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关键词： 双球摆   数值模拟   微扰   近似解  

摘要： 在写出双球摆系统的运动学方程后,通过借助数值模拟技术对其运动规律进行分析,指出了两道高考模拟试题中存在的情境设计错误;进一步探究双球摆在平衡位置微扰规律,给出了理论上的近似解.

关键词： 上覆岩层   来压步距   数值模拟   沿空掘巷  

摘要： 山东赵楼煤矿5311工作面平均埋深超过800 m,煤层厚度为7.3 m。煤层上方发育多层厚砂岩,单层厚度均超过10 m,其在回采及沿空掘巷过程中的运动特性可能影响工作面的正常回采以及沿空煤巷与煤柱的稳定性。研究基于“传递岩梁”理论与数值模拟方法,对工作面直接顶初次来压步距、基本顶的初次来压步距、周期来压步距及覆岩运移规律进行了分析,并采用“极限平衡理论”预测了采空区边缘顶板的侧向断裂位置。通过研究可得工作面的初次来压步距为28~30 m,周期来压步距为12~15 m;5311工作面开采后,上覆岩层的侧向断裂位置距离采空区侧煤壁为3.9 m;煤层上方直接顶及基本顶岩层能够及时进入塑性状态并产生破断,且破断步距较小,未出现大面积悬顶现象,沿空掘巷应力较小。

关键词： 镍基高温合金   电弧熔丝增材制造   热处理   数值模拟   双丝焊接  

摘要： 增材制造技术是制造业信息化、数字化、智能化的重要组成内容,而电弧熔丝增材技术在镍基高温合金成形中具有显著的优势。从金属增材制造技术分类、发展历程、标准规范、技术原理等方面,对比分析了不同增材制造技术的优势与局限。重点介绍了镍基高温合金电弧熔丝增材制造工艺过程,从电弧增材工艺、增材件的后热处理和增材成形数值模拟三个方面介绍镍基高温合金电弧增材的优势与存在的问题。总结镍基高温合金电弧增材技术在现阶段的应用情况,通过对熔滴过渡进行改善,使熔滴更加平稳过渡来获得高质量的成形件;将双丝焊接应用于增材制造,提高了增材制造的生产效率;通过后热处理的工艺,有效降低镍基高温合金增材件的残余应力并改善微观组织,提高力学性能;利用数值模拟更加精确地分析逐层沉积过程中熔滴过渡和温度场变化,来控制镍基高温合金增材件的凝固过程的晶粒变化和元素偏析。

关键词： 超临界二氧化碳   向心透平   流热耦合   数值模拟  

摘要： 为探究工质与叶轮间传热对超临界二氧化碳透平气动性能与流动特性的作用机制,基于某循环输出功率为150 kW的超临界二氧化碳向心透平几何模型,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程开展了透平主流和轮背间隙流道内流动与传热的三维数值模拟,采用流热耦合方法对比研究了工质与叶轮间的传热对透平气动性能、轮背间隙风阻损失以及密封间隙流动特性的影响。结果表明:耦合传热条件下,透平轴功率和等熵效率总体下降,其降幅随转轴温度变化存在极值,且动叶前缘压力侧涡流和叶顶间隙泄漏涡流强化了主流与叶轮之间的换热,叶轮前缘及其叶根附近出现局部高温区并产生一定温度梯度,同时动叶压力面与吸力面温差缩小;受到叶轮低壁温的冷却作用,耦合传热条件下轮背间隙内流体温度降低,密度增高,在轮背密封出口压力为2 MPa时,密封泄漏量增大约0.92%,轮背风阻损失增大约12.29%;与绝热条件对比,轮背密封区域工质温度在进口处降低20℃,在密封出口处增高到45℃。

关键词： 热连轧   工作辊   分段冷却   温度场   热凸度   数值模拟   温度控制   带钢边降  

摘要： 针对热连轧传统冷却模式常见的轧辊温度分布不均、热辊型波动频繁及局部热点等问题,为定量调整轧辊的瞬态温度梯度和在线热辊型,更好地控制产品横向厚差精度,基于在线轧辊的动态热传导特性,沿轧辊横向施加不同强度的冷却水流量,建立热连轧工作辊分段冷却有限差分模型。首先通过接触式测温仪沿工作辊横向快速测温,逆向反算在线温度场对流换热系数,结合实际工况参数,对轧制过程温度场进行模拟,通过模拟结果与现场实测数据的对比,验证了模型的可靠性。随后综合考虑开启水量、带宽、轧制时间等关键因素,深入分析热连轧过程中轧辊温度及热凸度的动态变化规律。结果表明,总冷却水开启比例增加20个百分点后,轧辊温度降低6.5℃,热凸度减小32.0μm;轧制时间减少10 s,轧辊温度降低5.1℃,热凸度减小24.3μm,而宽带钢的热膨胀量均匀性更好。通过对比3种典型的横向分段冷却模式,得出冷却水量横向分布在线调整时,轧辊温度及热凸度随之动态变化,根据工况需求选择合适分段冷却模式,可将整体辊温、横向温差精准调整至设定范围内。为热连轧多机架的分段冷却模式选择及板形板凸度综合优化提供重要依据,并且为设计高效率热轧冷却装置及多工况耦合分段冷却系统奠定理论基础。

关键词： 锂离子电池   浸没式热管理   数值模拟   热蔓延抑制  

摘要： 针对户储用5kWh电池插箱在工作过程中温升和温差过大的问题,设计了一种浸没式内胆箱体模型,该模型直接将电池浸泡其中,再与外部电池包进行电气连接。在内胆中,研究了静态浸没下电池间距、浸没高度比以及放电倍率对常规冷却性能的影响。此外,还对该模型的热安全性能进行了实验研究。结果表明:当电池间距为2.5 mm时,电池模组的温度均匀性显著改善;当电池100%浸没时,可以获得最佳冷却效果;当电池模组以0.5 C、1.0 C以及1.5 C放电,完全浸没的电池模组最大温度较无浸没时显著降低,电池模组的温度均匀性也得到了极大的改善。随后通过实验验证了常规液冷模型的准确性,仿真与实验之间的最大偏差为1.29℃。最后,由过充热失控扩散性能实验可知该冷却方法可以有效地抑制热失控蔓延。

关键词： 预应力   薄壁圆钢管混凝土短柱   轴压试验   主动约束   数值模拟  

摘要： 为改善薄壁圆钢管混凝土短柱的轴心受压性能,采用对拉螺栓对薄壁圆钢管混凝土短柱施加环向预应力,形成具有主动围压约束效应的预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱。以预应力度k、钢管径厚比D/t为影响因素开展了预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱的轴心受压试验,得到了柱的轴心受压承载过程和失效模式、荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线,以及极限承载力、屈服刚度和延性等轴心受压性能指标。同时,采用ABAQUS软件开展了预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱的数值模拟分析,模拟分析结果与试验结果良好吻合。结果表明,采用对拉螺栓对薄壁圆钢管混凝土短柱施加环向预应力,可有效抑制钢管局部屈服、使内部混凝土呈延性破坏,提高构件屈服刚度、极限承载力和延性,改善其轴心受压性能。

关键词： 内胆式水锤消除罐   泵站   水锤防护   数值模拟  

摘要： 供水系统事故停泵后,管路极易出现全线负压及超高正压问题。对此,结合工程实例,以瞬变流分析的特征线法为基础,建立水力过渡过程数学模型,利用PIPENET软件对多种工况进行数值模拟计算,对比不同防护措施对管路水锤的影响。基于内胆式水锤消除罐技术及特性,探讨参数变化对内胆式水锤消除罐水锤防护效果的影响规律。计算结果表明,多功能水泵控制阀零流速自适应关阀相较液控蝶阀更能发挥内胆式水锤消除罐水锤防护作用;内胆式水锤消除罐体积一定时,水锤防护效果为卧式>球式>立式,适当增大高径比和气液比可提升罐体反射水锤的能力;确定“多功能水泵控制阀+水击泄放阀+内胆式水锤消除罐”联合防护为本工程最为安全的水锤防护方式。研究成果丰富了内胆式水锤消除罐选型参数指标,为其他长距离有压输水工程水锤防护提供了参考。

关键词： 炮射弹箭   尾翼张开   重叠网格   数值模拟   气动特性  

摘要： 为研究炮射弹箭开翼过程中尾翼不同步张开给弹箭气动特性带来的影响,采用计算流体力学方法对弹箭尾翼张开过程进行数值模拟。通过三维重叠网格技术结合用户自定义函数(UDF),建立可完整模拟尾翼张开过程的三维计算模型,对尾翼同步张开和不同步张开的几种工况进行数值仿真,分析了弹箭气动特性的变化情况。结果表明:阻力系数和滚转力矩系数受到的影响较小,仅数值大小有所变化;升力系数和俯仰力矩系数受到的影响大小与不同步状况相关。

关键词： 煤/氨混燃   数值模拟   掺氨比例   燃烧与传热   兼容性  

摘要： 为了探明大比例氨掺烧对燃煤锅炉的燃烧与炉膛传热的影响,以某600 MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟探讨了不同掺氨比例下炉膛燃烧及传热特性,分析了锅炉炉膛对掺氨的燃烧和传热兼容匹配特性。研究结果表明:各燃烧器均匀喷氨条件下,掺氨比例在0~50%掺氨燃烧对炉膛速度场的影响较小,燃烧器四角切圆保持良好,虽炉膛纵向烟气流动速度有所增加,但不影响燃烧稳定性。相比纯煤燃烧时,50%掺氨情况下的平均烟速增加9.4%,炉膛出口烟气速度提升约1.5 m/s。这是掺氨燃烧后炉膛内烟气总量增多所致,50%掺氨比时燃烧产生的烟气总量较纯煤燃烧增加约10%。掺氨燃烧后炉内火焰温度明显降低,这一现象归因于NH3的理论火焰温度低于煤的理论火焰温度,在保持炉内总输入热量不变的条件下,掺氨燃烧后烟气流量和比热容的增大共同导致了温度降低。此外,随着掺氨比例的增加,炉膛折焰角截面烟温略微降低,折焰角处高温区主要集中在炉膛中心区域,表明0~50%比例掺氨燃烧不会导致炉膛壁面发生超温结渣现象,保证了锅炉的安全稳定运行,但炉膛辐射换热能力减弱。炉膛出口处NH3摩尔分数几乎为0,表明氨在炉内完全燃烧且无逃逸现象。掺氨燃烧后,炉膛壁面热通量分布比纯煤燃烧更为均匀,炉膛换热量略有减小。综上,该锅炉对掺氨0~50%时的燃烧和传热具有较好的兼容性,研究结论可为燃煤锅炉煤氨混燃技术提供理论和技术指导。