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基于卡箍式柔性管接头的钢管端部成形工艺研究及模具优化设计
1
作者 张红兵 王督 马鑫宇 《热加工工艺》 北大核心 2026年第3期189-194,200,共7页
针对卡箍式柔性管接头在实际使用过程中需要焊接的问题,提出一种无缝钢管端部成形工艺,将卡箍式柔性管接头需要焊接的管端凸台直接用无缝钢管镦锻成形,经计算发现初始模具无法1次镦锻成形。对其成形过程用有限元软件Deform-3D进行模拟,... 针对卡箍式柔性管接头在实际使用过程中需要焊接的问题,提出一种无缝钢管端部成形工艺,将卡箍式柔性管接头需要焊接的管端凸台直接用无缝钢管镦锻成形,经计算发现初始模具无法1次镦锻成形。对其成形过程用有限元软件Deform-3D进行模拟,发现无缝钢管端部刚开始产生变形时初始模具没有起到限制作用,导致无缝钢管端部内壁产生凹陷,在后续镦锻过程中,金属向内流动从而产生折叠缝隙,最终影响成形品质。凸模在镦锻时挤压无缝钢管内壁,使过渡圆角处的金属向前移动,最终形成凸起,造成应力集中现象,其最大应力值为938.39 MPa。为解决上述问题,给凸模底部端面增加斜面,进行先扩孔再加厚的成形工艺,同时将凸模芯轴改为具有锥度的芯轴,此外在凹模与无缝钢管接触的拐角处增加倒角,以便于金属流动成形。优化后的模具,改变了金属的流动,解决了无缝钢管端部产生折叠缝隙和无缝钢管内壁凸起的同时减少了模具的载荷,且发现凸模底部斜度的增大会减小凸模扩大无缝钢管内径过程的整体载荷,增大其最终成形载荷。 展开更多
关键词 无缝钢管 管端成形 金属流向 模具载荷 模具优化
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超深井气举管柱力学动态响应及失效风险评价
2
作者 邓宽海 王俊杰 +6 位作者 叶富铭 杨刘 姚明远 Sinan Ihsan AL-Shaibani 曾德智 张敬逸 刘乔平 《天然气工业》 北大核心 2026年第2期113-123,共11页
超深井通常伴随高温、高压及高含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质的环境,套管在长期服役过程中有可能受到不同程度的腐蚀损伤,其气举过程因温度、压力波动与腐蚀损伤耦合作用易导致油套管柱失效,需要建立一套综合考虑多相流瞬态压力、腐... 超深井通常伴随高温、高压及高含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质的环境,套管在长期服役过程中有可能受到不同程度的腐蚀损伤,其气举过程因温度、压力波动与腐蚀损伤耦合作用易导致油套管柱失效,需要建立一套综合考虑多相流瞬态压力、腐蚀缺陷及非线性力学行为的管柱安全评价方法。为此,采用有限体积法建立包含气举流态、井筒结构、流体参数及封隔器泄漏的气举瞬态多相流模型,结合非线性有限元法构建了基于风险点压力分布的腐蚀套管三维力学模型,进而形成了气举过程中腐蚀套管安全评价图版,并结合环空动态压力建立了系统性的风险评价方法。研究结果表明:①开始注气及气举过程中环空最大压力位于封隔器上方(井深6213.78 m),达86.5 MPa;停止注气后环空最大压力转移至油管鞋处(井深6401.9 m),分别为83.4 MPa(积液未排完)与60.9 MPa(积液排完)。②在温度为156℃,腐蚀半径为0.5~4.5 mm,环空压力为55~110 MPa的条件下,腐蚀半径与环空压力增大均会增加H140套管安全风险,其中环空压力的影响更为突出,实际作业中应重点监测其波动情况。③所构建的安全评价图版与风险评价方法可有效评估不同气举阶段及地层压力衰减程度下在役腐蚀套管的安全系数。结论认为,该项研究成果为超深井气举过程工艺参数优化及管柱风险评价提供了依据。 展开更多
关键词 超深井 气举 管柱力学 动态响应 多相流模拟 动态压力 安全评价 评价方法
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内燃叉车整车热管理系统一维/三维联合仿真及优化试验研究
3
作者 郭微 唐景春 +2 位作者 吴鑫 孙东方 童有为 《机电工程》 北大核心 2026年第1期176-184,共9页
针对内燃叉车整车热管理技术问题,以额定起重量为3.5 t的内燃叉车为研究对象,应用理论分析与试验相结合的研究方法,基于一维仿真软件AMESim与三维仿真软件STAR-CCM+,搭建了一维/三维弱耦合仿真模型,分析了发动机散热器、传动油冷器和液... 针对内燃叉车整车热管理技术问题,以额定起重量为3.5 t的内燃叉车为研究对象,应用理论分析与试验相结合的研究方法,基于一维仿真软件AMESim与三维仿真软件STAR-CCM+,搭建了一维/三维弱耦合仿真模型,分析了发动机散热器、传动油冷器和液压油冷器的冷却性能,并提出了优化方案。首先,基于AMESim一维仿真软件和STAR-CCM+三维仿真软件,选择了一维/三维弱耦合联合仿真方式,构建了联合仿真模型;然后,选择VDI 2198循环工况作为叉车性能测试的行驶工况,完整展示了叉车的各部分性能,并以此对仿真模型进行了实验验证;最后,通过仿真分析了发动机散热器、液压油冷器和传动油冷器的进、出口温度,研究了散热器流动形式、散热器管道数对其冷却性能的影响,提出了发动机散热器和液压油冷器的空间布置型式优化方案,提高了整车热管理系统的冷却性能。研究结果表明:优化后的整车热管理系统,发动机散热器进口温度最大值降低了6.54℃,最小值降低了6.29℃;液压油冷器进口温度最大值降低了7.87℃,最小值降低了7.67℃;在相同条件下,双流程散热器比单流程散热器的冷却性能更好。发动机散热器与液压油冷器的空间布置型式为串联,其可以提高发动机的冷却性能。 展开更多
关键词 自动式装卸车 弱耦合 流动形式 管道数 AMESIM STAR-CCM+
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粘弹性流体突扩管流噪声降噪机理研究
4
作者 宋凯耀 靳国永 +1 位作者 叶天贵 刘志刚 《船舶力学》 北大核心 2026年第1期147-158,共12页
针对突扩管管内流噪声降噪问题,本文研究了粘弹性流体在突扩管内的流噪声特性,并揭示了其降噪机理。通过将表面活性剂与水混合,可以得到粘弹性流体,以此控制突扩管内流噪声。基于具有佩特林近似的有限可延展非线性弹性(FENE-P)本构模型... 针对突扩管管内流噪声降噪问题,本文研究了粘弹性流体在突扩管内的流噪声特性,并揭示了其降噪机理。通过将表面活性剂与水混合,可以得到粘弹性流体,以此控制突扩管内流噪声。基于具有佩特林近似的有限可延展非线性弹性(FENE-P)本构模型,利用Fluent的UDF将其植入N-S方程,结合大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings方法,对雷诺数为8000、最大聚合物拉伸长度为10、魏森贝格数(We)为0.1至12条件下的突扩管内粘弹性流体流噪声进行计算分析。结果表明:当We到达一定值后,粘弹性流体能够使流场流动趋于稳定,延后涡在管内突扩段的产生位置,从而抑制大涡的发展与形成,降低低频噪声,并且能够显著降低管路内部及管壁处脉动压力和脉动速度,从声源处降低流噪声;随着We的升高,降噪效果增强,降噪频率范围提升,然而,当We超过一定数值后降噪效果将达到阈值。 展开更多
关键词 粘弹性流体 流噪声 突扩管 降噪
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尾砂胶结充填管道不满管流输送规律及其工程适应性分析
5
作者 杨凯 史采星 +2 位作者 郭利杰 许文远 黎梦圆 《有色金属(矿山部分)》 2026年第2期152-158,共7页
为解决采矿充填输送过程中的不满管问题,提升管路满管输送的稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,系统研究不满管流的形成机制及调控途径。通过构建简化输送模型并引入伯努利方程,推导出不满管判别公式,明确了充填流量、管道布... 为解决采矿充填输送过程中的不满管问题,提升管路满管输送的稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,系统研究不满管流的形成机制及调控途径。通过构建简化输送模型并引入伯努利方程,推导出不满管判别公式,明确了充填流量、管道布置和浆体性质等关键影响因素。在此基础上,建立CFD数值模拟系统,对不同管径和浓度条件下的速度场与压力场演化过程进行可视化分析。结果表明,管径减小或浓度升高均可显著提高满管高度,抑制气相区扩展。结合某铅锌矿实际工况,进一步优化了充填系统参数配置,为工程实践提供了参考。 展开更多
关键词 充填输送 充填料浆 不满管流 数值模拟 管道设计
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二回路冷却系统通海管路-艇体流固耦合噪声特性分析
6
作者 王文博 向阳 贾泽坤 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第2期255-263,共9页
为探究二回路冷却系统中管路支撑刚度对通海管路流噪声和流致振动噪声的影响规律,本文以二回路冷却系统流体及通海管路-艇体简化模型为研究对象,基于双向流固耦合方法计算了4种管路支撑刚度下通海管路的流场及艇体的振动响应,在此基础上... 为探究二回路冷却系统中管路支撑刚度对通海管路流噪声和流致振动噪声的影响规律,本文以二回路冷却系统流体及通海管路-艇体简化模型为研究对象,基于双向流固耦合方法计算了4种管路支撑刚度下通海管路的流场及艇体的振动响应,在此基础上,以管路流场脉动压力和艇体振动数据作为激励源,结合声学边界元法计算并分析了通海管路的流噪声和艇体流致振动噪声。研究结果表明:通海管路流噪声随着管路支撑刚度的增加而逐渐减小;降低通海口附近管路的支撑刚度无法有效抑制艇体的流致振动噪声,并易增加二回路冷却系统的总体声辐射;靠近通海口管段处的管路支撑应使用支撑刚度较大的连接方式。 展开更多
关键词 二回路冷却系统 通海管路 艇体 流固耦合 自流循环 流噪声 流致振动噪声 管路支撑
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复杂管道流量测量系统的优化设计
7
作者 蒋少玖 杨贺贺 +3 位作者 张璐 张乐 张东 杨树坤 《化工自动化及仪表》 2026年第1期48-53,共6页
基于超声波时差法,优化设计一种流量测量系统,用于测量内衬橡胶管道的流量。流量标定与检定测试结果表明:测量系统在120℃高温环境下可稳定可靠工作;在0~300 m^(3)/d流量测量范围内,检定值相较于标准值最大引用误差为2.38%,可达到测量... 基于超声波时差法,优化设计一种流量测量系统,用于测量内衬橡胶管道的流量。流量标定与检定测试结果表明:测量系统在120℃高温环境下可稳定可靠工作;在0~300 m^(3)/d流量测量范围内,检定值相较于标准值最大引用误差为2.38%,可达到测量准确度2.5等级。 展开更多
关键词 超声波时差法 流量测量系统 衬胶管道 优化设计
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连接软管管径对小型分置式压缩制冷循环系统制冷性能的影响
8
作者 胡仁东 张明 +4 位作者 刘浩 代明昊 程翱翔 丁东旭 吕祺 《暖通空调》 2026年第2期77-81,8,共6页
在实际应用场景中,鉴于安装空间狭窄、设备布局紧凑等现实条件,小型压缩制冷循环系统需要按零部件的功能进行分置安装。本文开展了不同管径连接软管的流动阻力试验研究,分析了不同压缩机转速和制冷剂充注量下不同管径连接软管对系统制... 在实际应用场景中,鉴于安装空间狭窄、设备布局紧凑等现实条件,小型压缩制冷循环系统需要按零部件的功能进行分置安装。本文开展了不同管径连接软管的流动阻力试验研究,分析了不同压缩机转速和制冷剂充注量下不同管径连接软管对系统制冷量和COP的影响。结果显示:连接软管管径≥6 mm时,在相同充注量下,系统制冷量和COP与光滑铜管系统基本持平或更高,可以替代光滑铜管,实现快速连接并解决安装空间受限、焊接操作不便的问题。 展开更多
关键词 分置式 压缩制冷 连接软管 管径 制冷性能 流动阻力 转速 充注量
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出口节流管道液氧激冷过程的沸腾转换特性
9
作者 秦文静 张家奇 +1 位作者 陈厚伶 陈兰伟 《国防科技大学学报》 北大核心 2026年第1期58-68,共11页
为研究液体火箭发动机主阀下游的管道-喷注器部件液氧激冷过程,将该部件简化为出口节流管道,开展了高(3750 kg·m^(-2)·s^(-1))、低(1800 kg·m^(-2)·s^(-1))两个质量通量的试验。根据试验结果,绘制了激冷过程中管内... 为研究液体火箭发动机主阀下游的管道-喷注器部件液氧激冷过程,将该部件简化为出口节流管道,开展了高(3750 kg·m^(-2)·s^(-1))、低(1800 kg·m^(-2)·s^(-1))两个质量通量的试验。根据试验结果,绘制了激冷过程中管内流体的流型发展图并进行分析,还开展了对莱顿弗罗斯特点对流传热系数(h_(LFP))的拟合。得到如下结论:管内液体再润湿包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种模式,分别受端部润湿面(入口和出口润湿面)、中部润湿面和液体高压充填控制;试验工况下管道前1/4段的再润湿始终为模式Ⅰ;管道中后段的再润湿模式随压强增大发生改变,压强小于1.181 MPa时为Ⅰ或Ⅱ,压强大于等于1.181 MPa时,低流量下转为Ⅰ、高流量下转为Ⅲ;使用半经验公式拟合0.15 m、0.30 m截面上4个测点的h_(LFP),误差小于34.2%。 展开更多
关键词 低温推进剂 管道激冷 气液两相流 沸腾转换
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酸性气流量测量对克劳斯工艺控制的影响
10
作者 王楚 《仪表技术》 2026年第1期82-86,共5页
在硫黄回收装置中,酸性气流量的稳定测量是克劳斯工艺串级控制的关键环节,其准确性直接影响硫回收效率及排放控制。针对某公司14万t/a硫黄装置中存在的酸性气流量测量波动大、控制回路无法自动投用的问题,通过分析超声波流量计的测量原... 在硫黄回收装置中,酸性气流量的稳定测量是克劳斯工艺串级控制的关键环节,其准确性直接影响硫回收效率及排放控制。针对某公司14万t/a硫黄装置中存在的酸性气流量测量波动大、控制回路无法自动投用的问题,通过分析超声波流量计的测量原理及其影响因素,对比不同规模装置的设计方案,指出了原有装置存在直管段长度不足、流场不稳定等设计缺陷,并提出了两种优化方案:一是在新建装置中增加进料管线前后直管段长度,二是在现有装置中改用多声道超声波流量计。实践应用表明,优化后酸性气流量测量平稳度显著提升,配风控制回路可实现自动运行,装置自控率与运行稳定性得到了提高。该研究提出的优化方案,可为同类装置的流量测量改造提供技术参考。 展开更多
关键词 克劳斯工艺 酸性气流量 超声波流量计 直管段 自动控制
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长距离管套管流态固化土填注施工的监督管理
11
作者 顾俐格 《山西建筑》 2026年第4期176-179,共4页
在城市地下空间高密度开发的背景下,采用“管套管”结构进行管线非开挖保护已成为常态。流态固化土凭借其高流动性、自密实性成为此类工程的关键填充材料,但其在超长距离、窄间隙工况下的施工质量高度依赖精细化过程控制。以新建沪渝蓉... 在城市地下空间高密度开发的背景下,采用“管套管”结构进行管线非开挖保护已成为常态。流态固化土凭借其高流动性、自密实性成为此类工程的关键填充材料,但其在超长距离、窄间隙工况下的施工质量高度依赖精细化过程控制。以新建沪渝蓉沿江高铁富长路节点原水及污水管迁改工程(最大填充517 m,最小间隙135 mm)为研究对象,针对此类隐蔽工程的特点,构建了一套以施工过程为核心、以风险防控为主线的监督体系。监督工作强调对施工关键环节的动态管控,明确了以扩展度、泌水率为核心的材料性能监督底线,重点建立了抗浮控制“三级防控”的实时监测与预警干预机制、基于密度控制的泌水动态调控方法,以及分层填注工艺纪律的监督程序。通过融合材料性能验证、过程参数监控、多元实体检测与完整过程记录,形成了“过程决定质量”的隐蔽工程质量保障闭环。工程实践表明,该体系有效保障了填充密实度不小于95%、零安全事故的目标,为类似复杂地下填充工程的监督工作提供了系统化、可操作的技术与管理范式。 展开更多
关键词 流态固化土 管套管填注 施工过程监督 抗浮控制 泌水调控 隐蔽工程
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散粮管道旋流气力输送流场特性研究 被引量：1
12
作者 杨磊 王龙 +2 位作者 张永宇 李颍鹏 徐雪萌 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第1期99-104,137,共7页
针对旋流气力输送气固多相流场相间作用复杂,缺乏相关流场理论及起旋技术与装备研究等问题,开展散粮水平直管旋流气力输送特性研究。设计导流叶片式起旋器产生旋流场,为维持旋流输送,设计侧向补气继旋装置。搭建试验平台,以小麦颗粒为... 针对旋流气力输送气固多相流场相间作用复杂,缺乏相关流场理论及起旋技术与装备研究等问题,开展散粮水平直管旋流气力输送特性研究。设计导流叶片式起旋器产生旋流场,为维持旋流输送,设计侧向补气继旋装置。搭建试验平台,以小麦颗粒为试验材料,开展针对旋流纯流场与两相流场特性试验研究。结果表明,在旋流纯流场中,入口风速为15~20 m/s时,系统静压损失最小,旋进距离最远;在加入小麦颗粒的两相流场中,入口风速为20 m/s时,旋流管内颗粒分布均匀,静压标准差最小,输送过程更加平稳;散粮旋流气力输送继旋试验中,当主管风速度为20 m/s,补气管风速度为60 m/s,主管与辅管夹角为45°时,流场输送效果较好,系统能耗较小。验证导流叶片式起旋器和侧向补气继续装置设计的合理性。 展开更多
关键词 散粮 水平直管 旋流 气力输送
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体内融合热管的通风刹车盘传热数值计算 被引量：1
13
作者 夏侯国伟 王瑞麒 +4 位作者 乔妮 刘豪 龙葵 顾小松 穆康 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第1期211-220,共10页
为强化现有通风刹车盘(VBD)的散热,防止其发生热衰退,提高车辆的刹车安全性,提出了一种体内融合整体热管的新型通风刹车盘,即热管盘(HPD);为检验HPD的传热性能及其改进效果,在相同工况的条件下对HPD、VBD进行了基于FLUENT的详细的传热... 为强化现有通风刹车盘(VBD)的散热,防止其发生热衰退,提高车辆的刹车安全性,提出了一种体内融合整体热管的新型通风刹车盘,即热管盘(HPD);为检验HPD的传热性能及其改进效果,在相同工况的条件下对HPD、VBD进行了基于FLUENT的详细的传热数值模拟计算,通过数值计算探究了HPD的传热性能与3个影响因素,即充液率、热流密度、转速的内在关系,并将HPD、VBD的传热性能进行对比。研究结果表明:HPD的最佳充液率在小热流密度下(不大于4700 W·m^(-2))为35%,在大热流密度下(大于4700 W·m^(-2))为40%;HPD的热阻会随热流密度增加而下降,随转速的升高而增加;HPD传热效果较VBD有显著提升,譬如在充液率为35%、转速为23.1 rad·s^(-1)、热流密度为5839 W·m^(-2)时,HPD的盘面平均温度及盘面最高温度较VBD可分别下降49和53 K,同时热阻可降低28%;HPD的盘面平均温度偏差虽略高于VBD,但因其强大的散热能力,HPD的局部超温反而得到改善;HPD联通空间设置的承压块保证了其结构强度和承压能力,且其预测失效循环次数较VBD还可增加269次。可见,提出的新型热管盘从强化传热着手,可明显降低其工作温度,从而提高通风刹车盘的寿命与刹车安全性。 展开更多
关键词 汽车工程 通风刹车盘 数值模拟 热管 两相流 传热
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浮式生产储卸船放空管路流致噪声数值模拟研究
14
作者 张哲 安晨 +2 位作者 王笑 王振刚 罗佳琪 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第6期70-76,83,共8页
紧急泄压工况下,浮式生产储卸船放空管路中大流量天然气流经减压装置产生的高压力差引起强烈流致噪声,声致振动是放空管路的主要失效原因之一。为探究放空管路内流致噪声产生机理及其特性,基于计算流体力学(CFD)和气动声学理论,采用数... 紧急泄压工况下,浮式生产储卸船放空管路中大流量天然气流经减压装置产生的高压力差引起强烈流致噪声,声致振动是放空管路的主要失效原因之一。为探究放空管路内流致噪声产生机理及其特性,基于计算流体力学(CFD)和气动声学理论,采用数值模拟方法研究放空管路内部流场分布和噪声特性。在流场方面,获得流场稳态流动的压力和速度分布以及瞬态流动的涡旋分布;在噪声方面,获得声功率级分布和噪声频率特性,并分析不同压力差对声功率级的影响。根据数值模拟的分析及结论可以对放空管路流动参数设计进行改进,避免过高压降产生高声功率级,从而避免管路声致振动。 展开更多
关键词 声学 放空管路 流致噪声 数值模拟 流场特性 噪声特性
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变径管内流噪声特性及优化研究
15
作者 谈明高 王昊晨 +3 位作者 刘厚林 吴登昊 吴江海 吴贤芳 《流体机械》 北大核心 2025年第6期104-110,共7页
为探究变径管内流噪声特性,采用大涡模拟(LES)耦合Smagorinsky亚格子模型对变径管内流场进行非定常数值模拟,结合脉动压力分析管内声源强度分布,利用Lighthill声比拟理论提取声源,进而通过声学有限元方法计算变径管内声场,并通过试验对... 为探究变径管内流噪声特性,采用大涡模拟(LES)耦合Smagorinsky亚格子模型对变径管内流场进行非定常数值模拟,结合脉动压力分析管内声源强度分布,利用Lighthill声比拟理论提取声源,进而通过声学有限元方法计算变径管内声场,并通过试验对比验证数值计算方法的可靠性。以总声压级(OSPL)作为优化评判标准,采用双曲线结构对变径管进行结构优化。结果表明:该计算方法能有效预测管道内流噪声,与试验结果的相对误差在3%以内;变径管内的压力脉动强度峰值集中于进口与出口变径处,其脉动压力均方根(Cp,RMS)最大值分别为0.086 3和0.083 1;变径处、出口及进口的总声压级依次为138.07 dB,135.48 dB,134.35 dB;双曲线结构显著降低了变径处的压力脉动及管内流动噪声,进口、变径处及出口的流噪声总声压级分别降低7.37%,8.85%和8.23%。研究为变径管的结构优化设计提供了理论参考。 展开更多
关键词 变径管 内流噪声 脉动压力 双曲线优化结构 降噪优化 计算声学
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基于正交试验的采空区注氮参数优化及应用 被引量：2
16
作者 刘健 罗勇 《山西大同大学学报(自然科学版)》 2025年第1期99-104,共6页
为有效解决青东煤矿854工作面采空区自然发火的问题,本文基于现场实测与正交试验的方法并采用fluent数值模拟软件进行采空区注氮参数优化。根据束管装置测定“三带”范围,研究注氮位置、注氮流量及埋管深度三因素以及所选因素的三个水... 为有效解决青东煤矿854工作面采空区自然发火的问题,本文基于现场实测与正交试验的方法并采用fluent数值模拟软件进行采空区注氮参数优化。根据束管装置测定“三带”范围,研究注氮位置、注氮流量及埋管深度三因素以及所选因素的三个水平并进行正交试验,通过数值模拟软件及后处理软件将采空区三带氧气分布云图以及采空区三带分布面积占比作为评估指标。研究结果表明:当注氮位置距工作面50 m、注氮流量为1000 m^(3)·h^(-1)、埋管深度为30 m时,采空区防灭火效果最好。本研究可为后续研究矿井采空区防灭火提供思路与参考。 展开更多
关键词 正交试验 注氮位置 注氮流量 埋管距离 数值模拟
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大位移钻井岩屑运移与钻柱力学作用机理与模型
17
作者 高德利 赵军 黄文君 《天然气工业》 北大核心 2025年第11期1-13,共13页
大位移井是经济高效开发海洋、山地等复杂环境油气资源的先进井型,但大位移井钻井长期面临摩阻扭矩高和井眼清洁难这两大挑战,而现有研究通常将钻柱力学和井眼清洁视为两个相对独立的问题,难以充分揭示钻柱与岩屑之间的复杂相互作用机... 大位移井是经济高效开发海洋、山地等复杂环境油气资源的先进井型,但大位移井钻井长期面临摩阻扭矩高和井眼清洁难这两大挑战,而现有研究通常将钻柱力学和井眼清洁视为两个相对独立的问题,难以充分揭示钻柱与岩屑之间的复杂相互作用机理。为此,研究中引入搅动扩散因子和钻柱-岩屑接触应力作为量化指标,构建了综合考虑钻柱力学行为与岩屑运移过程的耦合力学模型,然后结合颗粒力学分析与数值模拟,提出了岩屑运移流型在全悬浮流、两层流和三层流之间动态转换的临界条件,形成了大位移井钻进岩屑运移相态图版,并揭示了流型转换过程中存在的延迟效应,最后给出了相应的钻井参数优化建议。研究结果表明:①ø311.2 mm井眼岩屑运移以三层流为主,井眼清洁差导致钻柱阻卡频繁,ø235.0 mm井眼多为两层流和全悬浮流,井眼清洁效果较好,平均无因次岩屑床高度仅3.58%;②排量、机械钻速和转速的变化共同影响井眼清洁程度与岩屑引起的扭矩损失,三者对钻柱受力与岩屑运移存在相互影响;③相对于单钻井参数优化,多钻井参数协同优化可获得更好的井眼清洁和降摩减扭效果。结论认为,建立的钻柱力学与岩屑运移相互作用耦合模型可解释地面扭矩异常变化,形成的岩屑运移相图及参数优化方案,可为大位移井安全高效钻井提供理论依据与方法支撑。 展开更多
关键词 大位移井 钻柱力学 岩屑运移 管柱阻卡 摩阻扭矩 钻柱与岩屑相互作用 流型分析 钻井参数优化
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壁面剪切流亚临界转捩的-1/2标度律与鞍结点分岔机制
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作者 陶建军 关家顺 张林森 《气体物理》 2025年第6期92-100,共9页
管流、槽流等壁面剪切流的亚临界转捩过程常常以局地湍流结构为先导。通过直接数值模拟与流体动力学分析,讨论了二维槽流、方管管流和圆管管流亚临界转捩特征结构寿命的统计特性,发现其转捩动力学过程存在共性,低于临界值时转捩特征结... 管流、槽流等壁面剪切流的亚临界转捩过程常常以局地湍流结构为先导。通过直接数值模拟与流体动力学分析,讨论了二维槽流、方管管流和圆管管流亚临界转捩特征结构寿命的统计特性,发现其转捩动力学过程存在共性,低于临界值时转捩特征结构的寿命随Reynolds数存在-1/2标度律。通过提出保形近似并将其应用于扰动动能方程,推导出了控制转捩的鞍结点分岔类方程,从而可从理论上预测3种流动的临界Reynolds数,预测值同各自的数值模拟结果相符,而低Reynolds数的-1/2标度律正是由鞍结点分岔在亚临界区的临界慢化现象决定的。 展开更多
关键词 亚临界转捩 槽流 管流 标度律 鞍结点分岔 临界Reynolds数
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多层砂土渗透破坏过程试验分析 被引量：1
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作者 樊赟赟 吴秀杰 张放 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第3期389-397,共9页
【目的】渗透破坏严重威胁工程安全,研究多层砂土渗透破坏过程对于灾害预测与优化防治工程具有重要的现实意义。由于目前对多层砂土渗透破坏过程的研究仍不够深入,拟采用试验方法对多层砂土渗透破坏过程开展研究,旨在得到砂土层排布顺... 【目的】渗透破坏严重威胁工程安全,研究多层砂土渗透破坏过程对于灾害预测与优化防治工程具有重要的现实意义。由于目前对多层砂土渗透破坏过程的研究仍不够深入,拟采用试验方法对多层砂土渗透破坏过程开展研究,旨在得到砂土层排布顺序对渗透破坏形成条件、破坏形式及水砂运移过程的影响规律,并进一步分析多层砂土渗透破坏的形成机理以及水砂两相的运移特征。【方法】采用自主研发的水砂两相高速渗流试验设备对多层砂土渗透破坏过程进行室内试验研究,并提出了水砂分离的渗透破坏试验方法。通过对不同砂层排列下的试样进行渗透破坏试验,测定了多层砂土渗透破坏的发生条件和破坏形式,并在水砂两相流过程中揭示水砂运移特征。【结果】多层砂土的砂层分布会对渗透破坏的形式和条件产生影响。粒径较小的砂层承受较大的局部水力梯度,当其与下游砂层粒径差别较大时,临界水力梯度较小。当各砂层按粒径由细到粗顺序排列时,试样具有反滤特性,此时临界水力梯度较大。多层砂土的砂层分布会对渗透破坏的水砂运移流量产生影响。缺乏下游砂层保护的细砂层可能会发生流土破坏,在渗流发展过程中迅速形成较大的涌砂量。在细砂层下游设有保护砂层时,涌砂量则会明显减少。多层砂土的砂层分布会对水砂运移流量过程产生影响。在多层砂土管涌过程中,砂土结构逐渐被破坏,流量随之增加。水砂流量过程曲线因砂层的压缩和膨胀交替而呈现规律性的波动变化。【结论】在合理反滤设置下的多层砂土能承受较大水力梯度。细砂层相比其他砂层承担更大的水力梯度,在缺乏下游砂层保护时易发生流土破坏,在下游保护砂层粒径较大时易发生管涌破坏。流土发生时会迅速产生较大的涌砂量,管涌发生时水砂两相流过程呈现规律性波动变化,所得到的渗透破坏临界条件及水砂运移过程数据可作为进一步试验研究及数值模拟正确性验证的参考。 展开更多
关键词 多层砂土 渗透破坏 水砂两相流 水力梯度 流土破坏 管涌破坏 水砂运移特征 涌砂量
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基于动态事件触发的混输管道严重段塞流控制
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作者 康朝海 花伟翔 +3 位作者 任伟建 王树峰 张永丰 霍凤财 《吉林大学学报(信息科学版)》 2025年第3期557-564,共8页
针对海底混输水平管-下倾管-立管系统严重段塞流控制中通讯条件受限的问题,提出了一种基于动态事件触发(DET:Dynamic Event Triggering)的模型预测控制(MPC:Model Predictive Control)策略。首先,描述段塞流产生的原因和过程,并分析了... 针对海底混输水平管-下倾管-立管系统严重段塞流控制中通讯条件受限的问题,提出了一种基于动态事件触发(DET:Dynamic Event Triggering)的模型预测控制(MPC:Model Predictive Control)策略。首先,描述段塞流产生的原因和过程,并分析了用于控制的简化模型。其次,设计一种基于预测值与实际值偏差的动态事件触发机制,实时监测系统的运行状态并调节事件触发条件,以提高系统的稳态性能和降低触发频率。最后,进行实验对比分析。结果表明,所提方法在保证控制性能的基础上能有效降低系统触发频率,与小开度阀门相比,石油潜在产量增加了约2.8%。 展开更多
关键词 水平管-下倾管-立管系统 严重段塞流 事件触发 模型预测控制
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