異徑管沖蝕失效流固耦合數(shù)值模擬

為了解決流固耦合問題中的物體大幅度運(yùn)動帶來的困難,采用ale(arbitrarylagrange-euler)動網(wǎng)格方法跟蹤自由表面上浮體的運(yùn)動。計算表明:浮體在無粘流體中的垂蕩與彈簧-物體的振動模型理論解符合得較好;浮體在粘性流體中的自由橫搖為阻尼運(yùn)動,其橫搖角度隨時間的增加而減小,且在不同初始角度下運(yùn)動系統(tǒng)的固有周期相當(dāng)。在有外力力矩激勵時,外力力矩的周期與系統(tǒng)的固有周期相當(dāng)時浮體橫搖運(yùn)動趨于共振狀態(tài),運(yùn)動幅度最大。計算結(jié)果驗證了計算程序的可靠性與精度。本文方法為ale方法應(yīng)用于流體-多浮體耦合運(yùn)動分析奠定了基礎(chǔ)。

以某鄰近隧道的基坑工程為對象,建立三維有限元分析模型,采用流固耦合的方法對基坑降水與開挖施工全過程進(jìn)行了模擬。得到了基坑降水與開挖等過程造成鄰近隧道的位移及應(yīng)力響應(yīng),驗算了隧道結(jié)構(gòu)配筋,分析了排樁支護(hù)設(shè)計的可靠性。

強(qiáng)沖積河流過程泥沙運(yùn)動非?；钴S、河床變形快,與水流之間存在強(qiáng)烈的相互作用.傳統(tǒng)的基于簡化控制方程的非耦合數(shù)學(xué)模型違背了基本守恒律,只能近似地適用于弱沖積河流過程.建立普遍適用于強(qiáng)、弱沖積過程的二維水沙耦合數(shù)學(xué)模型,將現(xiàn)有對不可沖刷床面淺水二維流動的、可以捕捉激波和接觸性間斷的waftvd二階數(shù)值方法擴(kuò)展至可沖刷床面淺水二維水沙運(yùn)動問題.應(yīng)用該耦合模型研究了典型冰湖潰決洪水過程.

冷熱原油順序輸送過程中影響接觸區(qū)內(nèi)兩種油品混油特性的因素諸多,如:流速、溫度、油品物性、沿線長度、輸油次序等。基于fluent軟件僅對順序輸送過程中混油界面通過偏心異徑管時的混油特性進(jìn)行模擬分析。研究結(jié)果與等徑管混油特性相比較并總結(jié)其變化規(guī)律,可應(yīng)用于優(yōu)化實(shí)際輸送過程中的運(yùn)行參數(shù)。

研究高質(zhì)量clam鋼管件的成形性能對聚變堆管路系統(tǒng)制造具有重要意義。利用有限元方法對clam鋼異徑管冷成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了成形過程中速度矢量的變化情況,并分析了異徑管成形過程中的應(yīng)力、應(yīng)變分布及沖頭推力變化;使用摩擦系數(shù)較小的表面涂層對管坯潤滑處理后進(jìn)行了冷成形。研究表明,在幾何尺寸及厚度分布方面,實(shí)驗結(jié)果和模擬結(jié)果吻合。因此,數(shù)值模擬結(jié)果較好地預(yù)測了clam鋼異徑管的實(shí)際成形效果。

對撫順石化三廠白油車間一在役異徑接管的開裂進(jìn)行失效分析,包括開裂部件的斷口觀察、材質(zhì)的化學(xué)成分分析、金相組織檢驗和力學(xué)性能測試。得出的結(jié)論是:異徑接管在長期服役中,由于受迫振動而造成疲勞開裂。

隧道施工破壞了原有的巖體平衡,可能引發(fā)塌方、突水等安全問題,為了評估隧道建設(shè)的安全性,基于三維穩(wěn)定滲流問題的基本控制方程,對銅鑼山隧道全線的開挖和支護(hù)方案進(jìn)行了三維流固耦合模擬,在應(yīng)力、應(yīng)變、滲流分析的基礎(chǔ)上,評估了隧道建設(shè)發(fā)生巖爆、坍塌、突水災(zāi)害的風(fēng)險,預(yù)測了可能出現(xiàn)大變形和突水災(zāi)害的工段,對于隧道安全建設(shè)具有指導(dǎo)意義。

為研究高強(qiáng)鋼板的熱沖壓成形性,采用abaqus軟件對高溫下22mnb5高強(qiáng)鋼板溝槽形件沖壓成形進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.建立了基于熱力耦合的彈塑性有限元模型和熱成形下的材料模型,通過對溝槽形件熱成形進(jìn)行數(shù)值模擬,考察了壓邊力、模具間隙和凹模圓角半徑等工藝參數(shù)對熱成形時溫度分布和回彈的影響,給出了熱成形中產(chǎn)生回彈的機(jī)理,確定了合適的工藝參數(shù),通過熱成形試驗驗證了數(shù)值結(jié)果的可靠性.

為了研究摻雜結(jié)構(gòu)為p+-p-n-n+的半導(dǎo)體斷路開關(guān)的ns脈沖截斷機(jī)理,根據(jù)流體力學(xué)方程和全電流方程推導(dǎo)出半導(dǎo)體斷路開關(guān)內(nèi)部載流子運(yùn)動滿足的電流-電壓關(guān)系表達(dá)式,提出了一種外電路方程和載流子流體力學(xué)方程聯(lián)立求解的1維耦合數(shù)值模型。采用該模型對半導(dǎo)體斷路開關(guān)的ns脈沖截斷過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明:在截斷過程中,n-n+結(jié)處的載流子數(shù)密度首先開始明顯降低,并出現(xiàn)高電場,隨后p+-p結(jié)處也出現(xiàn)類似現(xiàn)象,隨著載流子的抽取,高電場區(qū)域向p-n結(jié)處快速移動,最終在p-n結(jié)處完成截斷,而基區(qū)載流子數(shù)密度在截斷前后無明顯變化。

簡明列出了國內(nèi)外異徑管的標(biāo)準(zhǔn)體系及21個異徑管失效事故，從失效分析和理論研究方面綜述了國內(nèi)外對異徑管的研究概況。

異徑管的標(biāo)準(zhǔn)及其失效分析

介紹了國內(nèi)外常用異徑管標(biāo)準(zhǔn)體系,從管件、焊接、沖蝕、爆裂、應(yīng)力腐蝕等方面分析了30起由異徑管失效而引起的安全事故案例;從失效分析和理論研究方面綜述了國內(nèi)外異徑管的研究概況。

隨機(jī)介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型與巖石熱破裂數(shù)值實(shí)驗——隨機(jī)介質(zhì)固熱耦合數(shù)學(xué)模型與巖石熱破裂數(shù)值實(shí)驗

通過對旋流泵內(nèi)部流道進(jìn)行三維造型,利用雷諾時均方程、雙方程湍流模型并結(jié)合simplec算法對其內(nèi)部三維固液兩相流場和清水單相流場進(jìn)行了數(shù)值計算,得到了固相不同體積濃度、不同流量下的分布規(guī)律,并研究了外特性的變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明:固相在葉片工作面分布較多;在葉輪里離后蓋板越遠(yuǎn),濃度越高;無葉腔分布濃度大于葉輪分布濃度;固相濃度的增加會引起揚(yáng)程的減小。

壓力管道系統(tǒng)中存在流體和結(jié)構(gòu)之間的耦合。對壓力管道的流固耦合現(xiàn)象進(jìn)行分析,建立了流固耦合的有限元數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用有限元軟件ansys模擬流體介質(zhì)通過管道彎頭,對壓力管道彎頭在不同約束條件下的流固耦合現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,并進(jìn)行了壓力,溫度,流線型分析等。計算結(jié)果表明流固耦合作用對壓力管道系統(tǒng)的運(yùn)行有重大影響,驗證了壓力管道考慮流體介質(zhì)、速度、壓力的影響,并為特種設(shè)備的制造提供了設(shè)計方向和重點(diǎn)檢驗方向。

核廢料地質(zhì)貯存介質(zhì)黏土巖的三維各向異性熱-水-力耦合數(shù)值模擬——為了解黏土巖在放射性廢料長期貯存中的熱一水一力耦合過程，結(jié)合monttem核廢料貯存地下巖石試驗工程中黏土巖各種物理量的各向異性特點(diǎn)，應(yīng)用多孔介質(zhì)力學(xué)耦合理論研究了該黏土巖在加熱和冷卻...

文章以長沙市湘江大道瀏陽河水下隧道工程為依托,改進(jìn)了以往數(shù)值方法在反映隧道流固耦合效應(yīng)方面的不足,建立了同時反映巖土體力學(xué)特性和水體流動規(guī)律的流固耦合模型,基于彈塑性流固耦合效應(yīng),對明挖段基坑開挖進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。從而揭示出:基坑開挖至預(yù)定深度后,由于巖土體內(nèi)滲流尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)仍會繼續(xù)發(fā)展,基坑變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力還會繼續(xù)增長。這一研究結(jié)果為基坑支護(hù)及安全施工提供了技術(shù)支持。

根據(jù)凍土水熱力耦合數(shù)學(xué)模型，數(shù)值模擬了輸冷管道附近土體凍結(jié)過程的溫度場、水分場、應(yīng)力場，并給出了土體凍脹位移，得出凍土水熱力三場的耦合關(guān)系。

溝槽異徑管固是一種重要的管道連接配件，它主要用于連接兩種不同直徑的管道，以實(shí)現(xiàn)管道系統(tǒng)的連通和穩(wěn)定。

利用有限元軟件pro/mechanica對一失效的異徑管進(jìn)行了靜力學(xué)分析,得到了異徑管應(yīng)力分布圖,找到了異徑管失效的原因。在此基礎(chǔ)上對異徑管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),并運(yùn)用pro/mechanica軟件對異徑管進(jìn)行了強(qiáng)度校核,結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)改進(jìn)后異徑管的強(qiáng)度能夠滿足使用要求。

對巖土體多過程耦合變形的模擬的數(shù)值方法進(jìn)行研究。

考慮堆浸過程中溶液流動和巖石骨架的彈性變形,發(fā)展了一彈性變形模型。在常水頭情況下,用comsolmultiphysics數(shù)值模擬軟件求解相應(yīng)的定解問題。數(shù)值模擬結(jié)果給出了浸出過程中礦堆內(nèi)部的彈性變形規(guī)律,以及溶劑濃度與溶質(zhì)濃度的分布規(guī)律。