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履带车辆鼓式制动器热力耦合分析及疲劳寿命预测
1
作者 周强 吴江波 +2 位作者 张家乐 纪飞龙 秦训鹏 《机械强度》 北大核心 2026年第1期116-123,共8页
【目的】针对加长型履带所需的高制动性能要求,采用具有高摩擦因数的摩擦片及大制动气室以提高制动力,对改进后的制动器在典型制动工况下的温度场、应力场和疲劳寿命进行分析。【方法】采用Ansys有限元仿真软件,建立了鼓式制动器的三维... 【目的】针对加长型履带所需的高制动性能要求,采用具有高摩擦因数的摩擦片及大制动气室以提高制动力,对改进后的制动器在典型制动工况下的温度场、应力场和疲劳寿命进行分析。【方法】采用Ansys有限元仿真软件,建立了鼓式制动器的三维热力耦合模型。通过台架试验验证了仿真模型的准确性,并采用Manson-Coffin模型预测了制动鼓的疲劳寿命。【结果】结果表明,制动鼓温度升高会显著增大应力,持续制动工况下制动鼓的温度和应力均高于单次制动工况。制动过程中,由于制动鼓的塑性变形,摩擦片表面的应力分布并不均匀,影响了制动平稳性,缩短了鼓式制动器的疲劳寿命。试验结果进一步证实,改进后整车的制动性能得到了极大改善。 展开更多
关键词 鼓式制动器 热力耦合 温度场 应力场 疲劳寿命预测
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冻融循环作用下相变混凝土温度响应及热力场调控机理研究
2
作者 李彤 王庆贺 张逸超 《硅酸盐通报》 北大核心 2026年第1期69-80,共12页
我国严寒与寒冷地区分布广泛,该类区域的混凝土结构长期处于冻融循环作用下,易发生损伤,显著缩短服役寿命。相变材料凭借吸、放热特性,可有效调控混凝土内部的温度场与应力场。基于此,本文首先建立了考虑不同相变材料掺量和再生骨料取... 我国严寒与寒冷地区分布广泛,该类区域的混凝土结构长期处于冻融循环作用下,易发生损伤,显著缩短服役寿命。相变材料凭借吸、放热特性,可有效调控混凝土内部的温度场与应力场。基于此,本文首先建立了考虑不同相变材料掺量和再生骨料取代率的相变混凝土细观有限元模型,并通过CT扫描试验验证了模型的准确性;在此基础上,采用有限元数值模拟方法,分析了冻融循环过程中相变混凝土的温度响应及热力场演变规律。结果表明:相变材料能够有效抑制外部温度向混凝土内部的传递速率,缓解因再生骨料取代率提高所引起的温度波动;同时,相变材料的掺入显著降低了混凝土内部的平均热应力与最大主应力差。当相变材料掺量由0%增加到8%(质量分数)时,混凝土的平均热应力降低12.6%,骨料-砂浆界面过渡区最大主应力差平均值下降47.0%。相变材料通过潜热效应缓冲温度变形,有效缓解应力集中现象,从而提升混凝土抗冻性能。 展开更多
关键词 相变混凝土 再生骨料 冻融循环 热力场 抗冻性能
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考虑残余应力的2195-T8铝锂合金激光焊接热力耦合建模及焊接强度研究
3
作者 杨正伟 张言 +2 位作者 寇光杰 刘红升 张妮 《兵器装备工程学报》 北大核心 2026年第1期244-252,共9页
针对2195-T8铝锂合金激光焊接过程热力耦合机理不明导致焊接强度受限的问题,采用“面热源+体热源”混合模型及“2进1”网格过渡方法,运用ABAQUS软件,建立了2195-T8铝锂合金激光焊接热力耦合模型,研究了激光焊接过程中温度场、残余应力... 针对2195-T8铝锂合金激光焊接过程热力耦合机理不明导致焊接强度受限的问题,采用“面热源+体热源”混合模型及“2进1”网格过渡方法,运用ABAQUS软件,建立了2195-T8铝锂合金激光焊接热力耦合模型,研究了激光焊接过程中温度场、残余应力场和塑性应变场多场耦合的分布规律,并通过3组焊接和拉伸试验验证了模型的可靠性。结果表明:在激光焊接过程中,温度场在激光中心前缘和后缘呈现非对称性,激光前缘温度陡峭,后缘因热惯性冷却缓慢,最高温度区域高于2195-T8铝锂合金的熔点(634℃)形成熔池;残余应力在焊接起点和终点处达到峰值,并沿焊缝中心对称分布,向热影响区逐渐降低,塑形应变集中在熔池中心。当焊接参数P=1800 W,v=20 mm/s时,焊缝拉伸强度最高,且仿真模拟强度均高于实际拉伸强度,主要归因于模型未考虑实际焊缝的气孔、裂纹等缺陷;仿真与试验平均误差分别为12.3%、14.4%、13.7%,均处在合理误差范围。 展开更多
关键词 铝锂合金 激光焊接 热力耦合模型 多场耦合 拉伸强度
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船用湿式多片离合器接排过程瞬态温度场分析
4
作者 吉礼超 陈洁 王子凤 《装备环境工程》 2026年第1期114-122,共9页
目的 针对某大功率船用湿式多片离合器在接排过程中瞬态温度场分布规律不明确的问题,系统研究摩擦副在瞬态工况下的温度场演化机制。方法 构建湿式多片离合器接排动力学模型与热分析模型,综合考虑摩擦接触、热弹变形等边界条件,采用热... 目的 针对某大功率船用湿式多片离合器在接排过程中瞬态温度场分布规律不明确的问题,系统研究摩擦副在瞬态工况下的温度场演化机制。方法 构建湿式多片离合器接排动力学模型与热分析模型,综合考虑摩擦接触、热弹变形等边界条件,采用热固耦合有限元方法,分析接排过程中摩擦副温度场的分布规律,以及不同接排转速对接排过程瞬时温度场的影响。结果 摩擦副温度在接排过程中沿轴向自左至右呈逐渐降低趋势,高温区域集中分布于第二副对偶钢片与摩擦片的摩擦表面。在360 r/min接排转速下,摩擦片最高温度随时间先升高后下降,约在2 s时达到最大值329℃。对偶钢片在接排过程中呈现显著的非均匀温度场,高温区域集中分布于摩擦面内外径边缘,最高温度分别达到203℃与214℃。接排完成阶段,摩擦副最高温度随接排转速的提高明显上升,摩擦面径向温度也逐步升高。结论 研究所建立的热固耦合模型能有效表征摩擦副接排阶段的热特性,可为离合器热可靠性设计提供参考。 展开更多
关键词 湿式多片离合器 摩擦副 热固耦合 接排过程 瞬态分析 温度场
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燃烧室类型对航空煤油发动机燃烧及活塞可靠性的影响
5
作者 陈贵升 梁玉新 +3 位作者 朱文霞 龚航 代如 孔维龙 《内燃机工程》 北大核心 2025年第5期109-120,共12页
以一款燃烧RP-3航空煤油的直列四冲程压燃式发动机为研究对象,建立了三维燃烧模型,并基于三维燃烧模型的边界条件建立了活塞与内冷油腔双向耦合模型。在喷油参数和压缩比相同的情况下,对ω型燃烧室(omega combustion chamber,OCC)、双... 以一款燃烧RP-3航空煤油的直列四冲程压燃式发动机为研究对象,建立了三维燃烧模型,并基于三维燃烧模型的边界条件建立了活塞与内冷油腔双向耦合模型。在喷油参数和压缩比相同的情况下,对ω型燃烧室(omega combustion chamber,OCC)、双旋涡碗型燃烧室(double swirl bowl combustion chamber,DSBCC)、加深型燃烧室(deepened combustion chamber,DCC)及浅型凹入式燃烧室(shallow re-entrant combustion chamber,SRCC)4种不同类型燃烧室进行了对比研究。研究分析了燃烧室类型对缸内当量比分布、指示热效率、活塞温度场及活塞热机耦合应力等的影响。研究结果表明,与原机OCC结构相比,DSBCC、DCC及SRCC结构的当量比分布更均匀,指示热效率均得到了明显提升,分别提升了0.93、1.48和2.44个百分点。DSBCC、DCC和SRCC结构的活塞最大温度分别增大了4.39%、1.26%及47.89%。DSBCC结构活塞的最大热机耦合应力降低了1.24 MPa,DCC和SRCC结构活塞的最大热机耦合应力分别增大了16.57 MPa和76.11 MPa。 展开更多
关键词 燃烧室类型 活塞 活塞温度场 热机耦合应力 双向耦合
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页岩油气井多级压裂温压耦合套管应力演化规律 被引量：3
6
作者 李辉 李军 +3 位作者 连威 张辉 刘金璐 张俊成 《断块油气田》 北大核心 2025年第5期781-789,共9页
页岩油气井多级压裂过程中,井筒管柱处于多轮次压力冲击和热应力循环载荷的复杂力学环境,明确多级压裂过程中的套管受力情况对预测套管寿命至关重要。文中基于井筒流动理论和传热学原理,以及多级压裂过程中压力循环次数及温度交替变化规... 页岩油气井多级压裂过程中,井筒管柱处于多轮次压力冲击和热应力循环载荷的复杂力学环境,明确多级压裂过程中的套管受力情况对预测套管寿命至关重要。文中基于井筒流动理论和传热学原理,以及多级压裂过程中压力循环次数及温度交替变化规律,建立了不同工况下的套管-水泥环-地层三维有限元模型,分析了多级压裂过程中套管应力演化规律,预测了非射孔段和射孔段套管应力随压裂时间的变化趋势,并针对关键影响因素进行了分析。结果表明:多级压裂过程中,井筒温度呈周期性波动递减变化,30级压裂后,套管跟端温度由122.0℃降到81.5℃,降低了33.2%;套管应力随压裂液注入排量的增大呈非线性增大,随压裂液注入温度的升高呈线性减小,随压裂级数的增加呈对数函数变化规律,30级压裂后,套管射孔段比非射孔段最大Mises应力增大了87.45%;随套管屈服强度的降低、射孔孔眼直径的增大以及射孔密度的增加,套管孔间应力干扰明显增强,压裂后,套管屈服裕度降低,射孔相位角为60°时套管屈服裕度最大。该研究结果对多级压裂过程中的射孔参数优化、套管变形分析及套管剩余寿命预测有重要意义。 展开更多
关键词 多级压裂 井筒温压场 瞬态热-力耦合 应力预测 屈服裕度
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基于力-热-电化学耦合下固态锂电池枝晶生长的相场模拟 被引量：2
7
作者 侯鹏洋 谢佳苗 +6 位作者 李京阳 张鹏 李兆凯 郝文乾 田佳 王哲 李福正 《物理学报》 北大核心 2025年第7期101-113,共13页
固态电解质锂电池具有能量密度大、循环稳定性强、机械强度高、不易燃、安全性高、使用寿命长等优点,广泛应用于航空航天、新能源汽车和移动设备等领域.但是在锂电池的电极/电解质界面处存在的锂枝晶生长问题一直是制约其性能提升和安... 固态电解质锂电池具有能量密度大、循环稳定性强、机械强度高、不易燃、安全性高、使用寿命长等优点,广泛应用于航空航天、新能源汽车和移动设备等领域.但是在锂电池的电极/电解质界面处存在的锂枝晶生长问题一直是制约其性能提升和安全应用的关键因素,锂枝晶在电解质中生长不仅会降低电池的库仑效率,而且可能刺穿电解质导致电池内部正负极短路.本文针对固态锂电池中的锂枝晶生长问题,基于相场理论进行数值模拟研究,建立了耦合应力场、热场和电化学场的锂枝晶生长相场模型,研究了环境温度、外压力以及该两种条件耦合作用下的锂枝晶生长形态以及演化规律.研究结果表明,在较高温度和较大外应力作用下,锂枝晶生长缓慢,侧枝数量减少,表面更光滑,电沉积较为均匀.施加外压越大时,锂枝晶纵向生长受到抑制,呈压缩状态,致密度更高,但机械不稳定性也会增强;环境温度越高,锂离子的扩散速率和反应速率越大,锂枝晶生长速率和大小也受到抑制,且二者耦合作用对枝晶生长有明显的抑制效果,应力集中在根部,使得枝晶更侧重于横向生长,有利于形成平坦和密集的锂沉积. 展开更多
关键词 固态锂电池 相场模型 锂枝晶 力-热-电化学耦合
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狭缝式透气芯在服役过程中的热机械侵蚀行为
8
作者 钟虎堂 韩兵强 +2 位作者 宋斯琪 周方方 袁梓雄 《武汉科技大学学报》 北大核心 2025年第5期367-375,I0004,共10页
刚玉-尖晶石质狭缝式透气芯是LF精炼钢包的关键功能元件,其在服役过程中承受高温、热震、化学侵蚀和机械冲刷等多重作用,导致性能劣化并影响使用寿命。为揭示其热机械侵蚀机理,本研究采用有限元模拟,系统分析了透气芯在完整精炼周期内... 刚玉-尖晶石质狭缝式透气芯是LF精炼钢包的关键功能元件,其在服役过程中承受高温、热震、化学侵蚀和机械冲刷等多重作用,导致性能劣化并影响使用寿命。为揭示其热机械侵蚀机理,本研究采用有限元模拟,系统分析了透气芯在完整精炼周期内的温度场与应力场演变。结果表明,吹氩精炼是整个精炼周期中应力水平最高的阶段,该阶段的温度场与应力场在吹氩180 s后趋于稳定。侵蚀的主要原因在于,吹氩时透气芯热面附近一狭窄区域内形成了极端温度梯度,诱发了高达300 MPa的局部热应力,该应力远超材料的高温强度。应力集中主要发生在热面狭缝的两端,是透气芯失效的起始区域。此外,X轴(径向)与Z轴(轴向)的应力差异及拉压复合作用会引起芯体微变形,影响其透气稳定性。最后,基于上述机理分析,本文提出了相应的结构与材料优化策略。 展开更多
关键词 狭缝式透气芯 有限元模拟 热机械侵蚀 温度场 应力场
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基于内部突变条件的柱塞副摩擦学性能研究
9
作者 刘建禧 卢艳 +2 位作者 张镐 龙俊志 王天慈 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期128-138,共11页
为了揭示高功率密度轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学性能,引入柱塞副微动姿态下的雷诺方程,考虑柱塞副油膜温度黏度以及弹性变形的影响,建立基于热流固多场耦合油膜分析模型,通过热流固模型对比分析不同负载下柱塞副油膜模型的变化特性。结果... 为了揭示高功率密度轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学性能,引入柱塞副微动姿态下的雷诺方程,考虑柱塞副油膜温度黏度以及弹性变形的影响,建立基于热流固多场耦合油膜分析模型,通过热流固模型对比分析不同负载下柱塞副油膜模型的变化特性。结果表明:高压加剧了柱塞的偏心倾斜,导致柱塞副油膜厚度分布不均匀,在高低压切换时,内部压力突变导致出现油膜压力尖峰,而油膜温度升高导致油膜黏度降低,导致油膜支撑力减弱,使得柱塞副产生较大的变形破坏,最终导致柱塞副泄漏量过大。基于此,在柱塞表面进行波浪形结构设计,以平衡油膜厚度分布,降低黏温效应的影响。结果表明:采用波浪形结构改善了黏温效应导致的油膜支撑力不足的问题,减少了柱塞表面变形,使高功率密度轴向柱塞泵的泄漏量减少5.7%。 展开更多
关键词 高功率密度 轴向柱塞泵柱塞副 热流固多场耦合 泄漏量 结构优化
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基于多物理场耦合的偏心半球阀可靠性分析
10
作者 朱鹏鹏 毕祯 +5 位作者 徐鹏 周盛华 陈长青 刘飞飞 陈强 梁培 《机床与液压》 北大核心 2025年第21期174-180,共7页
为应对现代工业领域中日益增长的高温高压工况需求,采用有限元方法,对偏心半球阀进行温度-力学耦合数值模拟,深入探讨高温条件下的固体力学特性。对阀门三维模型进行处理,随后,利用多物理场耦合技术,在标准环境温度(20℃)和高温工况(300... 为应对现代工业领域中日益增长的高温高压工况需求,采用有限元方法,对偏心半球阀进行温度-力学耦合数值模拟,深入探讨高温条件下的固体力学特性。对阀门三维模型进行处理,随后,利用多物理场耦合技术,在标准环境温度(20℃)和高温工况(300℃)下,对阀门整体及其核心部件的应力与应变进行多物理场耦合仿真分析。研究结果显示:在标准环境温度下,阀门的最大应力为243 MPa,最大变形量为0.087 mm;而在高温条件下,最大应力增至244 MPa,最大变形量为0.094 mm。与相关材料标准进行对比验证后发现,变形量处于可接受范围内,但在设计压力作用下,阀门内流道的部分应力超过了允许值。将材料替换为17-4PH之后,阀门满足相关的性能标准。还通过一系列温度条件下应力与应变的综合分析,拟合出应力与变形随温度变化的规律曲线,为偏心半球阀在高温工况下的应力-应变分析提供了参考,并为进一步的优化提供支持。 展开更多
关键词 偏心半球阀 有限元分析 热固耦合 应力场 优化设计
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T-H-M耦合作用下CO_(2)地质封存盖层密闭性微观评价方法
11
作者 赫文豪 吴承宇 +4 位作者 钱硕 王海柱 李雪 刘利 张润青 《华南师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期31-42,共12页
盖层密闭性对于实现碳封存技术具有重要意义,但其对CO_(2)的封闭能力受到热-流-固多物理场耦合作用从而产生相应变化。为明晰盖层中CO_(2)吸附运移微观作用机理,采用分子模拟方法(巨正则蒙特卡罗模拟、分子动力学模拟),建立热-流-固多... 盖层密闭性对于实现碳封存技术具有重要意义,但其对CO_(2)的封闭能力受到热-流-固多物理场耦合作用从而产生相应变化。为明晰盖层中CO_(2)吸附运移微观作用机理,采用分子模拟方法(巨正则蒙特卡罗模拟、分子动力学模拟),建立热-流-固多物理场耦合作用下盖层纳米级孔喉CO_(2)微观吸附运移模型,探究地层温度、地层压力及地层孔喉尺寸对CO_(2)吸附-运移特性影响规律。结果表明:CO_(2)在盖层中的运移渗透效果受热-流-固等多物理场影响,随着温度的升高和压强的降低,CO_(2)在纳米孔孔喉中的吸附量呈非线性下降。当温度从300 K上升至600 K,纳米孔喉对CO_(2)吸附量与吸附热降幅分别达71.4%和54.1%;当压力从1 MPa上升至60 MPa,相应吸附量由0.197 mmol/g升高至5.818 mmol/g,吸附热增长85.8%;同时,孔喉尺寸的增大使CO_(2)吸附量增加,但其与壁面反应吸附热降低。该研究可为CO_(2)地质埋存在盖层密闭性微观评价方法和CO_(2)封存场地选址提供理论依据和方法支撑。 展开更多
关键词 盖层密闭性 运移特性 分子模拟 热-流-固 多物理场
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冷-热循环温度下桥梁能量排桩热-力响应特性现场试验与数值模拟
12
作者 吴迪 陈嵘 +3 位作者 孔纲强 牛庚 缪玉松 王振兴 《岩土力学》 北大核心 2025年第11期3649-3660,共12页
将桥梁排桩与能量桩相结合构成桥梁能量排桩,可利用浅层地热能在冬夏季分别进行桥面除冰和桥面降温,同时还能支撑桥梁荷载。通过开展现场试验,研究了冷-热循环下桥梁能量排桩的热-力响应特性,揭示了桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作... 将桥梁排桩与能量桩相结合构成桥梁能量排桩,可利用浅层地热能在冬夏季分别进行桥面除冰和桥面降温,同时还能支撑桥梁荷载。通过开展现场试验,研究了冷-热循环下桥梁能量排桩的热-力响应特性,揭示了桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作用机制。将考虑桩-土界面循环剪切特性的界面模型在有限元软件中进行二次开发,建立了桥梁能量排桩热-力耦合数值模型,进一步探究了桩顶荷载和冷-热循环联合作用下桥梁能量排桩长期沉降特性及产生机制。研究表明,桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作用会造成荷载重分布,导致桥梁能量排桩顶部受到较强约束作用而产生较大热应力,可达桩体最大热应力的80%(约为1.1 MPa);承台的附加应力最大可达3.75 MPa,超过了C30混凝土抗拉强度。当桩顶荷载较大时,随着冷-热循环次数的增加,桥梁能量排桩逐渐产生长期沉降并呈负指数增长,这一现象可归因于施加桩顶荷载会导致桩-土界面的力学性能接近极限状态,极限状态下桩-土界面循环剪切容易产生塑性剪切位移,最终导致桥梁能量排桩长期沉降的产生。 展开更多
关键词 桥梁能量排桩 热-力响应特性 冷-热循环 现场试验 数值模拟
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电梯块式制动器热结构耦合仿真及寿命预测
13
作者 李武 路明雪 +4 位作者 周晓峰 侯巍 胡明 王文斌 林青云 《机电工程》 北大核心 2025年第7期1358-1366,共9页
针对电梯制动器在交变热循环应力作用下易发生疲劳失效,从而导致制动器使用寿命降低的问题,以电梯块式制动器为研究对象,对制动器紧急制停时的能量转化进行了理论推导、仿真分析。首先,利用制动轮和闸瓦摩擦片的接触区域将电梯的机械能... 针对电梯制动器在交变热循环应力作用下易发生疲劳失效,从而导致制动器使用寿命降低的问题,以电梯块式制动器为研究对象,对制动器紧急制停时的能量转化进行了理论推导、仿真分析。首先,利用制动轮和闸瓦摩擦片的接触区域将电梯的机械能转化为热能,依靠相关介质将温度以热量的形式散发,采用理论推导对制动器摩擦接触区域进行了理论建模;然后,利用Abaqus对制动器温度场和应力场变化规律进行了分析,研究了制动轮轴向、径向及周向的应力场和温度场分布规律,确定了制动器易发生热疲劳的危险部位;最后,基于Manson-Coffin对紧急工况下的制动轮进行了寿命预测,确定了制动轮与闸瓦接触表面温度场和应力场变化规律对制动器制动性能的影响。研究结果表明:制动轮和闸瓦摩擦片间的接触压力分布不均匀,温度场和应力场存在较强耦合,且最大等效应力出现在制动轮与闸瓦接触区域。 展开更多
关键词 块式制动器 紧急制动 热机耦合 热疲劳寿命 制动轮温度场分布 应力分布特性
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大体积混凝土冷却水管布置优化与参数分析 被引量：3
14
作者 郑豪杰 梁思明 +3 位作者 李雁 蒲万里 冯晋豫 戴北冰 《铁道建筑》 北大核心 2025年第3期139-144,共6页
大体积混凝土结构现场监测侧重结构温升值和里表温差,而对降温速率重视不足。一旦降温速率控制不当,可能导致早期结构开裂。本文以珠海隧道大体积混凝土底板为对象开展热力耦合分析,对冷却管排列方式进行优化设计,并对冷却水温、水流量... 大体积混凝土结构现场监测侧重结构温升值和里表温差,而对降温速率重视不足。一旦降温速率控制不当,可能导致早期结构开裂。本文以珠海隧道大体积混凝土底板为对象开展热力耦合分析,对冷却管排列方式进行优化设计,并对冷却水温、水流量、冷却管管径等因素开展敏感性分析。结果表明:当冷却管采取环形或交叉方式布置时,大体积混凝土结构的降温速率均可控制在2℃/d以内。冷却水流量对结构降温效果的影响较为显著,水流量越大温度峰值越低,但降温速率过快会增大结构的最大拉应力,实际施工过程中可在养护初期通大流量冷却水,达到温度峰值后减小冷却水流量。冷却水温的选取也需兼顾降温和拉应力之间的平衡。冷却水管管径对降温效果影响较小,选择内管径为25~30 mm的冷却水管可以兼顾控制成本和保持结构整体性。 展开更多
关键词 大体积混凝土 数值模拟 温度场 冷却水管 降温速率 热力耦合分析
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服役工况载荷谱下发动机涡轮叶片的热机械疲劳寿命预测
15
作者 杨文军 李思成 +2 位作者 金星卓 李集辰 高继然 《沈阳航空航天大学学报》 2025年第5期20-29,共10页
为解决复杂多场耦合服役工况下涡轮叶片的热机械疲劳损伤问题,基于发动机服役工况载荷谱,结合改进的Morrow低周疲劳损伤和蠕变损伤模型,进行发动机涡轮叶片的热机械疲劳寿命预测。首先,考虑叶栅间的转静干涉效应,完成了涡轮叶片的三维... 为解决复杂多场耦合服役工况下涡轮叶片的热机械疲劳损伤问题,基于发动机服役工况载荷谱,结合改进的Morrow低周疲劳损伤和蠕变损伤模型,进行发动机涡轮叶片的热机械疲劳寿命预测。首先,考虑叶栅间的转静干涉效应,完成了涡轮叶片的三维流场建模与多场耦合仿真。然后,基于服役工况载荷谱下和多场耦合响应特性,确定了涡轮叶片疲劳损伤关键考核位置。其次,利用改进的Morrow低周疲劳损伤模型,并与传统模型和试验结果进行了比较检验。最后,根据线性累积损伤准则及Morrow低周疲劳损伤和L-M蠕变损伤,预测了服役工况下涡轮叶片的热机械疲劳寿命。结果表明,数值仿真计算结果与试验数据吻合良好,验证了涡轮叶片三维非定常流场模拟和改进Morrow低周疲劳损伤模型的准确性。在服役工况发动机载荷谱和多场耦合作用下,考虑Morrow低周疲劳损伤和L-M蠕变损伤,涡轮叶片的热机械疲劳寿命为6.028×10^(3) h,最小寿命区域位于进气口叶根前缘考核位置A,此处为涡轮叶片的重点检修部位,可为复杂服役工况涡轮叶片的热机械疲劳寿命预测提供理论参考和依据。 展开更多
关键词 涡轮叶片 服役工况 载荷谱 多场耦合 热机械疲劳 寿命预测
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废弃矿井氢储能硐室热-流-固耦合响应特征研究
16
作者 刘瑞 周舒威 +3 位作者 秦世康 徐英俊 何修涵 冯建业 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期454-466,共13页
对废弃矿井进行改造用于压氢储能,可实现废弃资源的利用和氢气的大规模安全存储。建立废弃矿井压氢储能热-流-固耦合分析理论框架,通过已有解析解对数值模型进行验证,针对某矿废弃矿井进行三维建模研究,并对其压氢储能过程中的热-流-固... 对废弃矿井进行改造用于压氢储能,可实现废弃资源的利用和氢气的大规模安全存储。建立废弃矿井压氢储能热-流-固耦合分析理论框架,通过已有解析解对数值模型进行验证,针对某矿废弃矿井进行三维建模研究,并对其压氢储能过程中的热-流-固响应特征及损伤特性进行分析。研究结果表明:所建立的废弃矿井压氢储能热-流-固耦合理论框架可精细化表征压氢储能硐室的多场耦合响应;进行改造后的废弃矿井硐室极限存储压力明显高于未改造废弃矿井的极限压力;由于巷道围岩受锚杆索支护影响,硐室岩石表面的损伤整体呈现斑点状;储能硐室围岩塑性区发育方向向下;硐室内表面位移同时向径向和环向发展,在裂纹萌生时发生张拉裂纹、剪切裂纹和扭转裂纹;在联络巷和大巷交界处存在较大温度梯度和气体压力梯度,温度梯度波动范围较小,约为1 m;大巷温度梯度为-25.8~48.8 K/m,联络巷温度梯度为-22.8~43.8 K/m;气体压力梯度约为2 000 Pa/m,其影响范围较大,约为7.5 m。 展开更多
关键词 压氢储能硐室 热-流-固耦合 废弃矿井 响应特征 相场法
原文传递
基于岩石学与热-动力学的有利储层分布预测——以莺歌海盆地海口29区三亚组为例
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作者 谢晓军 白海强 +9 位作者 熊连桥 武爱俊 唐武 刘子玉 李鑫 肖伶俐 王柯 陈莹 王诗琪 于进鑫 《中国海上油气》 北大核心 2025年第5期38-49,共12页
莺歌海盆地海口29区深层天然气勘探潜力巨大,钻井揭示三亚组整体以低孔低渗为主,但局部发育渗透率大于1 mD的有利储层,有利储层主控因素及分布预测是亟需解决的关键难题。通过铸体薄片、扫描电镜、流体包裹体均一温度等分析测试,开展海... 莺歌海盆地海口29区深层天然气勘探潜力巨大,钻井揭示三亚组整体以低孔低渗为主,但局部发育渗透率大于1 mD的有利储层,有利储层主控因素及分布预测是亟需解决的关键难题。通过铸体薄片、扫描电镜、流体包裹体均一温度等分析测试,开展海口29区三亚组储层定量表征和有利储层主控因素分析,引入热-动力学新方法预测有利储层分布。结果显示:①海口29区三亚组储层以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主;以中—低孔、低—特低渗为主,局部发育渗透率大于1 mD的有利储层;②受沉积和成岩协同共控,粗粒砂岩在酸性流体的作用下发生溶蚀形成有利储层,是有利储层形成的主要原因;③通过长石等易溶矿物溶蚀反应的热力学、动力学分析识别了易溶区与强溶区,并结合粗粒砂体分布预测了研究区三亚组Ⅰ、Ⅱ两类有利储层发育区,面积分别为19.9 km^(2)、16.7 km^(2)。研究表明,基于热-动力学的有利储层分布预测技术在少井区油气勘探中具有较好的应用效果,为深层油气勘探提供了较好的技术支撑,该研究可为中国近海其他少井区深层有利储层分布预测提供借鉴。 展开更多
关键词 三亚组 莺歌海盆地 热-动力学 储层分布预测 温压场 易溶矿物 溶蚀速率
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铝电解槽三维电热场的ANSYS分析 被引量：24
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作者 罗海岩 陆继东 +1 位作者 黄来 吴君棋 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期4-6,共3页
利用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型 .针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型 .在此基础上对其温度... 利用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型 .针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型 .在此基础上对其温度场和电场进行了三维耦合计算 .为铝电解槽的优化设计提供了准确。 展开更多
关键词 ANSYS 铝电解槽 电热场 有限单元法 有限元分析 三维耦合计算 温度场 电场
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110kV高压电力电缆中间接头电场—温度场的仿真分析 被引量：27
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作者 吴畏 汪沨 +1 位作者 黄智伟 王轶群 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第8期15-17,21,共4页
为研究运行中的电缆接头内部电场分布情况,改善绝缘性能,对电缆接头电场与温度场进行了仿真研究。在综合分析电缆接头内部热源的基础上,从介质损耗基本公式出发,建立基于等效电容的电场—温度场耦合分析的数值计算公式。采用有限元分析... 为研究运行中的电缆接头内部电场分布情况,改善绝缘性能,对电缆接头电场与温度场进行了仿真研究。在综合分析电缆接头内部热源的基础上,从介质损耗基本公式出发,建立基于等效电容的电场—温度场耦合分析的数值计算公式。采用有限元分析软件——ANSYS对110 kV电缆中间接头进行了电场和温度场的仿真,分析了110 kV电缆中间接头在正常工作、绝缘层出现老化和绝缘层中存在杂质时的温度场和电场分布特性。研究表明:对于运行中的电缆接头,在有些情况下,由于绝缘材料老化与杂质的影响可导致接头内部温度升高,使得结构内部电场分布特性偏离结构原有的设计电场,严重时可导致产品发生热击穿或电击穿。 展开更多
关键词 110kV电力电缆中间接头 电场-温度场 耦合关系 环境温度
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激光航海惯性组件温度场与热变形有限元模拟 被引量：6
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作者 于旭东 魏国 +3 位作者 张鹏飞 王宇 汤建勋 龙兴武 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1154-1160,共7页
激光捷联惯性组件是航海惯性导航系统的核心部件,惯性组件的温度变化直接影响系统的导航精度。本文利用ANSYS模拟了激光捷联惯性组件的温度场、热应力场和热变形。首先介绍了我们设计的激光捷联惯性组件的结构特征,建立了有限元模型,然... 激光捷联惯性组件是航海惯性导航系统的核心部件,惯性组件的温度变化直接影响系统的导航精度。本文利用ANSYS模拟了激光捷联惯性组件的温度场、热应力场和热变形。首先介绍了我们设计的激光捷联惯性组件的结构特征,建立了有限元模型,然后详细介绍了有限元分析中边界条件的处理及换热系数的计算方法,最后给出了激光捷联惯性组件的稳态温度场、瞬态温度场分布情况。实验测试结果与仿真分析结果吻合,计算误差小于2%。利用热-结构耦合法仿真分析了激光捷联惯性组件的热应力场和热变形情况。本文的研究结果可以为激光航海捷联惯性组件温度补偿中测温点的选取、捷联惯导系统变温过程中的标定、惯性组件的热设计以及进一步优化设计等提供参考依据。 展开更多
关键词 激光捷联惯性组件 温度场 热应力场 热变形 有限元
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