教学课程资源库 更多>>

关键词： 变径快速流化床   数值模拟   双流体模型   流动特性   结构优化  

摘要： 催化裂解反应器是重油深度利用生产轻质烯烃的重要工具，而反应器内部气固两相流动和混合特性对反应效果具有重要影响。为了获得变径快速流化床催化裂解反应器中复杂的相间、相内相互作用及流动行为，采用双流体模拟方法对流化床内气固流动行为进行模拟，以探究其内的气固流动特性。通过与现有实验数据进行对比，验证了模拟方法的可行性/准确性。并进一步研究了喷嘴气体流量和床层结构参数对颗粒流动的影响。结果表明，增加气体流量在一定程度上可以缓解颗粒在突扩段的聚集，使颗粒在反应器内分布更加均匀。而气体流量对上部区域的颗粒浓度分布影响不大。反应器结构参数优化的结果显示，流化床整体结构中渐扩段上部直径和底部直径呈现一定倾角更有利于颗粒在反应器内的均匀分布，使气固混合得到改善，有利于催化裂化过程的进行。

关键词： 充气密封   真空热处理   数值模拟   台架试验  

摘要： 为研究大型热处理装备所用哑铃型充气密封圈的密封性能，通过单轴拉伸试验获取橡胶材料参数，利用有限元仿真软件建立密封圈二维模型，基于橡胶材料的非线性分析基础，针对密封圈变形过程和密封状态进行仿真分析，得到密封圈在凹槽内的接触应力分布。赋予密封圈不同的温度，探究温度对密封圈接触应力的影响，并通过电阻薄膜压力传感器和氦质谱检漏仪等设备进行密封台架试验，得到密封系统在不同充气压力下的泄漏率和接触应力，同时验证仿真模型的准确性。结果表明：密封圈实际接触应力与仿真结果基本吻合，随着充气压力的增加，密封圈接触应力逐渐升高，最大接触应力位于腰部圆角处，温度的升高会导致密封圈接触应力变大，炉内真空状态下的泄漏率符合工作要求。

关键词： 海岸工程   平板防波堤   模型试验   数值模拟   受力特性   拟合公式  

摘要： 平板防波堤可作为海上漂浮式光伏发电系统外围消浪设施的低成本方案。通过物理模型试验和Fluent数值模拟相结合的方法，对固定式单层平板防波堤的受力特性进行了分析，讨论了平板防波堤最大竖向受力与相对板宽，相对潜深和相对波高之间的关系。根据分析结果提出了计算平板防波堤无量纲最大总压力和无量纲最大总浮托力的简化公式。经计算，公式预测结果与双层和多层平板防波堤统计结果拟合误差小于10%，简化公式可应用于任意层数的固定式平板防波堤最大竖向受力的估算。

关键词： 受弯构件   整体稳定系数   数值模拟方法   翘曲自由度   压弯构件  

摘要： 现行规范中，钢结构受弯构件整体稳定系数计算方法存在一定局限性，包括适用范围的限制及部分假设的简化处理。数值模拟方法虽然可采用实体单元或壳单元精确捕捉截面翘曲效应，但在整体结构分析中的应用效率受限；而传统梁单元基于平截面假定，难以准确反映构件的翘曲行为。针对这一问题，本文基于直接分析设计法思想，对引入翘曲自由度的梁单元数值模拟方法在钢结构受弯构件整体稳定系数计算中的应用进行了研究，以提高稳定设计的可靠性，同时增强工程适用性。本文首先通过该模拟方法与壳单元精细化有限元模型、理论方法、规范计算方法对经典案例完成分析和对比，验证了其可行性和有效性。在此基础上，研究了初始缺陷的代表值、缺陷模态及跨中侧向支承刚度对整体稳定系数计算的影响。研究结果表明：采用引入翘曲自由度数值模拟方法计算受弯构件整体稳定系数时，应综合考虑截面形状和加工工艺等因素合理选取初始缺陷代表值，并基于构件屈曲特征值分析确定初始缺陷模态；跨中弹性支承刚度有限时，整体稳定系数低于规范取值，设计中宜基于数值模拟方法计算以保证结果的合理性。最后，研究了数值模拟方法在压弯构件稳定性计算中的应用，结果表明基于该方法计算得到的整体稳定系数进行框架柱的稳定设计，可更合理地反映其在弱轴方向的稳定性，应用更加安全可靠。

关键词： 超高水头   抽水蓄能   水泵水轮机   水力特性   数值模拟  

摘要： 伴随全球能源结构的优化以及可再生能源的迅猛发展,抽水蓄能电站作为电力系统达成调峰的有效手段,其核心设备——水泵水轮机的水力性能研究受关注程度日增,本文针对超高水头工况里水泵水轮机的水力特性进行深入分析,对内部流动机理、非定常特性、运行稳定性三个方面进行系统性分析,采用CFD数值模拟与实验验证相融合的方式,探究出关键结构参数对水力效率及空化性能的影响规律,给出优化设计的针对性建议,有着显著的理论与工程应用意义。

关键词： 不稳定斜坡   “天—空—地”观测   双强度折减法   变形特征   数值模拟   稳定性分析  

摘要： 湟水流域地质背景复杂多样，不同类型滑坡致灾机理和稳定性存在显著差异，为了揭示不同降雨工况下黄土斜坡的变形特征与稳定性状态，本文以李家磨不稳定斜坡为例，利用“天—空—地”观测技术对斜坡进行现场观测调查，采用双强度折减法模拟天然与暴雨工况下斜坡位移、应力应变及安全系数，分析斜坡在不同工况下的稳定性，并进行验证。结果表明：李家磨不稳定斜坡呈近半圆形，在人工切坡与强降雨共同作用下会转变为滑坡灾害，坡脚先失稳下滑，导致中上部失去支撑而发生滑动，为“牵引式”滑坡。当前斜坡处于稳定状态，受坡面大量张拉裂缝发育的影响，局部可能发生滑动，但强降雨导致斜坡失稳的可能性更大。2019年6月至2023年9月斜坡竖向年平均形变速率为-4.50～1.96 mm/a，南北向年平均形变速率为-0.41～0.44 mm/a；2023年10月至2024年4月斜坡竖向坡面最大沉降量为-9.77 mm，最大抬升量为9.77 mm，南北向坡面最大沉降量为-161.31 mm，最大抬升量为54.94 mm，处于稳定状态。天然工况下，斜坡的安全系数为1.21；暴雨工况下，斜坡安全系数从1.21降至0.93，属于不稳定状态，水平位移在坡体中部最大，为12.94 cm，竖直位移在坡体顶部最大，为12.24 cm。从以上结果可知，将“天—空—地”观测技术与双强度折减法结合，能为斜坡研究提供更全面的多源异构数据支撑，并提高不同工况下斜坡稳定性分析的准确性。

关键词： 指尖密封   双向耦合   流动传热   变形特性   实体模型  

摘要： 为探究指尖密封实际工况下的流动、传热和变形耦合特性，本文基于指尖密封和转子的三维实体模型及流动与变形耦合算法，发展了指尖密封流动、传热及变形双向耦合的计算方法。该方法考虑了气动力、热应力、转子膨胀（包括离心膨胀和热膨胀）等因素综合作用下的指片变形及其对流动传热的影响，并对不同来流温度及压差下指尖密封的流动、传热与变形特性进行对比分析。结果表明：本文发展的指尖密封流动传热与变形双向耦合计算方法与文献中现有方法相比具有更高的精度；随压差增加，密封泄漏量近似线性增大，常温条件下，泄漏量增大约210%，且来流温度越高泄漏量越低；接触面最高温度随压差增加无明显变化；密封片组最大变形随压差增加基本呈下降趋势，且来流温度越高趋势越明显，如550 K，密封片组最大变形量下降了13.46%。

关键词： 质子交换膜燃料电池   冷启动   恒电流   一维瞬态模型   数值模拟  

摘要： 针对质子交换膜燃料电池在低温下因冰堵塞导致冷启动失败的问题，将扩散层、催化层和膜中水的传递和相变方程进行耦合，基于COMSOL建立了质子交换膜燃料电池一维瞬态变温多相模型。多相模型考虑水在273.15 K以下结冰来研究恒电流输出、膜厚、膜初始含水量、电极材料及环境温度对电池冷启动性能的影响。结果表明：较低的电流密度、膜厚和初始含水量，产热较少、结冰速率延缓，导致电池性能衰减更慢；使用金属双极板材料，可通过在冷启动期间更快提高电池温度，从而提高燃料电池的冷启动性能；环境温度决定电池冷启动成功与否，依靠外加热实现电池冷启动成功存在一极限温度。