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油气水三相段塞流引起的海洋立管耦合振动响应 预览
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作者 钟强 骆正山 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期95-101,共7页
海洋立管是海上油气集输系统的重要组成部分,用于连接海底油气井口与海上油气集输站。在油气储运工程中,海洋油气集输介质多为油气水三相流体。为了研究油气水三相流海洋立管系统在严重段塞流作用下产生的耦合振动问题,进行了数值计算... 海洋立管是海上油气集输系统的重要组成部分,用于连接海底油气井口与海上油气集输站。在油气储运工程中,海洋油气集输介质多为油气水三相流体。为了研究油气水三相流海洋立管系统在严重段塞流作用下产生的耦合振动问题,进行了数值计算与实证研究。基于多相流体力学与动力学理论,构建了油气水三相严重段塞流模型和海洋立管结构动力学模型,结合这2个模型,模拟了立管耦合振动响应过程,并设计了下倾管倾斜角度为3°的L型油气水三相流立管系统进行实验。对模型计算值和实测值进行对比,结果表明:所提出的耦合振动响应模型比现有严重段塞流瞬态数学模型更适用于油气水三相段塞流引起的海洋立管耦合振动响应问题的研究,计算结果与实验结果较吻合;立管底部压强与底部位移呈周期性变化,且变化周期基本一致;流体压强是引发立管系统耦合振动响应问题的关键因素。研究结果为油气水三相流海洋立管系统在严重段塞流作用下的耦合振动响应特性分析及其结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 油气水三相 严重段塞 耦合 海洋立管 振动响应 数值计算
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深海阀门管线悬跨长度及湿模态涡激振动分析 预览
2
作者 张希恒 王雁 李宏刚 《甘肃科学学报》 2019年第2期102-106,共5页
为防止发生涡激振动确定了深海阀门管线的悬跨段长度,采用ANSYS Workbench软件,利用声固耦合和流固耦合2种方法对阀门管线系统进行了模态分析,对比2种湿模态频率后发现低阶下2种方法的计算值偏差较小,高阶下具有一定的差异。为研究海流... 为防止发生涡激振动确定了深海阀门管线的悬跨段长度,采用ANSYS Workbench软件,利用声固耦合和流固耦合2种方法对阀门管线系统进行了模态分析,对比2种湿模态频率后发现低阶下2种方法的计算值偏差较小,高阶下具有一定的差异。为研究海流力能否引起涡激振动现象,对管线系统进行二维瞬态绕流并得到FFT转换后的升力频域曲线,在提取管线系统固有频率并进行分析后发现在一定条件下管线系统没有发生涡激振动的危险。 展开更多
关键词 悬跨段长度 湿模态 耦合 耦合 深海阀门 涡激振动
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不同耦合模式水下结构声辐射计算方法研究 预览
3
作者 蒋坤 向阳 张波 《噪声与振动控制》 CSCD 2019年第3期11-17,34共8页
针对水下双层圆柱壳中低频声辐射预报,分别利用基于流固耦合的FE-IBEM法和基于声固耦合的FEIBEM法进行水下声辐射计算,比较上述两种算法在理论和计算特性方面的差异,并通过算例对这两种算法进行分析。另外,还研究了环肋间距以及环肋厚... 针对水下双层圆柱壳中低频声辐射预报,分别利用基于流固耦合的FE-IBEM法和基于声固耦合的FEIBEM法进行水下声辐射计算,比较上述两种算法在理论和计算特性方面的差异,并通过算例对这两种算法进行分析。另外,还研究了环肋间距以及环肋厚度等对双层圆柱壳结构水下辐射噪声的影响。研究结果表明,流固耦合模式由于忽略了流体的可压缩性使得计算结果偏大,声固耦合模式充分考虑了流体对结构的耦合作用使得计算结果更合理,两种耦合模式在0~12Hz范围内求解结果近似,在12Hz~200Hz范围内求解结果差距较大,基于声固耦合模式的FEIBEM法是计算结构水下辐射噪声的优选方法。合理选择环肋间距以及增加环肋厚度可以降低结构中低频水下辐射噪声。 展开更多
关键词 声学 水下声辐射 耦合 耦合 有限元-边界元法 减振降噪
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油浸式自耦变压器振动噪声研究 预览
4
作者 鲁文波 曲光磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第15期273-280,共8页
铁心硅钢片磁致伸缩是变压器振动的主要原因,考虑磁致伸缩效应的变压器振动模拟一直是难点。针对某大型油浸式自耦变压器噪声超标问题,首先求解三维瞬态电磁场,再将磁致伸缩与热效应相比拟,建立铁心磁致伸缩等效模型,通过铁心节点磁通... 铁心硅钢片磁致伸缩是变压器振动的主要原因,考虑磁致伸缩效应的变压器振动模拟一直是难点。针对某大型油浸式自耦变压器噪声超标问题,首先求解三维瞬态电磁场,再将磁致伸缩与热效应相比拟,建立铁心磁致伸缩等效模型,通过铁心节点磁通密度插值磁致伸缩特性曲线,应用于等效模型得到铁心磁致伸缩位移,实现磁固耦合计算。以铁心位移为激励计算器身振动,再考虑器身-变压器油-油箱的流固耦合,计算整机振动和辐射噪声,其结果与试验站测试吻合较好,验证了方法流程的有效性和正确性。利用所建立的计算流程,分析了油箱加筋与油箱壁厚度变化,以及油箱底部约束方式对振动噪声的影响。 展开更多
关键词 变压器 磁致伸缩 耦合 耦合 振动噪声
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深水钻井浅水流地层井眼坍塌影响因素分析 预览
5
作者 孙金 吴时国 +1 位作者 邓金根 王吉亮 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期34-41,共8页
为了定量评价和防治浅水流对深水钻井的危害,进行了浅水流地层井眼坍塌影响因素分析.基于流固耦合理论建立了浅水流地层井眼稳定理论模型,并分别根据Mohr-Coulomb准则和最大拉应力准则判断砂体的剪切和拉伸破坏,分析了各因素对井周最大... 为了定量评价和防治浅水流对深水钻井的危害,进行了浅水流地层井眼坍塌影响因素分析.基于流固耦合理论建立了浅水流地层井眼稳定理论模型,并分别根据Mohr-Coulomb准则和最大拉应力准则判断砂体的剪切和拉伸破坏,分析了各因素对井周最大破坏半径及砂体临界超压的影响.计算分析发现:超压将导致浅水流地层发生破坏,随着超压增大,其最大破坏半径随之快速增至大;水平有效地应力与垂直有效地应力的比值(K0)越大,砂体埋深越大,浅水流地层越不容易发生破坏;砂体内摩擦角越大,砂体越稳定;井周最大破坏半径随着钻井液密度升高呈线性递减;浅水流地层存在临界超压,砂体埋深、强度和K0越大,临界超压越大.研究结果表明,浅水流地层井眼坍塌的风险较大,井周破坏程度与超压、地应力、砂体埋深、钻井液密度和内摩擦角等因素有关,当砂体中的超压超过临界值时,整个砂体都将处于不稳定状态,而提高钻井液密度有利于浅水流地层的稳定. 展开更多
关键词 深水钻井 浅水 超压 耦合 井眼坍塌 井周破坏 临界超压
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水力割缝机推进系统输流管道有限元分析
6
作者 王安民 常宗旭 +1 位作者 胡马栓 申立栋 《煤炭技术》 CAS 2019年第5期165-168,共4页
通过分析水力割缝机推进系统内输流管道的静力学分析和模态分析的结果,对比充液状态与空管状态下的最大变形量、等效应力、固有频率,得出流固耦合作用对输流管道产生的影响,进而得出输流管道对推进系统产生的影响。通过发生共振条件的计... 通过分析水力割缝机推进系统内输流管道的静力学分析和模态分析的结果,对比充液状态与空管状态下的最大变形量、等效应力、固有频率,得出流固耦合作用对输流管道产生的影响,进而得出输流管道对推进系统产生的影响。通过发生共振条件的计算,验证了管道产生共振的可能性。为水力割缝机的结构优化提供了依据。 展开更多
关键词 管道 耦合 有限元分析 管道共振
不同形状扰流柱对溢流层板腔内流动与换热特性的影响 预览
7
作者 高宇 谭晓茗 单勇 《重庆理工大学学报:自然科学》 CAS 北大核心 2019年第1期75-82,共8页
为了获得不同形状扰流柱对溢流层板流动与换热特性的影响,对溢流层板进行了三维流固耦合的数值模拟,重点研究了菱形、水滴形、椭圆形、圆形与正方形5种形状的扰流柱在不同射流雷诺数(Rej=2000—10000)下对层板腔内流动和换热的影响。研... 为了获得不同形状扰流柱对溢流层板流动与换热特性的影响,对溢流层板进行了三维流固耦合的数值模拟,重点研究了菱形、水滴形、椭圆形、圆形与正方形5种形状的扰流柱在不同射流雷诺数(Rej=2000—10000)下对层板腔内流动和换热的影响。研究结果表明:当扰流柱为水滴形时对应的溢流孔板面平均换热系数最高,扰流柱为菱形时对应的冲击板面平均换热系数最高,而对于扰流柱面,正方形扰流柱面平均换热系数最高;几种扰流柱形状对应的层板结构中,菱形扰流柱对应的层板结构综合换热能力最强,随射流雷诺数的增大几乎呈线性变化。 展开更多
关键词 平均对换热系数 雷诺数 耦合
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金属矿山井下泥石流积聚过程的颗粒流模拟
8
作者 李向东 王平 +2 位作者 程爱平 许梦国 张玉山 《化工矿物与加工》 CAS 2019年第10期63-66,共4页
井下泥石流破坏性极强,是金属矿山的重点防治对象,对井下泥石流形成机理的研究有助于提出更加安全有效的防治措施。采用PFC3D数值模拟软件,对泥石流在覆盖层中渗流的过程进行模拟,分析泥土颗粒的运动规律和泥石流、覆盖层二者交界处孔... 井下泥石流破坏性极强,是金属矿山的重点防治对象,对井下泥石流形成机理的研究有助于提出更加安全有效的防治措施。采用PFC3D数值模拟软件,对泥石流在覆盖层中渗流的过程进行模拟,分析泥土颗粒的运动规律和泥石流、覆盖层二者交界处孔隙率、渗透率的变化规律。泥石流在渗流过程中形成一层渗透率很低的'不透水层',导致其无法及时排出从而大量积聚,最终造成井下泥石流灾害。研究成果进一步完善了井下泥石流的形成机理,并提出相应的井下泥石流防治措施,核心是阻止不透水层的形成。 展开更多
关键词 井下泥石 颗粒模拟 耦合 不透水层 渗透率 孔隙率 防治措施
基于流固耦合的闸下淹没出流流场瞬态分析 预览 被引量:1
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作者 赵勇 郑圣义 +2 位作者 蔡卫江 荣红 许栋 《水力发电》 北大核心 2019年第5期86-90,117共6页
弧形钢闸门开启泄流过程中时常存在严重的振动问题,为掌握此过程中水流诱发的振动机理、从而避免闸门的剧烈振动,结合实际工程中某胸墙式弧形钢闸门,考虑上下游水位工况,应用ANSYSFLORTRAN多耦合分析平台,为实现上下游两侧水体与弧门面... 弧形钢闸门开启泄流过程中时常存在严重的振动问题,为掌握此过程中水流诱发的振动机理、从而避免闸门的剧烈振动,结合实际工程中某胸墙式弧形钢闸门,考虑上下游水位工况,应用ANSYSFLORTRAN多耦合分析平台,为实现上下游两侧水体与弧门面板两侧的耦合设置,首次采用SOLID187实体单元模拟面板,建立多种开度下的水体-弧门耦合模型。对该模型进行瞬态求解,研究了闸下淹没出流、考虑水体-弧门耦合作用时,弧形闸门的不同开度对流场的瞬态流速、近壁水体动压力的变化规律,得出相应结论。 展开更多
关键词 淹没出 弧形闸门 耦合 场瞬态分析
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航空发动机限寿件概率失效风险评估的等效应力转化 预览
10
作者 丁水汀 郭祎玮 +1 位作者 李果 周煜 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2019年第1期1-7,19共8页
提出一种从整个飞行循环出发并基于全局的限寿件等效应力转化方法,将转化后的等效应力作为概率失效风险评估的输入条件,从而获得更为精确的失效风险结果。首先通过流固耦合数值模拟获得限寿件在整个飞行循环的瞬态应力,然后基于雨流计... 提出一种从整个飞行循环出发并基于全局的限寿件等效应力转化方法,将转化后的等效应力作为概率失效风险评估的输入条件,从而获得更为精确的失效风险结果。首先通过流固耦合数值模拟获得限寿件在整个飞行循环的瞬态应力,然后基于雨流计数法及线性累计损伤理论编制转换程序,将限寿件模型全部节点上的瞬态应力转化为等效应力,最后作为概率失效风险分析流程的输入条件确定寿命期内的概率失效风险。相同飞行循环条件下,与基于局部最大应力的转化方法相比,全局等效应力转化方法获得的失效风险更低。该方法的提出,为我国民机型号概率失效风险评估时作为关键输入数据应力的确定给出了定量参考,有力支撑了适航取证。 展开更多
关键词 航空发动机 限寿件 适航取证 概率失效风险评估 耦合 全局应力转化方法 计数法 线性累计损伤理论
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全湿流弹性管模态分析和试验研究 预览
11
作者 赵卓茂 贺治国 +1 位作者 薛锋 韦冰峰 《机电信息》 2019年第14期41-42,共2页
湿模态分析是液体环境下结构物动特性研究的重点。现通过开展全湿流弹性管模态试验和仿真预示研究,对比了干/湿模态间的差异。在验证了计算方法的合理性后,分析了弹性管各参数对前4阶弯曲频率的影响。
关键词 全湿 模态分析 试验 耦合 有限元
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低速二冲程柴油机活塞振荡冷却数值模拟分析
12
作者 吕行 冯立岩 刘超 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2019年第S1期134-137,共4页
为了分析活塞热负荷,利用CFD软件建立组合式活塞振荡冷却模型,并使用VOF多相流模型对冷却油腔的振荡换热过程进行数值模拟,得到活塞位于不同位置时油腔内机油填充率和壁面平均换热系数。计算结果表明冷却腔内机油填充率在35%左右,其波... 为了分析活塞热负荷,利用CFD软件建立组合式活塞振荡冷却模型,并使用VOF多相流模型对冷却油腔的振荡换热过程进行数值模拟,得到活塞位于不同位置时油腔内机油填充率和壁面平均换热系数。计算结果表明冷却腔内机油填充率在35%左右,其波动不仅与活塞运动状态有关,还与伸缩套管固定管内油压变化有关。将冷却油腔近壁面边界条件作为活塞热分析边界条件,预测活塞温度场。 展开更多
关键词 低速二冲程柴油机 组合活塞 振荡冷却 冷却油 两相 耦合 温度场
柔性输流管泄流效应实验研究 预览
13
作者 郭世豪 李晔 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第8期866-879,共14页
基于模型试验研究了柔性输流管在恒定内流速度下由泄漏孔引入的泄流效应.研究发现:泄流效应可改变临界值,使得形变随流速增大近似线性增大;增加管道失稳时的形变幅值,可激发不同输流管的系统模态,引起管道多个频率的振动响应.研究结果... 基于模型试验研究了柔性输流管在恒定内流速度下由泄漏孔引入的泄流效应.研究发现:泄流效应可改变临界值,使得形变随流速增大近似线性增大;增加管道失稳时的形变幅值,可激发不同输流管的系统模态,引起管道多个频率的振动响应.研究结果为管道运输泄漏点定位提供了支撑,为数值模拟提供了实验参照. 展开更多
关键词 耦合 效应 泄漏
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L管气液两相内流致振的流固耦合数值模拟 预览
14
作者 谢翠丽 王志远 《石油机械》 北大核心 2019年第4期124-128,共5页
为研究气液两相混输管道的内流导致管道破坏的机理,利用 ANSYS Workbench 软件,建立L形弯管有限元模型和气液两相CFD模型,进行L形弯管内流致振的流固耦合数值模拟。研究结果表明:流体水平冲向弯头后动量发生改变,最大压力出现在弯角处;... 为研究气液两相混输管道的内流导致管道破坏的机理,利用 ANSYS Workbench 软件,建立L形弯管有限元模型和气液两相CFD模型,进行L形弯管内流致振的流固耦合数值模拟。研究结果表明:流体水平冲向弯头后动量发生改变,最大压力出现在弯角处;加载预应力的管道模态计算的频率比不加预应力的管道模态计算的频率略有增大,但幅度甚微;两相流动在垂直方向( y )上产生的振动最小,在水平方向( x )上的振动幅度次之,最大振动出现在没有固定约束的 z 方向;最大位移点应力随时间周期性变化,且变化幅度逐渐减小;两相流频率接近管道的2阶固有频率,易产生共振,因此应在 z 方向加固定约束。研究结果有助于解决海上平台管路振动问题。 展开更多
关键词 两相 振动 耦合 有频率 ANSYS
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基于有限积分法的输流直管轴向流固耦合有限积分法数值模拟 预览
15
作者 张挺 郭晓梅 +1 位作者 谭志新 胡燕 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期160-167,共8页
针对弹性输流直管轴向耦合振动四方程模型,应用有限积分法分别配合隐式欧拉法和拉普拉斯数值反演法建立两种不同的数值模式,研究瞬时关阀时输流直管轴向耦合振动响应特性。采用径向基函数和多项式基函数组成的混合函数通过节点构造有限... 针对弹性输流直管轴向耦合振动四方程模型,应用有限积分法分别配合隐式欧拉法和拉普拉斯数值反演法建立两种不同的数值模式,研究瞬时关阀时输流直管轴向耦合振动响应特性。采用径向基函数和多项式基函数组成的混合函数通过节点构造有限积分法的插值函数,将函数积分结果转换为节点函数值的线性累加,简单易行且稳定性好。将所提出的数值模式计算结果与前人的研究成果进行对比,吻合良好,表明有限积分法在处理间断波问题时具有较高的鲁棒性和稳定性,可精确地捕捉到水锤压力的非线性变化过程,但在时间项处理上,拉普拉斯数值反演法在间断处存在一定的数值振荡,隐式欧拉法并未出现,可见在水击问题上有限积分法配合隐式欧拉法的精度更高、稳定性更好。研究结果表明:在考虑泊松和连接耦合共同作用时,管道压力水头波动与经典水锤相比,相位出现延迟,与只有泊松耦合相比,由于管道的振动叠加了与液体产生的强迫振动,压力脉动明显加剧。 展开更多
关键词 直管 耦合 有限积分法 拉普拉斯数值反演法 数值模拟
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纵向磁场激励下简支输流微梁的动力学行为研究 预览
16
作者 江鹏飞 闫妍 王文全 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第5期498-507,共10页
受磁场驱动的微机电系统在工作中存在着力、磁、流-固耦合等非线性特征,其力学行为非常复杂,并将影响系统运行的安全性与可靠性。该文采用非局部Euler梁模型研究磁场激励下简支输流微梁(一种微机电系统)的动力学行为,通过动力系统分支... 受磁场驱动的微机电系统在工作中存在着力、磁、流-固耦合等非线性特征,其力学行为非常复杂,并将影响系统运行的安全性与可靠性。该文采用非局部Euler梁模型研究磁场激励下简支输流微梁(一种微机电系统)的动力学行为,通过动力系统分支理论和谐波平衡法来考察系统的稳定性和幅频特性曲线。结果表明,可以采用改变磁场强度、流速和阻尼的三重方式调节微机电系统的频率。研究中还发现,小尺度效应和磁场强度可以影响临界流速,阻尼的存在可以改变临界流速的个数和系统的分岔类型。 展开更多
关键词 微梁 纵向磁场 耦合 稳定性 振动频率
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一种高速充气翼设计与流固耦合研究 预览
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作者 霍文霞 闵昌万 +1 位作者 焦子涵 陈林 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第1期6-10,共5页
针对高速飞行器固定外形无法满足不同飞行段对气动外形不同需求的问题,提出高速充气翼变形方案,探讨了高速充气翼材料选择和内部结构方案,建立双向流固耦合分析模型,得到典型飞行状态下高速充气翼流固耦合特性。结果表明:高速充气翼存... 针对高速飞行器固定外形无法满足不同飞行段对气动外形不同需求的问题,提出高速充气翼变形方案,探讨了高速充气翼材料选择和内部结构方案,建立双向流固耦合分析模型,得到典型飞行状态下高速充气翼流固耦合特性。结果表明:高速充气翼存在两种不同变形机理,且典型状态下两种变形均不超过2mm;变形后的高速充气翼与常规翼相比,升力系数最大下降3.75%,升阻比最大下降10.18%. 展开更多
关键词 高速飞行器 充气翼 耦合
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基于ANSYS的板壳式换热器板芯流固耦合模拟分析 预览
18
作者 罗小平 王梦圆 +1 位作者 袁伍 甘兵 《化工机械》 CAS 2019年第1期79-85,共7页
采用ANSYS Workbench协同仿真平台对板壳式换热器中板芯壳程板片进行流固耦合分析,应用流固耦合的CFD模拟方法考虑了板芯与传热介质的相互影响。该研究区别于其他理想化刚性模型进行的板芯传热流动力学模拟分析,是通过有限元算法设置,... 采用ANSYS Workbench协同仿真平台对板壳式换热器中板芯壳程板片进行流固耦合分析,应用流固耦合的CFD模拟方法考虑了板芯与传热介质的相互影响。该研究区别于其他理想化刚性模型进行的板芯传热流动力学模拟分析,是通过有限元算法设置,精准描述了换热过程中换热介质和板芯的相互作用。并通过对板芯的变形、温度和等效压力的设置,分析不同工况条件下各因素对板壳式换热器中板芯的作用效果与影响方式。 展开更多
关键词 板壳式换热器 耦合 计算体力学 失效分析
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燃油附件耐火试验温度场数值模拟与验证 预览
19
作者 盛峰 陆浩 《航空发动机》 北大核心 2019年第2期50-54,共5页
为了准确预测耐火试验过程中航空发动机燃油附件的热场分布,提出了1种等效火焰建模方法建立相应的流固耦合传热模型,并对着火条件下试验件的工作特性进行数值模拟,分析了流动传热的机理,得到3维计算域的稳态温度场分布。对该试验件开展... 为了准确预测耐火试验过程中航空发动机燃油附件的热场分布,提出了1种等效火焰建模方法建立相应的流固耦合传热模型,并对着火条件下试验件的工作特性进行数值模拟,分析了流动传热的机理,得到3维计算域的稳态温度场分布。对该试验件开展着火验证试验,监测了局部温度参数。仿真与试验结果的对比分析表明:仿真所得热场结构分布合理,局部温度值与试验结果吻合较好,该方法能准确地模拟火焰与试验件间的传热特性,可为航空发动机燃油附件的耐火设计提供参考。 展开更多
关键词 燃油附件 耐火试验 数值模拟 耦合 航空发动机
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冲击振动钻井工具流固耦合模拟试验
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作者 杨龑栋 廖华林 +2 位作者 牛继磊 汪振 张晨 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期734-739,共6页
深井超深井钻井过程中,旋转冲击钻井技术是解决硬岩钻速慢的有效方法之一。目前液动冲击器多采用水力能量驱动,随着井深的增加,管路水力能量损耗增大,依靠钻井液驱动的液力冲击装置同样需要消耗水力能量,使得钻头有效压降进一步降低。因... 深井超深井钻井过程中,旋转冲击钻井技术是解决硬岩钻速慢的有效方法之一。目前液动冲击器多采用水力能量驱动,随着井深的增加,管路水力能量损耗增大,依靠钻井液驱动的液力冲击装置同样需要消耗水力能量,使得钻头有效压降进一步降低。因此,液力驱动冲击钻井技术在深井超深井中的应用受到局限。基于钻柱振动原理,提出一种利用水力能量和钻柱振动耦合作用的新型冲击旋转钻井装置,通过建立流固耦合物理模型,运用流固耦合方法,获得入口流量、运动位移、振动频率以及入口和出口直径等对装置所产生的载荷特征影响规律。结果表明,装置所产生动载荷幅值随流量、振动位移以及振动频率的增加而增加,而静载荷仅与流量变化有关。 展开更多
关键词 冲击钻井 耦合 冲击振动 冲击载荷特征 液动冲击器
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