三维颗粒离散元管域模型在渗流分析中的应用

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作者 童杰栋 叶子 +2 位作者 窦晓峰 石崇 邱烈望 《中国港湾建设》 2025年第6期10-16,24,共8页

面对工程分析对细观变化的需求增加,有限元连续介质方法对微观渗透破坏等难以表征,非连续数值方法普遍存在计算繁琐效率较低,难以满足工程计算需求。基于管域法采用三维离散元PFC建立三维管域渗流计算方法,从细观尺度揭示渗流在空间上... 面对工程分析对细观变化的需求增加,有限元连续介质方法对微观渗透破坏等难以表征,非连续数值方法普遍存在计算繁琐效率较低,难以满足工程计算需求。基于管域法采用三维离散元PFC建立三维管域渗流计算方法,从细观尺度揭示渗流在空间上的形态特征。验证试验结果表明:所建立的三维管域渗流计算方法计算精度可靠,满足工程需求;同时,参数敏感性分析表明渗流压力变化率与孔隙率呈正相关,而与黏滞系数呈负相关。研究成果可为细观尺度的渗流空间形态分析提供参考。 展开更多

关键词 管域法 三维离散元 渗流计算方法 渗流分析

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简谐激励下柔性卡箍支承管路系统响应 被引量：11

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作者 李占营 王建军 邱明星 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2705-2712,共8页

针对柔性卡箍支承航空发动机管路系统振动问题,研究了柔性卡箍的刚度特性及其对管路系统响应特性的影响。建立了包含管路和柔性卡箍的管路系统流固耦合有限元模型,给出了系统时域响应的Newmark积分方法。采用解析推导和试验测试两种方... 针对柔性卡箍支承航空发动机管路系统振动问题,研究了柔性卡箍的刚度特性及其对管路系统响应特性的影响。建立了包含管路和柔性卡箍的管路系统流固耦合有限元模型,给出了系统时域响应的Newmark积分方法。采用解析推导和试验测试两种方法对柔性卡箍刚度特性进行了研究,研究结果表明:柔性卡箍的刚度具有明显的分段线性特性。通过对基础简谐激励作用下管路系统时域受迫响应分析,研究了柔性卡箍支承刚度对系统非线性行为的影响。发现柔性卡箍刚度的不对称性较大时,系统的幅频响应特性曲线出现明显的非线性突跳现象;在特定频率范围,响应中存在激励频率的亚谐和超谐分量;随着流体流速和压力的增加,系统固有频率减小。 展开更多

关键词 柔性卡箍 管路系统 有限元法 时域响应 幅频响应特性

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流体管道流固耦合14方程频域传递矩阵法 被引量：10

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作者 李艳华 柳贡民 《船海工程》 2009年第5期106-111,共6页

考虑流体管道的体积力以及流体的横向惯量,忽略管道和流体之间的摩擦效应,导出流体管道流固耦合的14方程模型。利用拉氏变换,把时域方程变换到频域,对频域模型进行推导,方程化为12个一元四阶常微分和2个一元二阶常微分,变换后的方程可... 考虑流体管道的体积力以及流体的横向惯量,忽略管道和流体之间的摩擦效应,导出流体管道流固耦合的14方程模型。利用拉氏变换,把时域方程变换到频域,对频域模型进行推导,方程化为12个一元四阶常微分和2个一元二阶常微分,变换后的方程可以直接进行求解,得到简单直管的频域解析解。把管道始末端的坐标代入解析解,可得到管道始末端的关系,结合结点平衡条件,推导出多管段的频域传递矩阵法。对算例进行仿真计算和分析,并用实验结果来验证计算结果,验证模型和方法的正确性。 展开更多

关键词 流体管道 流固耦合 频域 传递矩阵法

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系泊浮体在浅水波浪中运动响应的计算研究 被引量：17

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作者 张炳夫 钱昆 《船海工程》 2010年第5期32-35,39,共5页

对于船舶在浅水中的运动和锚泊系统响应问题,使用时域方法计算一艘起重铺管船在浅水无航速系泊状态下在波浪中的运动响应。基于三维频域势流理论,应用SESAM软件计算浮体在规则波中的频域水动力参数及运动响应。通过频域到时域的转换方法... 对于船舶在浅水中的运动和锚泊系统响应问题,使用时域方法计算一艘起重铺管船在浅水无航速系泊状态下在波浪中的运动响应。基于三维频域势流理论,应用SESAM软件计算浮体在规则波中的频域水动力参数及运动响应。通过频域到时域的转换方法,得到浮体在时域中的水动力系数和不规则波的一阶与二阶波浪力。在时域内计算锚链拉力,再耦合数值求解浮体时域运动方程,得到其在不规则波中的运动时历。最后,采用本方法计算铺管驳船在多点系泊状态下,在浅水波浪中的6个自由度的运动响应和锚缆张力,并将计算结果与模型试验进行比较。分析表明本方法能够提供具有工程精度的船舶运动性能预报。 展开更多

关键词 频时转换 边界元 铺管驳船 多点系泊

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控制阀-输流管道系统传递矩阵建模与分析 被引量：2

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作者 徐丽 王雯 +3 位作者 傅卫平 李景伦 钟琼 张博 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第1期74-82,共9页

为了揭示控制阀-输流管道系统的流固耦合振动规律,研究了系统的传递矩阵模型建模方法。以一个带有单座式调节阀的固定-简支输流管道的振动分析为例,考虑调节阀内及管道内流固耦合作用,将控制阀阀体作为刚体,控制阀内部阀芯-阀杆-薄膜简... 为了揭示控制阀-输流管道系统的流固耦合振动规律,研究了系统的传递矩阵模型建模方法。以一个带有单座式调节阀的固定-简支输流管道的振动分析为例,考虑调节阀内及管道内流固耦合作用,将控制阀阀体作为刚体,控制阀内部阀芯-阀杆-薄膜简化为单自由度质量-弹簧-阻尼系统,输流管道简化为弹性连续梁模型,建立了基于线性假设的控制阀-输流管道流固耦合系统的传递矩阵模型。仿真分析了给定工况下系统的固有特性和稳态简谐时域和频域响应,证明了传递矩阵模型的有效性;同时,通过与单一控制阀模型和单一输流管道模型的仿真对比,揭示了控制阀与输流管道流固耦合相互作用对系统振动响应的影响规律。 展开更多

关键词 控制阀 输流管道 流固耦合 传递矩阵 振动

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内嵌管式围护结构的频域热特性 被引量：11

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作者 朱求源 徐新华 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期64-67,共4页

建立了内嵌管式围护结构的频域有限差分模型(FDFD模型),采用CFD的方法计算了该结构在时域内的传热特性并验证了FDFD模型的准确性.结果表明:两种模型都可以很好地分析该结构的动态传热特性,但FDFD模型的计算时间较CFD模型的计算时间少得... 建立了内嵌管式围护结构的频域有限差分模型(FDFD模型),采用CFD的方法计算了该结构在时域内的传热特性并验证了FDFD模型的准确性.结果表明:两种模型都可以很好地分析该结构的动态传热特性,但FDFD模型的计算时间较CFD模型的计算时间少得多.FDFD模型比CFD模型更直观,能直接反映频域热特性.进一步采用FDFD模型分析了该围护结构在不同频率外扰作用下的频域热特性. 展开更多

关键词 建筑节能 内嵌管式围护结构 频域热特性 频域有限差分法 频率外扰

原文传递

频域电磁法探测地下管网的理论、方法与技术 被引量：5

7

作者 张鸿升 《焦作工学院学报》 1997年第5期15-22,共8页

阐述了在磁偶极子作激发场源条件下，利用频率域电磁感应原理探测地下管网的有关理论、方法和技术。

关键词 频率域 电磁法 地下管网 管线异常 观测系统

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内嵌管式辐射地板的RC简化传热模型研究 被引量：4

8

作者 李安邦 徐新华 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期16-20,共5页

建立了内嵌管式辐射地板的简化RC(热阻热容)模型,包括混凝土层的5R2C模型(基模型)、上表面铺设层的2R1C模型以及绝热层的2R1C模型三个部分.混凝土层5R2C模型的参数通过建立的有限差分(FDFD)模型在频域进行辨识确定,地板上表面铺设层2R1... 建立了内嵌管式辐射地板的简化RC(热阻热容)模型,包括混凝土层的5R2C模型(基模型)、上表面铺设层的2R1C模型以及绝热层的2R1C模型三个部分.混凝土层5R2C模型的参数通过建立的有限差分(FDFD)模型在频域进行辨识确定,地板上表面铺设层2R1C模型和绝热层2R1C模型的参数可以直接根据地板上表面铺设层和绝热层的材料热物性直接计算.采用提出的内嵌管式辐射地板的简化RC模型建立方法,将辨识得到的混凝土层的5R2C模型作为基模型,当地板上表面铺设层和绝热层改变时可以快速准确地得到地板的简化RC模型.进一步建立了内嵌管式辐射地板的FDFD模型并将其作为参考模型,通过将参考模型及简化RC模型计算的频域热特性进行对比分析,结果表明所建立的简化RC模型有很好的准确性. 展开更多

关键词 内嵌管式辐射地板 简化传热模型 频域有限差分法 频域热特性 参数辨识

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倾斜管内汽水两相流动不稳定特性的数值分析 被引量：4

9

作者 辛亚飞 聂超 +3 位作者 毕凌峰 卿浩 杨浩昱 杨冬 《电力科技与环保》 2022年第3期195-201,共7页

为对倾斜管道内的流动不稳定特性进行研究,建立了适用于不同工况条件的数学模型和本构关系。以频域法为基础,对守恒方程进行小扰动线性化和拉氏变换可得到用于描述流体流动稳定性的传递函数。使用尼奎斯特稳定性判据,绘制不同工况参数... 为对倾斜管道内的流动不稳定特性进行研究,建立了适用于不同工况条件的数学模型和本构关系。以频域法为基础,对守恒方程进行小扰动线性化和拉氏变换可得到用于描述流体流动稳定性的传递函数。使用尼奎斯特稳定性判据,绘制不同工况参数下的尼奎斯特图来判断流动的稳定性。对线性化模型的可靠性进行验证,在可靠性验证的基础上,对各种工况参数下的流动不稳定性进行研究,得到不同工况下的流动不稳定边界图。验证结果表明:模型的计算结果与实验数据的误差在10%以内。增大质量流速使流体的进口和出口密度差减小,有利于流动的稳定;相反,增大对流体施加的热流密度,使流体的进口和出口密度差增大,不利于流动的稳定,因此临界热流密度随质量流速的增大而增大;增大入口节流系数,可以抑制入口处流量的脉动,有利于流动的稳定,但是临界入口节流系数随质量流速的增大而减小;此外,增大入口过冷度在所研究的参数范围内有利于流动的稳定,得到的热流密度和入口过冷度不稳定边界线是单调的。 展开更多

关键词 倾斜管道 流动不稳定性 频域法 传递函数 尼奎斯特图

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水压致裂起裂压力的细观离散元模拟及试验研究 被引量：7

10

作者 董琪 王媛 冯迪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3270-3280,共11页

水压致裂起裂压力的预测对于油气开采、地应力测量、水工结构物抗裂设计等具有重要的意义。采用颗粒离散元结合域-管道渗流模型的流固耦合非连续数值模拟方法,基于扩展前端法生成的含规则形状钻孔的颗粒体模型,对水压致裂的细观起裂过... 水压致裂起裂压力的预测对于油气开采、地应力测量、水工结构物抗裂设计等具有重要的意义。采用颗粒离散元结合域-管道渗流模型的流固耦合非连续数值模拟方法,基于扩展前端法生成的含规则形状钻孔的颗粒体模型,对水压致裂的细观起裂过程和起裂压力大小进行了定量模拟。结果表明,在消除了颗粒体中钻孔形状不规则性的基础上,钻孔壁的接触力链分布与理论解较为一致,拟合的离散元起裂压力公式也与理论解较为接近。进一步地,从颗粒材料受挤压时产生局部张拉力的角度解释了起裂压力拟合公式与理论解之间的差别。最后,设计了含预制钻孔的抗渗砂浆试块制备方法,对不同主应力组合下的起裂压力大小进行了真三轴室内试验,验证了离散元模拟结果的可靠性。 展开更多

关键词 水压致裂 离散单元法 起裂压力 域-管道渗流模型 室内试验

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频率域电磁法超深管道探测的应用及探讨 被引量：16

11

作者 钟梁 李孟龙 《工程地球物理学报》 2019年第4期530-537,共8页

随着非开挖管线施工技术的广泛应用,地下管道埋设深度越来越大,超深管道的探测逐渐成为城市物探的一个热点和难点。结合澳门某海底航油管道探测的实例,对频率域电磁法超深管道探测进行了分析探讨。本项目数据采集和拟合反演过程中有不... 随着非开挖管线施工技术的广泛应用,地下管道埋设深度越来越大,超深管道的探测逐渐成为城市物探的一个热点和难点。结合澳门某海底航油管道探测的实例,对频率域电磁法超深管道探测进行了分析探讨。本项目数据采集和拟合反演过程中有不少值得深入探讨的问题,如数据采集时为什么应该采集基本场的水平分量,采用拟合反演进行管道定深有什么步骤、要遵循什么原则才能取得可靠的成果等。针对本项目的特殊情况,探测过程中先后采用了感应激发法、单端充电法等不同激发方式,对采集到的数据进行拟合反演,最终成功实现了对目标管道的定位定深。 展开更多

关键词 频率域电磁法 超深管道 感应激发 单端充电 拟合反演

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U型埋管周围温度场的边界元区域分解算法 被引量：1

12

作者 何媛媛 李茂军 马健军 《重庆工学院学报（自然科学版）》 2008年第9期28-31,共4页

将U型垂直埋管地源热泵系统的稳态温度场分布归结为不同深度地层中分片常系数不连续介质的混合边值问题,应用基于边界元的非重叠型区域分解法把计算区域分解成2个子区域进行并行计算,在公共界面上满足温度和单位换热量的连续性.结果表明... 将U型垂直埋管地源热泵系统的稳态温度场分布归结为不同深度地层中分片常系数不连续介质的混合边值问题,应用基于边界元的非重叠型区域分解法把计算区域分解成2个子区域进行并行计算,在公共界面上满足温度和单位换热量的连续性.结果表明,对于土壤热源地下50m U型垂直埋管周围土壤的稳态温度场问题,其计算值与实验结果吻合良好,并进一步分析了不同土壤物性和不同回填材料对土壤温度分布的影响. 展开更多

关键词 U型垂直埋管地热源热泵 边界元 非重叠型区域分解法 并行计算

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