疏浚工程中珊瑚礁碎块管道输送临界流速数值研究

以疏浚过程中珊瑚礁碎块在管道内固液两相流的运动规律为背景,通过建立流固耦合数值分析模型,研究珊瑚礁碎块密度、粒径以及浆体浓度对水平管道输送过程中固体颗粒的动力特性。结果表明:珊瑚礁碎块密度与粒径越小、浆体浓度越大,碎块颗粒的临界流速越小;珊瑚礁碎块密度与粒径越大、浆体浓度越小,碎块颗粒需要的临界流速就越大。基于数值计算结果,拟合珊瑚礁碎块临界流速计算公式,并利用数值计算结果对该公式进行验证,其平均误差在15%以内。     

大气对水面空泡溃灭影响的研究

建立了无界大气流场和有界水流场综合作用下的两相球空泡动力学模型,并基于这个模型研究了大气密度和流动对水面空泡溃灭压力的影响机理。结果表明,当空泡收缩到较小时,空泡的非线性动力学行为可以使大气密度或流动对空泡溃灭压力的影响迅速增大,大气密度越小,溃灭压力越大。     

基于CFD的固液两相流管道压力数值研究

管道排沙时泥沙和水组成的固液两相流在管道中流动时会挤压管道进而对管道产生压力,管道压力大小和分布受到管道布局、入口流体流速、泥沙浓度以及管道内径的影响。利用计算流体力学CFD软件,对不同情况下管道内部流场进行了数值模拟,得到了管道内部压力场分布。结果表明:管道转角凸壁面压力在管道整体压力最大,管道最大压力随着水流、含沙率和管道转角的增大而增大,随着管道内径的增大而减少,因此工程中在满足排沙效率情况下应尽量减少水流流速、增加管道管径和合理地减小管道转角从而降低管道排沙过程中的最大静压力。     

基于管道阻力-流速模型的泥浆输送流速寻优方法

疏浚工程中,管道泥浆最优流速确定多依赖于经验公式,工况变化较大时预测精度不高。采用Durand模型对不同试验工况下的阻力损失进行建模,并基于试验数据对模型常数进行调整,提高Durand模型的预测精度;采用高斯过程回归方法建模,分析训练样本数量对预测结果的影响;提出一种基于管道阻力-流速模型的流速寻优方法,并进行对比试验。结果表明,使用高斯过程回归方法建立的管道阻力模型预测精度更高,可达0.97以上,并可依据管道阻力(浓度)变化实时更新临界流速,从而为疏浚管道泥浆最优流速的确定提供了一种较为有效的寻优方法。     

管道局部减阻装置减阻性能数值研究

针对一突缩管道,在管径变化处加入环状机翼,利用机翼对管道连接处压力分布产生的有利干扰来减阻。采用数值模拟的方法,对该局部减阻装置的阻力性能进行研究,结果表明该减阻装置能达到10%～15%的减阻效果,并且管路流速越大减阻效果越明显,对于船舶管系的设计和优化具有一定的指导意义。     

船舶低压二氧化碳灭火系统的制冷系统

<正>船舶低压二氧化碳灭火系统中二氧化碳灭火剂的有效贮存是确保整个系统正常工作的关键。低压灭火系统具有储存温度较低、药剂释放可控的特点,因此在整个系统处于准工作状态时,制冷系统如何保证低压二氧化碳灭火剂在储存装置内保持低温、低压贮存是系统设计工作中的一项核心技术。     

不同加载速率下碱渣K_0固结试验研究

以天津碱厂碱渣为研究对象,进行不同加载速率连续加载方式下完全侧限K_0固结试验,研究连续加载条件下K_0固结过程中碱渣的变化。试验结果表明:加载速率越高,碱渣结构瞬间的破坏程度越大,产生的应变越大,加载速率对初期的沉降和稳定性有明显的影响。不同加载速率下相同的应力对应的应变不同,轴向应力加载速率越大,应变越大,加载阶段完成大部分变形。在轴压作用下孔压上升很快且接近轴压值,试验过程中产生超静孔隙水压力。试验初期,加载速率越大,固结速度越快,排水量越多,稳压阶段不同加载速率的固结速度比较接近。碱渣表面附着强结合水,受颗粒表面引力的控制,碱渣弹性强,黏性高,具有较强的亲水性。     

超大型LNG船晃荡压力直接计算法

基于某超大型LNG船的型线图、设计装载工况下的各种参数,建立船体3D模型,考虑波浪诱导的船体运动与液体晃荡的耦合作用,采用FEM和迭代的方法计算了液舱在各种不同充装高度时的晃荡压力大小与分布。     

输液管道流固耦合的响应分析

采用结构有限元方法和流体CFD方法，研究变化流速下结构和流体的瞬态响应，实现管道与流体间的双向耦合，并得到管道位移、水动压力的时间历程曲线。通过MATLAB频域转换得到了结构和流体的响应频率。     

基于RBF-ARX模型的耙吸挖泥船泥浆管道输送模型预测控制*

针对耙吸挖泥船挖泥装舱过程中管道内泥浆输送流速过低导致管道堵塞影响疏浚效率、造成安全风险等问题,进行泥浆管道输送模型预测控制研究。提出一种基于RBF-ARX模型的预测控制方法,通过改变泥泵转速控制耙吸挖泥船输送管道中泥浆的流速。建立基于RBF-ARX模型的泥浆管道输送模型,设计基于RBF-ARX模型的预测控制器,并对泥浆输送过程进行仿真。结果表明,设计的模型预测控制器与PID控制器相比,该控制方法具有较好的动态控制效果与较强的鲁棒性。     

基于增量谐波平衡法的输流管道非线性振动分析

考虑内、外流体的影响,利用Kane方法和拉格朗日应变理论建立了输流管道的二维非线性动力学模型.将动力学模型在平衡位置附近线性化,进行输流管道的线性稳定性分析.采用增量谐波平衡法求解包含三次非线性项动力学模型的稳态周期解.探讨了不同参数影响下输流管道的非线性动力响应以及内流流速的大小对管道动力特性的影响.     

海洋悬空管道非线性振动稳定性分析

以海洋悬空管线为研究对象,根据海洋悬空管道的主要特征,将海洋悬空管道简化为两端简支梁力学模型．涡激升力简化为简谐荷载。在考虑管道非线性因素下,建立悬空管道的横向振动方程,并采用谐波平衡法对方程求解。可得出洋流涡激作用下海洋悬空管道横向振动失稳的双尖点突变模型,由此导出悬空管道失稳条件。根据失稳条件分析发现．海洋悬空管长度对稳定性影响起主导作用,并在假定其他条件不变的情况下,分析影响悬空管道稳定性的因素和悬空段临界长度之间的关系。分析结果表明：随着外流流速、管内流流速、管内压强的增加,悬空管道的临界长度减小：随着材料弹性模量、管外直径的增大．悬空段的临界长度增加：其他影响因素相比较而言可以忽略．     

淤泥流变特性试验影响因素研究

淤泥流变特性试验的剪切模式、样品的静置时间及温度等都会对试验结果产生影响。文章就淤泥流变特性试验影响因素进行了研究。研究结果表明:剪切率相同时,密度越大,剪应力则越大,样品密度测定须多次测量取平均值;样品密度越小,静置时间的影响越大,剪切率较低时,静置时间的影响较大,而当剪切率超过临界剪切率时,静置时间的影响变小,淤泥密度越小,静置时间影响的临界剪切率越大,流变试验时,静置时间应保持一致;随着样品温度的升高,对应的剪应力逐渐减小,在流变试验时,应保证各组次样品的温度一致;采用控制剪应力模式测得的数据相对稀少,剪切率较大时,采用控制剪应力模式测得的剪应力大于控制剪切率模式,而剪切率较小时,控制剪应力模式测得的剪应力则小于控制剪切率模式,在确定淤泥样品的低剪切率对应的屈服应力时宜采用控制剪应力模式,在对比不同淤泥样品的流变特性时,应当采用相同的剪切模式。     

基于钻井液上返流动作用下的隔水管动力学行为研究

本文对钻井隔水管在海洋环境载荷和钻井液上返流动耦合作用下的动力学行为特征进行了研究。通过能量法结合Hamilton原理建立了隔水管动力学模型，并引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数对动力学模型进行离散，以此建立耦合作用下隔水管系统的有限元模型。在此基础上，在时域内通过Newmark积分法对隔水管系统的动力学响应进行数值求解，在频域内对隔水管系统的动力学特性进行模态分析，并进一步探讨钻井液参数对隔水管系统动力学行为的影响。通过数值模拟结果的对比发现：钻井液上返流速越大，隔水管的横向偏移越大，但其对隔水管的弯曲应力和固有频率影响不大；钻井液密度越大，隔水管的固有频率会增大，但其横向偏移会受到抑制。     

矩形窄缝加热通道低流速工况下临界热流密度试验

针对矩形窄缝加热通道开展低流速工况下临界热流密度(CHF)试验研究,获得矩形窄缝加热通道临界热流密度及参数影响规律.研究结果表明:在矩形窄缝加热通道低流速工况下,临界发生时的加热元件壁面温度会发生飞升,矩形窄缝加热通道临界热流密随系统质量流速增大而增大,随系统压力、质量含汽量、进口温度增大而降低;研究获得CHF计算关系...     

耙吸式挖泥船泥浆与管道输送的建模与仿真

建立耙吸式挖泥船泥浆与管道输送的数学模型,在MATLAB/SIMULINK下建立相应的仿真模型.实例仿真结果表示,根据不同情况,通过控制泥泵的转速以控制泥浆在管道串的流速,可以提高其工作效率.     

间隙对水润滑轴承冷却性能影响研究

采用ICEM和Fluent软件,通过计算得到不同水膜间隙的水润滑轴承水膜CFD模型,探讨其对水润滑冷却性能的影响。研究发现,在相同结构的轴承中,轴承间隙越大,轴承最小水膜厚度越小,水膜压力越大,水膜最高温度越大。在进行水润滑轴承结构时,要充分注意到轴承的空隙,避免出现温度升高的情况。     

水平弯管内浆体输送特性的数值模拟

为获得复杂地理条件下管道中固液浆体输送的流动特性及局部阻力损失特性,采用CFD方法建立数值模型,对直管、90°弯管、180°弯管、S形弯管内固液两相流动进行模拟,并将计算结果与文献中实验数据进行对比。结果表明,数值模型得到的计算值与实验值有良好的一致性,在弯管入口处高流速区域靠近管道内侧,沿着流动方向逐渐向管道外侧偏移,对于同一工况,管道局部阻力系数大小依次为180°弯管、S形弯管、90°弯管,且局部阻力系数随流速减小或浆体浓度增加而变大。     

不同孔密度泡沫铜在不同压力下沸腾换热试验研究

以去离子水为工质,探究了不同孔密度泡沫铜在不同压力下的沸腾换热性能.实验结果表明:泡沫铜表面生成汽泡的总体积大于光滑表面生成汽泡的总体积.孔密度对泡沫铜的沸腾换热性能有很大影响,在试验参数测试范围內,泡沫铜的沸腾换热性能随孔密度的增加先增强后减弱,70PPI为最佳孔密度.相对于光滑表面,压力越大,高孔密度金属泡沫的强化沸腾换热能力减弱.     

均匀流场中含自由液面的陷落腔脉动压力分布研究

在有自由液面的情况下,针对横剖面为圆形的陷落腔模型,在均匀流场条件下,开展水动力实验研究,模拟了大量的工况,测量了腔体壁面的流体脉动压力.本文分析了模型所受的脉动压力随傅汝德数在不同腔体位置的变化趋势,并讨论了晃荡现象对压力分布的影响.实验时发现,傅汝德数小于0.35的工况有明显的晃荡现象发生,而傅汝德数小于0.35的工况的脉动压力系数也明显大于其他工况,且变化剧烈.本文认为,流体剪切层自持振荡与腔内液体深度驻波振荡共振是产生晃荡现象的原因,本文实验中Fr≤0.35的工况对应的流速正是达到以上两种振荡频率耦合所需要的流速.本文对工程应用中的腔体尺度和形式的设计有一定的指导意义.