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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
1
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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变径管内流噪声特性及优化研究
2
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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散粮管道旋流气力输送流场特性研究
3
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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基于动态事件触发的混输管道严重段塞流控制
4
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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偏心渐缩管和弯管对泵站进水管道流态的影响研究 被引量：1
5
作者 李晓超 高志锴 +5 位作者 谢敏萍 李晓鹤 罗毅 唐华林 林晓恒 李君 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期103-114,共12页
为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方... 为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方案进行了数值模拟,并通过评价函数对典型断面的进水管道流场进行了流态分析。对比分析方案1—5发现:偏心渐缩管长度的改变对进水管道水力损失及出口断面处的水流速度分布均匀度和速度加权平均角的影响较大,且偏心渐缩管长度分别为600、700、800 mm时进水管道水流的整体水力特性较好。对方案6—14的计算分析发现:弯管角度的变化主要对弯管段水流流态产生影响,对其他部位的水流扰动不大。进一步结合评价函数图,得出结论:①弯管角度越大,水流过渡越平稳,水力损失越小;弯管角度越小,则水力损失越大。②偏心渐缩管长度越长,出口断面水流速度分布均匀度和速度加权平均角的值越大,整流效果越好,但水力损失也越大;偏心渐缩管长度越短,整流效果越差。 展开更多
关键词 泵站 弯管 偏心渐缩管 进水流态 数值模拟
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阻隔器对多口径玄武岩纤维排水管转捩流演化机制影响研究
6
作者 郭俊利 赵川 +4 位作者 张鑫 姜国新 黄盛俊 麻泽龙 庄春义 《水利与建筑工程学报》 2025年第5期9-16,171,共9页
多口径玄武岩纤维排水管的过水能力受流态演变影响显著,而阻隔器的存在会进一步改变流态演化机制。现有研究对阻隔器作用下流态转捩特性仍缺乏系统认知,限制了管道设计的进一步优化。基于三维数值模拟方法,研究含阻隔器的多口径玄武岩... 多口径玄武岩纤维排水管的过水能力受流态演变影响显著,而阻隔器的存在会进一步改变流态演化机制。现有研究对阻隔器作用下流态转捩特性仍缺乏系统认知,限制了管道设计的进一步优化。基于三维数值模拟方法,研究含阻隔器的多口径玄武岩纤维排水管道在雷诺数(Re)范围1.0×10^(3)~1.68×10^(6)内的流动特性,重点分析阻隔器对转捩路径及机制的影响。计算结果表明:阻隔器使流态演化呈现分叉序列,首次Hopf分叉临界雷诺数位于2.3×10^(3)~4×10^(3)之间,随Re增大,流态从周期流过渡至混沌流;与无阻隔器工况相比,阻隔器将首次Hopf分叉临界雷诺数提高,并显著抑制非定常流的波动幅值(降幅达35%),同时优化主侧管汇流区流场结构。研究揭示了阻隔器对多口径排水管转捩流的调控机制,其显著影响排水管的转捩过程。 展开更多
关键词 多口径玄武岩纤维排水管 阻隔器 数值模拟 转捩流 演化机制
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某350 MW汽轮机机组振动故障诊断及处理
7
作者 吴攀 袁超 +2 位作者 何东 刘方俊 张杰 《东方汽轮机》 2025年第1期66-69,共4页
某350 MW汽轮机组在精益检修后高中压模块出现不稳定的波动,发电机氢气冷却水管也出现振动大的问题。通过对振动数据的分析可知,高中压模块不稳定振动为汽流激振现象,通过阀序实验确定最优阀序并更换阀序,结合油温油压调整后,消除了汽... 某350 MW汽轮机组在精益检修后高中压模块出现不稳定的波动,发电机氢气冷却水管也出现振动大的问题。通过对振动数据的分析可知,高中压模块不稳定振动为汽流激振现象,通过阀序实验确定最优阀序并更换阀序,结合油温油压调整后,消除了汽流激振现象。通过增设膨胀节,扩孔处理了发电机氢冷器水管振动大问题。 展开更多
关键词 汽轮机 汽流激振 氢冷器水管 振动
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光纤激光器冷却结构设计及数值仿真分析
8
作者 吕坤鹏 陈露 +4 位作者 李松山 朱辰 唐晓军 王钢 王文涛 《低温与超导》 北大核心 2025年第8期86-90,共5页
在外场复杂环境使用场景下,高功率光纤激光器间歇性短时间出光时产生大量的热量,由此引发的冷却问题已成为制约光纤激光器安全运行及轻量化小型化发展的重要瓶颈。针对2 kW级间歇性工作的小型光激纤光器,设计了一种集成热管和密集翅片... 在外场复杂环境使用场景下,高功率光纤激光器间歇性短时间出光时产生大量的热量,由此引发的冷却问题已成为制约光纤激光器安全运行及轻量化小型化发展的重要瓶颈。针对2 kW级间歇性工作的小型光激纤光器,设计了一种集成热管和密集翅片阵列的贯穿式冷却结构,通过理论计算确定了冷却结构中风扇和肋片的参数,并基于有限容积法的数值传热学理论对该冷却结构进行了数值仿真分析,得到了激光器中二极管泵浦源和光纤组件的温度随时间变化的规律。结果表明,在该冷却结构下激光器按照给定的工作模式连续完成4次出光循环时,内部温度场即可达到动态稳定状态,研究为下一步冷却结构的优化提供了数据依据。 展开更多
关键词 光纤激光器 热管 流动 有限容积法 数值分析 传热
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多层砂土渗透破坏过程试验分析
9
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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间断式改进暗管排水流量的计算方法 被引量：1
10
作者 金铭锐 陶园 +1 位作者 王少丽 管孝艳 《水利学报》 北大核心 2025年第2期205-215,共11页
为应对涝渍灾害频发、耕地资源紧缺的问题,提出一种排水流量较大、占用耕地较少的间断式改进暗管排水结构。一般常规暗管渗流可以简化为二维计算,但间断式改进暗管在排水过程中存在柱体砂滤料的三维绕流,形成相对复杂的空间渗流结构。... 为应对涝渍灾害频发、耕地资源紧缺的问题,提出一种排水流量较大、占用耕地较少的间断式改进暗管排水结构。一般常规暗管渗流可以简化为二维计算,但间断式改进暗管在排水过程中存在柱体砂滤料的三维绕流,形成相对复杂的空间渗流结构。基于沙金煊的非完整井排水流量公式和常用的暗管排水流量计算公式,提出地表无积水情况下间断式改进暗管排水流量的简化计算方法,结合田间试验和HYDRUS数值模拟进行验证,并分析排水过程中各部分流量占比。结果表明,提出的间断式改进暗管排水流量的理论计算方法合理可行,间断式改进暗管排水流量的理论计算值与田间试验实测值、模拟值的平均相对误差分别为6.97%和-2.84%;随排水时间增加柱体砂滤料内部排水流量占总流量比值逐渐下降,柱体砂滤料外部进水流量占总流量比值不断增加;柱体砂滤料越高,其内部排水持续时间越长;柱体砂滤料布设间距越小,其内部排水与外部进水流量之和占总流量比值越大;间断式改进暗管排水流量计算方法在壤土、粉土中均适用。研究结果可为丰富农田排水理论和暗管工程建设提供思路与参考。 展开更多
关键词 间断式改进暗管排水 柱体砂滤料 排水流量 HYDRUS
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城市隧道盾构废弃泥浆长距离管道输送技术研究
11
作者 田久晖 程华强 +2 位作者 王费新 刘汨莎 刘功勋 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期179-185,共7页
为解决城市隧道盾构废弃泥浆就地脱水场地受限、运输车直接外运成本高等问题,以武汉两湖隧道工程为例,研究长距离管道输送方案的可行性。首先进行室内试验和现场数据收集,对比分析并推荐高精度摩阻损失计算公式,基于能耗分析,推荐浆体... 为解决城市隧道盾构废弃泥浆就地脱水场地受限、运输车直接外运成本高等问题,以武汉两湖隧道工程为例,研究长距离管道输送方案的可行性。首先进行室内试验和现场数据收集,对比分析并推荐高精度摩阻损失计算公式,基于能耗分析,推荐浆体输送密度;在此基础上,提出长距离管道输送船舶配置方案,计算理论产量,优化推荐施工参数,并进行方案论证。研究表明:1)盾构废弃泥浆输送阻力分析计算应考虑泥浆流变特性的影响,较高输送密度有利于降低输送能耗;2)盾构废弃泥浆采用长距离管道输送方案具工程可实施性,多泵接力输送方案可满足本工程盾构废弃泥浆的外运需求;3)选取合理的施工参数,可在保证废弃泥浆输送产量的同时,有效降低施工能耗,扩展输送系统工程适应能力,提升综合施工效率。 展开更多
关键词 盾构隧道 废弃泥浆 管流 摩阻损失 单位能耗 接力泵
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基于多指标正交优化的航煤沉降罐卸油管结构设计
12
作者 穆林 赵鑫 +2 位作者 尚妍 浦航 东明 《热科学与技术》 北大核心 2025年第2期196-208,共13页
在卸油作业过程中,传统卸油直管会对航煤沉降罐罐底区域产生强烈的冲击,从而发生杂质起悬运动,严重影响煤油质量。采用新型多孔扩径卸油管,与传统卸油直管进行对比研究,得出了两种不同结构形式卸油管间的罐底区域煤油速度场、湍动能、... 在卸油作业过程中,传统卸油直管会对航煤沉降罐罐底区域产生强烈的冲击,从而发生杂质起悬运动,严重影响煤油质量。采用新型多孔扩径卸油管,与传统卸油直管进行对比研究,得出了两种不同结构形式卸油管间的罐底区域煤油速度场、湍动能、最大水相体积分数分布规律差异。通过多指标正交试验方法对多孔扩径卸油管结构参数进行优化,得到的最优方案为卸油管中心线距罐底高度h=550mm,扩径管段管径d=200mm,末端出流孔半径r=70mm,末端出流孔间距s=170mm。经过优化后的多孔扩径卸油管对罐底区域煤油的扰动大幅降低。研究结论可为新建或已投产航煤沉降罐内卸油管结构设计及后续升级安装提供理论参考。 展开更多
关键词 航煤 卸油管 流场分布 正交试验 多参数优化
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负压取样过程钻杆转速对煤屑-气流动特性的影响研究
13
作者 张宏图 甄泽栋 +1 位作者 李博涛 张欧娅 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页
为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离... 为探究负压取样过程中钻杆内煤屑-气流动特性,采用计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟法探讨钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑输送过程中气固流动速度分布及煤屑输送效率的影响特征。结果表明:钻杆内气流最大轴向速度随着输送距离的增加而逐渐减小并趋于稳定,最大切向速度迅速衰减并消失;钻杆转速增加时,气流最大轴向速度变化不大,最大切向速度显著增加;随着钻杆转速增加,煤屑螺旋流更加明显,旋流区距离变长,悬浮区距离变短;进入钻杆的煤屑数量减少,5 m/s速度以上的煤屑分布增多且分散;转动时钻杆内部实际固气比小于设定值,煤屑输送效率随转速的提高先增后减。 展开更多
关键词 负压取样 钻杆转速 煤屑 流动特性 计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合模拟
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基于增量学习的储气库井底压力快速计算方法 被引量：2
14
作者 郭海伟 《断块油气田》 北大核心 2025年第2期292-299,共8页
针对储气库井底压力预测的效率和精度问题,文中创新地提出了一种基于增量学习的井底压力快速计算方法。该方法首先构建垂直管流方程,深入分析注气、采气和关井3种不同工况下决定井底压力计算准确性的关键因素。随后,运用极致梯度提升(XG... 针对储气库井底压力预测的效率和精度问题,文中创新地提出了一种基于增量学习的井底压力快速计算方法。该方法首先构建垂直管流方程,深入分析注气、采气和关井3种不同工况下决定井底压力计算准确性的关键因素。随后,运用极致梯度提升(XGBoost)模型融合了这3种状态下的传统理论计算方法,形成了一个综合性的机器学习模型。通过增量学习策略,并结合实际测量的井底压力数据对模型进行了优化。该方法在计算速度上远超传统技术,能够实时处理井口压力和流量数据,模拟了一个虚拟的井下永久压力计,大幅减少了测压成本。在中原油田卫11储气库的注采井中进行了验证。该方法成功构建了一个融合数据和传统理论的井底压力综合计算代理模型,显著提升了预测的效率和精确度。 展开更多
关键词 增量学习 垂直管流 井底压力 储气库 极致梯度提升
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地下水渗流对深井换热器取热性能的影响:超长重力热管与同轴套管系统的比较研究
15
作者 李志斌 黄文博 +2 位作者 陈娟雯 郭剑 蒋方明 《新能源进展》 北大核心 2025年第3期267-276,共10页
作为一种井下换热器,超长重力热管的采热性能与地下传热特性密切相关,而与之相关的大部分研究仅考虑岩层中的热传导且均采用二维轴对称模型。建立一个三维数值模型,模拟地热资源中存在含水层并有渗流时超长重力热管的采热性能,对影响系... 作为一种井下换热器,超长重力热管的采热性能与地下传热特性密切相关,而与之相关的大部分研究仅考虑岩层中的热传导且均采用二维轴对称模型。建立一个三维数值模型,模拟地热资源中存在含水层并有渗流时超长重力热管的采热性能,对影响系统的主要参数如地下水流速、含水层厚度以及含水层位置进行研究,并与同条件下同轴套管式井下换热器地热系统进行对比。结果表明:当地下存在含水层且有渗流时,大的渗流速度可为井下换热器壁面提供更高的温度边界,进而提高系统的采热率;含水层厚度的增大能够有效增加井下换热器的对流换热面积,从而提高井下换热器的采热性能;由于地温条件,含水层位置越靠近地底,井下换热器的采热性能越好;与同轴套管相比,在相同的地温条件下,超长重力热管具有更好的均温性能,采热率更高,且超长重力热管在运行过程中不消耗泵功,因此在地热能高效开采方面优势明显。 展开更多
关键词 超长重力热管 含水层 地下水渗流 井下换热器
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支管布置方式对输水系统水力过渡过程的影响
16
作者 李琳 张绮萱 +1 位作者 张鲁国 李刚 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第10期88-96,共9页
采用Bently Hammer软件分析了事故工况运行条件下奇台高压自流输水工程5种不同支管布置方案下的水力过渡过程。结果表明,在符合支管额定供水量的前提下,小管径支管并联布置代替单根大管径支管输水,能有效减少水锤波在管内反射、叠加次数... 采用Bently Hammer软件分析了事故工况运行条件下奇台高压自流输水工程5种不同支管布置方案下的水力过渡过程。结果表明,在符合支管额定供水量的前提下,小管径支管并联布置代替单根大管径支管输水,能有效减少水锤波在管内反射、叠加次数,降低输水系统水锤压力,缩短压力波动时长。并联支管数从2根增至5根的过程中,最危险事故工况下主管、支管内最大水锤压力相较于单根大管径输水方案最大减幅为10.32%和48.75%;各事故工况下主、支管管内压力波动时长最大减小了63.16%和46.15%,同时消除管线负压力水头防护负压力水锤。研究发现当支管与支管连接位置处主管管径比值(β)满足0.12<β<0.28区间时,能稳定输水系统水力过渡过程又兼具经济实用性。 展开更多
关键词 重力流输水 并联布置 支管 水力过渡过程 数值模拟
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基于集总参数模型的天然气管道动态仿真
17
作者 王力 王寿喜 +2 位作者 李嘉浩 王勇 全青 《化学工程》 北大核心 2025年第1期66-71,83,共7页
为解决天然气管道仿真传统数值模型受管长离散尺寸约束,导致计算效率低的问题,采用Lanczos积分法对管道流动非线性偏微分方程积分,推导建立集总参数模型。针对模型中的时间常微分项,使用有限差分离散化及Newton-Raphson方法数值求解,实... 为解决天然气管道仿真传统数值模型受管长离散尺寸约束,导致计算效率低的问题,采用Lanczos积分法对管道流动非线性偏微分方程积分,推导建立集总参数模型。针对模型中的时间常微分项,使用有限差分离散化及Newton-Raphson方法数值求解,实现管道流动动态仿真。与商业软件Pipeline Studio、有限差分和特征线方法相比较,数值研究了模型的仿真精度和速度。结果表明:集总参数模型的仿真压力和流量平均相对误差分别为0.04%和1.37%,仿真精度与有限差分方法相当,其仿真速度是有限差分方法的20.53倍;不同管道长度(5—400 km)和时间步长(1—30 min)条件下,模型均稳定收敛。由于受积分截断误差的影响,模型仿真精度随单根管道长度增加而下降。为保证仿真精度,模型存在适用单根管道长度上限。建立的集总参数模型,在满足仿真精度的同时,显著地提高了仿真速度。所得结论为将模型推广应用于大规模天然气管网提供理论基础和支撑。 展开更多
关键词 天然气 管道流动 集总参数 模型 Newton-Raphson算法 动态仿真
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进水管结构对循环水圆形养殖池流场影响及试验
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作者 朱明 齐悦颖 +3 位作者 万鹏 范豪 雷翔 汪荣 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期187-198,F0003,共13页
循环水养殖系统中,养殖池的进水管结构会影响养殖池内的进水状态及水体流场分布,同时影响鱼类的生长及残饵粪便等悬浮颗粒物的排出。为了探索不同进水管结构对圆形养殖池内流场分布的影响规律,确定进水管的结构参数,该研究借助于计算流... 循环水养殖系统中,养殖池的进水管结构会影响养殖池内的进水状态及水体流场分布,同时影响鱼类的生长及残饵粪便等悬浮颗粒物的排出。为了探索不同进水管结构对圆形养殖池内流场分布的影响规律,确定进水管的结构参数,该研究借助于计算流体力学软件建立了圆形养殖池的数值模型,通过仿真分析了不同进水管数量、射流角度及射流孔数量对圆形养殖池内的流场均匀性的影响,以速度分布均匀系数U50为评价指标对圆形养殖池内的流场均匀性进行评价,采用正交试验对圆形养殖池进水管结构的最佳参数进行优化;按照最优进水管结构参数构建了循环水养殖系统开展大口黑鲈养殖试验,对养殖过程中的水质变化以及大口黑鲈的生长指标变化进行检测,对养殖系统的流场及进水管最优结构参数进行验证。试验结果表明:当圆形养殖池配置3根进水管、且进水管成120°布置、单根进水管上的射流孔数量为6、进水管射流角度为45°时,圆形养殖池内的流场分布最为均匀;在0.1 m/s流速下,3组不同密度的大口黑鲈养殖池内亚硝酸盐氮的浓度小于等于0.2 mg/L、氨氮的浓度小于等于0.3 mg/L,水体的浊度值均低于0.3 NTU(nephelometric turbidity unit);3组密度养殖池内大口黑鲈样本的饵料系数最低为1.06,体质量增长率最高为161.03%,存活率最高为100%。该研究表明优化进水管结构有助于在圆形养殖池内形成均匀、稳定的流场,有利于悬浮颗粒物的排出及大口黑鲈的生长,可为循环水养殖系统进水管结构设计提供一定理论指导。 展开更多
关键词 试验 流场分布 循环水养殖 进水管结构 仿真分析
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环状冷媒水管网控制策略模拟分析
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作者 舒星宇 彭诗曼 +3 位作者 周炫 马军 徐新华 谢军龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期107-112,共6页
为了深入理解船舶冷媒水管网系统在更多运行条件下的性能以及控制策略的特性,基于在FloMASTER中搭建的冷媒水管网数值模型,进行了末端变流量PID控制策略及泵支路压差旁通PID控制策略的模拟分析。对末端变流量控制策略进行模拟,结果表明... 为了深入理解船舶冷媒水管网系统在更多运行条件下的性能以及控制策略的特性,基于在FloMASTER中搭建的冷媒水管网数值模型,进行了末端变流量PID控制策略及泵支路压差旁通PID控制策略的模拟分析。对末端变流量控制策略进行模拟,结果表明采用末端变流量PID控制策略可以很好地控制末端的按需流量。多末端同时调节时,阀门控制会产生干涉现象,但各末端流量仍能很好控制。泵支路压差旁通控制策略模拟结果表明这种策略在维持系统流量和压差稳定性方面具有显著效果。研究结果为实际应用提供了理论依据和设计指导。 展开更多
关键词 环状冷媒水管网 变流量控制 压差旁通控制 控制干涉
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基于LES-Schumann的氢气与天然气掺混流动特性数值模拟
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作者 刘悦 吴群航 +4 位作者 田瑞超 许守武 李智伟 黄雷 彭浩平 《油气储运》 北大核心 2025年第2期175-183,共9页
[目的]天然气管道掺氢输送是目前氢能输送的主要方式,随着氢气的掺入,天然气管道内流体的黏度降低,导致湍流生成和发展变得更加复杂。[方法]为了准确预测氢气与天然气掺混后气体的流动特性,提出了一种将大涡模拟(Large Eddy Simulation,... [目的]天然气管道掺氢输送是目前氢能输送的主要方式,随着氢气的掺入,天然气管道内流体的黏度降低,导致湍流生成和发展变得更加复杂。[方法]为了准确预测氢气与天然气掺混后气体的流动特性,提出了一种将大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)与舒曼(Schumann)模型耦合的LES-Schumann模型。该模型采用LES分析大尺度涡流特征,同时用Schumann模型捕捉流动不稳定引起的小尺度湍流变化,从而弥补了LES在小尺度湍流建模中的不足。采用LES-Schumann模型对不同掺氢比下的管道混合气体流动特性进行研究,分析了密度、体积分数、湍流黏度、压力等参数的变化,探讨了掺氢比对气体流动、湍流特性及氢脆敏感性等方面的影响。[结果]LES-Schumann模型能够精确预测氢气与天然气掺混后气体的流动特性,其模拟结果与实验数据的平均误差仅为3.422%,验证了该模型在模拟氢气与天然气掺混流动中的高可靠性。随着掺氢比的增加,管道内混合气体的密度逐渐降低,氢气的体积分数增大,管道压力也显著上升,尤其在氢气与天然气的混合起始位置,湍流黏度达到最高值,湍流现象最为剧烈。掺氢比对掺混气体混合均匀性、氢脆敏感性系数的影响呈非线性变化。当掺氢比为20%时,气体混合均匀性最佳,其氢脆敏感性系数仅比掺氢比10%工况下增加0.41%,氢脆化风险较低;当掺氢比增至30%时,气体混合均匀性下降,氢脆化风险随之增加。[结论]LES-Schumann模型可用于预测不同掺氢比下氢气与天然气掺混后气体流动特性,揭示其氢脆化风险。20%的掺氢比能够保证氢气与天然气掺混均匀性最佳,并有效控制由氢气与天然气掺混引起的压力升高、湍流黏度增加及氢脆化风险等潜在问题。研究成果为掺氢天然气管道的优化设计与运行提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 掺氢天然气输送 大涡模拟 舒曼模型 T型管道 流动特性 掺氢比
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