模拟

下箱体为球墨铸铁件,在设备运行过程中承受交变的冲击载荷,箱体要求抗压测试,组织致密度要求高;铸件内部空腔较复杂,壁厚不均匀,最大壁厚80 mm,最小壁厚20 mm。对下箱体铸件进行工艺性分析、造型材料选择、浇注系统及砂芯设计等,采用组合砂芯解决内腔较复杂问题,通过在适当位置设置冒口的方法,使铸件均衡凝固,以达到零件致密度要求。设计过程使用UG三维造型软件进行三维建模,运用Pro CAST软件对铸件充型及凝固过程进行数值模拟,根据模拟结果对现有工艺方案进行了优化。

核盘晕星系相互作用的模拟研究

用一个星系相互作用数值模拟的综合三体模型，研究椭圆星系是否由盘星系合并而成。结果表明，主要取决于星系的盘面和星系运行轨道面的夹角。如果夹角不等于零，盘星系的相互作用是可能形成椭圆星系的，否则还是盘星系。

液环真空泵抽气量修正探讨及工程应用优化

分析了液环真空泵选型饱和抽气量计算的影响因素,总结形成基于抽气温度、环液温度和环液饱和蒸气压的饱和抽气量修正计算公式。结合工程案例,利用Aspen Plus模拟的方法分析了某聚合装置液环真空泵组抽气量及排气温度不达标的原因,通过引入重组分乙二醇(流量3 m^(3)/h)将环液的饱和的蒸气压由73 kPa降低至5.2 kPa,排气温度50.8℃,达到设计要求。