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关键词： 严重段塞流   立管   控制   OLGA   节流法   气举法  

摘要： 集输立管系统中常伴随有严重段塞流现象，若不能对其进行有效控制，可能对流动安全构成重大风险。为评估严重段塞流控制措施的有效性，并防止其对集输立管系统及下游工艺设备造成危害，该文针对渤西油田群QK18-2平台至QK18-1平台的集输立管系统，利用多相流动数值模拟器建立了集输立管系统仿真模型，对典型年份的3种工况（最大、适中和最小气液比）进行流动模拟后发现，在后两种工况下，立管底部压力和系统出口瞬时流量会因严重段塞流形成而发生剧烈波动。基于上述分析，该文针对最小气液比工况采用数值模拟研究了节流法、气举法以及节流+气举组合法对严重段塞流的控制效果。结果表明，这3种方法均能有效抑制严重段塞流。单独使用节流法时，阀门开度为4%可明显缓解严重段塞流，但该开度过小会显著抑制油气产量。单独使用气举法时，虽然立管底部压力和持液率均能达到最低水平，有利于提高油气产量，但完全消除段塞流需要较大的注气量（80%自产气量），会导致运行成本较高。使用节流+气举组合法时，立管底部压力和持液率处于节流法和气举法之间，虽然其提高油气产量的效果略逊于气举法，但通过合理调节阀门开度与注气量，可有效维持系统参数稳定。综合分析表明，节流+气举组合法有效结合了2种方法的优点，为渤西油田段塞流控制提供了有效的工程实践指导。

关键词： 20CrMoH合金钢齿件   多工位挤压   本构模型   极限损伤模型   开裂风险预测  

摘要： 以汽车传动用齿件为研究对象,为提高生产效率、优化产品质量和降低生产成本,制定了一套多工位冷挤压生产方案,并通过Deform-3D模拟对方案进行可行性检验及优化。首先,为确保模拟可靠,完成了20CrMoH合金钢齿件本构模型的建立,并通过Fortran用户子程序实现了该模型的编译与集成;其次,完成了齿件整个挤压过程的模拟,根据材料变形过程对各工位的成形结果进行了检验,找出了隐藏的缺陷,并分析了引起缺陷的原因,提出了改进措施;最后,再次通过模拟对优化后方案进行了验证,同时基于极限损伤模型进行了开裂风险预测,并完成了改进前后方案的挤压试验。结果表明:利用多工位挤压工艺可以实现齿件的生产,并且结合有限元模拟,能够有效避免成形缺陷,降低研发成本。

关键词： 辊缝控制   变厚度环   环件轧制   数值模拟   运动控制  

摘要： 变厚度环在航空、航天、航海等领域有着广泛的应用前景，然而传统的环轧方法难以生产变厚度环，因此本文提出一种创新的基于辊缝控制的变厚度环轧制方法。该方法通过驱动芯辊往复运动来控制芯辊和驱动辊之间的辊缝，进而实现环件周向的厚度变化。为实现变厚度轧制技术，首先提出先轧制出目标环件所需厚度、再调整环件形状的工艺流程。接着通过切片法深入研究轧制过程中芯辊的控制策略，并据此提出了芯辊进给速度的计算方法。在此基础上，进一步建立轧制瞬时环件轮廓尺寸的方程，并推导了导向辊运动方程。最后采用数值模拟方法对芯辊和导向辊的控制策略进行验证，以确保这些方法的有效性。数值模拟结果表明，采用该方法轧制出的变厚度环具有较高的精度，环件周向最薄和最厚位置的厚度比为0.8，厚度变化符合预期趋势，证明了提出的轧制工艺和轧辊控制方法的可行性，其对变厚度环的制备工艺有借鉴意义。

关键词： 空化效应   超声波   强化传热   传热   稳态   数值模拟  

摘要： 超声波在液体介质传播时会引发空化效应，增强流体湍动并加剧超声衰减。为了准确描述超声波强化换热器传热的作用机制，本文基于空化效应对声衰减系数的影响，采用声-流-热多场耦合的方法研究了入口流速和声功率对超声波强化传热的作用机制及影响规律。结果表明：空化效应会促使声压快速衰减，从而引发径向流产生，并与轴向流叠加形成涡流扰动，有效提高了换热器传热效率；入口流速从0.001m/s增大至0.1m/s，换热性能评价指标(PEC)由1.729降低至1.042，增大入口流速会降低超声强化传热效果；声功率由10W提高至70W时，PEC从1.099提高至1.737，但继续提高至100W时，PEC反而降低至1.729，因此声功率增大不会一直提高换热性能，需要综合考虑压力损失与换热增强来选择最佳超声功率。

关键词： 截齿齿套   闭式锻造   载荷   磨损   挤压速度  

摘要： 以截齿齿套为研究对象,为解决闭式锻造生产中遇到的载荷大、磨损严重引起的模具寿命低的问题,采用数值模拟技术进行了研究。基于实际锻造条件构建了截齿齿套闭式锻造所需的各类模型,完成了当下工艺条件下的成形试验,对比了实际数据与预测数据,对各模型的准确性进行了证明;以保证齿套的成形质量为前提,以降低各模具载荷及磨损为目标,基于模拟试验对上、下冲头的挤压方式进行了改进,同时研究了冲头挤压速度、坯料加热温度以及模具预热温度对齿套锻造结果的影响,并对工艺参数进行了优化,优化结果为:齿套锻造成形时间为2.4 s,上、下冲头的挤压速度分别为46.5和25.8 mm·s-1,坯料加热温度为1050℃,模具预热温度为300℃。

关键词： 倾斜中厚矿体   数值模拟   采场稳定性   采充协同   安全高效  

摘要： 倾斜中厚破碎矿体开采面临矿岩稳定性差、采空区地压安全隐患及资源回收率低等难题。本研究结合工程地质调查、岩石力学试验、Mathews稳定图法、Q系统、RMR岩体分级及数值模拟等方法，以湖南某钨矿为例研究了矿体力学特性、采场稳定性及充填体强度需求。结果表明：（1）矿区岩体质量呈现垂向分异性，基底花岗岩稳定性最优（抗压强度108.62 MPa），矿化板岩最弱（3.67 MPa），自稳时间仅37 d;(2)采场允许暴露面积与岩体质量正相关，花岗岩采场跨度可达18 m、高度40 m，而破碎矿体需控制在13～14 m跨度并配合短周期充填（≤30 d）与喷锚网联合支护；（3）揭示18 m为临界跨度阈值，超过后围岩塑性区扩大50%以上，40 m高采场应力集中较20 m工况增加40%。提出“差异化充填强度设计”理念：一步骤2.5 MPa，二步骤0.5 MPa，分层充填1.38 MPa，并创新采用分级灰砂比调控体系，使矿石回收率由原来40%提升至88%，贫化率由15%降低至6%。最终构建基于开采阶段和空间位置的分区充填技术体系，形成“阶段空场嗣后充填法”与采充协同优化技术，为类似复杂矿体安全高效开采提供了理论依据与工程实践参考。

关键词： 超临界二氧化碳   布雷顿热力循环   发电系统   换热器   对流换热   U型管   数值模拟  

摘要： 【目的】厘清换热器内超临界流体换热机理对突破超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术至关重要。相较于直管，超临界二氧化碳在U型弯管内的流动换热过程目前仍有待深入探索。【方法】本文通过三维建模、采用数值模拟方法对侧立U型弯管内的超临界二氧化碳对流换热过程展开研究，探究了重力方向、几何尺寸、热工水力工况及超临界状态对超临界二氧化碳流动换热的影响规律。【结果】结果表明，逆重力场条件下，对流换热系数的最大值略高于顺重力条件且发生位置前移；随着弯管管径增加和半径减小，对流换热系数分别降低和增加。随着流体质量流速和入口温度增加，弯管处的二次湍流现象增强，而压力改变了湍流涡状态；相较于入口温度，弯管处对流换热系数随质量流速和压力增加而变大，而随热流密度增加而减小。【结论】超临界二氧化碳在U型弯管内的对流换热过程更加复杂，在超临界二氧化碳高效换热器的开发过程中应更加注重换热管结构、流体物性与操作工况对对流换热的叠加影响。

关键词： 新型高硅钢   轧制   边裂损伤   刚粘塑性有限元法   本构模型  

摘要： 针对新型Fe-6.5Si-2Cr-12Ni高硅钢,基于Arrhenius高温本构模型,采用刚粘塑性有限元法对其轧制成形过程进行数值模拟。通过控制变量法研究了轧制温度、压下量和轧制速度对新型Fe-6.5Si-2Cr-12Ni高硅钢轧制成形过程中边部区域温度变化情况、损伤分布和轧制力的影响。同时基于正交实验分析获得了一组新型Fe-6.5Si-2Cr-12Ni高硅钢的最佳轧制工艺参数:坯料加热温度为850℃、压下量为10%、轧制速度为0.8 m·s-1。基于极差分析确定了新型Fe-6.5Si-2Cr-12Ni高硅钢轧制过程中边裂损伤行为对上述工艺参数的敏感程度为:压下量>轧制速度>轧制温度。并基于优化的工艺参数制备了表面质量良好的Fe-6.5Si-2Cr-12Ni高硅钢板材。

关键词： 膨胀土   数值模拟   降雨   生态防护   边坡  

摘要： 为探明膨胀土边坡受到降雨影响的稳定性变化特征，以广西宁明盆地某省道旁膨胀土边坡为背景，在前期室内试验的基础上，采用数值模拟研究了开挖削坡前后不同降雨强度对边坡稳定性的影响，最后根据膨胀土边坡特性，提出膨胀土边坡生态防护和监测措施。结果显示，边坡膨胀黏土层饱和前后重度、内聚力及内摩擦角均有较大变化。对边坡稳定有较大影响，膨胀率测定显示，该膨胀土层属弱膨胀土。降雨作用对开挖前边坡稳定性影响较大，未开挖前天然状态边坡安全系数为1.326，一旦受到降雨影响，边坡安全系数骤降至1.077左右，边坡处于基本稳定状态。当边坡土体全部达到饱和状态时，边坡安全系数降至1.032，边坡处于欠稳定状态。经过边坡局部开挖削坡并压实后，边坡整体稳定性得到提升，在天然状态下安全系数达到2.078，在降雨作用和饱和状态下，边坡安全系数分别为1.48左右和1.379，边坡整体仍然处于稳定状态，碾压后的边坡受到内部水的影响减小。通过采用铁丝网+多年生黑麦草和狗牙根间隔种植的生态防护措施，可保证边坡的整体稳定性并便于变形控制。

关键词： 奥氏体不锈钢   相干因子   超声检测   有限元   虚拟源全聚焦法  

摘要： 针对奥氏体不锈钢焊缝缺陷超声检测困难的问题，该文基于焊缝金相组织建立了奥氏体不锈钢焊缝超声检测有限元模型。首先通过有限元软件优化阵列参数，研究了不同阵列参数对全聚焦成像效果的影响，并提出了一种优化相干因子加权的虚拟源全聚焦成像(OVSTFM-CF)算法。仿真结果表明，该模型能有效表征超声波在非均匀焊缝组织中的波形畸变与散射特性，反映声速分布的不均匀性特征。进一步研究表明，并非频率越高、阵元数量越多，成像效果越好。此外，OVSTFM-CF算法通过调整灵敏度因子，可以有效抑制结构噪声，相较于其他算法，缺陷平均信噪比分别提升14.62 dB、9.95 dB、20.4 dB。该方法为解决奥氏体不锈钢焊缝缺陷检测困难问题提供了新的解决方案。