火药传热特性与Tait方程的应用

该文通过求解单颗粒火药非稳态温度场,给出了临界温度边界层曲线,讨论了Tait方程的应用条件。结果表明,在多孔火药床的燃烧转爆轰过程中,火药内部温度边界层厚度小于火药粒径的百分之一,火药状态可用Tait方程描述。     

火药低温挤压破碎及其异常燃烧数值预测

该文利用高低压火炮发射火药运载器研究动态条件下低温火药的破碎规律,得到了不同颗粒间应力条件下火药破碎程度关系式。在此基础上建立了考虑火药破碎的一维多相流数学模型,对高密实低温火药的燃烧过程进行了数值预测,并与不考虑破碎的数值结果进行了对比。数值结果揭示了低温破碎引起异常压力,对研究高膛压火炮的膛炸机理有重要意义。     

煤粉燃烧两相流的数值模拟

由于煤粉燃烧受热面区域的气固两相流场测量难度大,为预测煤粉燃烧炉内部流场与两相流浓度场分布规律,以FLUENT为平台,建立了煤粉燃烧炉模型,用PDF来定义燃料成分,气相湍流流动采用标准的k-ε方程模型,气相为无滑移边界条件。颗粒相采用随机轨道模型。利用有限差分法来离散微分方程,对控制方程的求解采用SIMPLE算法。得到了燃烧炉内部温度场,煤液化率的分布规律及煤粉的颗粒轨迹。揭示了挥发分释放与燃烧的过程,剖析了焦炭的燃烧机理,为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。模拟结果有助于煤粉炉改造和节能。     

多孔介质床层中颗粒内部流体的流动

基于以Ｂｒｉｎｋｍａｎ方程为基础的有效介质方法和一般的点阵模型,研究固定床层中多孔颗粒内部的流动特性。在综合分析多孔颗粒内部流动特性及考虑有效粘性系数对速度分布影响后,推出了球形流体微团在多孔介质内部的受力公式,解释了增加多孔颗粒内部内也隙度可改善传输的原因。     

低Da数多孔填料床的热湿迁移特性

根据多孔介质的孔隙及颗粒的大小和多孔腔内水分的静态分布特性，将封闭腔内含湿多孔介质的流动与传热划分为低Ｄａ数与高Ｄａ数两类流动问题。同时采用二维无量纲非稳态模型对低Ｄａ数封闭多孔腔内的热湿迁移特性进行了数值模拟，分析了低Ｄａ数多孔床的传热特性及内部湿分的迁移规律。     

多孔材料热风干燥过程中收缩特性研究

为了更好的研究多孔材料热风干燥过程中内部干燥特性,将干燥过程中整体体积、尺寸收缩比与平均干基含水率的函数关系运用到内部各单元层。以胡萝卜颗粒为例,建立了干燥中物料内部各单元层收缩模型。运用MATLAB编程的方法对胡萝卜颗粒内部各单元层体积和尺寸变化及分布规律进行数值模拟计算。模拟结果表明:片状胡萝卜颗粒在热风干燥过程中随着水分不断对外扩散迁移、干基含水率降低的过程中,表单元层由于水分首先扩散蒸发到热空气中而首先收缩,内部单元层水分滞后扩散蒸发而滞后收缩;外部单元层水分扩散速率大于内部单元层,边界收缩位移量最大。通过实验对模拟结果进行验证,验证结果表明此模型可以用来表述干燥过程中多孔材料内部收缩特性变化规律。     

火焰清理工艺中平行多孔射流非预混燃烧的研究

建立了远程控制燃烧试验台,研究了天然气和氧气的非预混燃烧过程,利用间接测温法分析了多孔射流燃烧火焰的温度分布规律.利用Realizable k-ε湍流模型研究平行多孔射流的流场特性,采用平衡化学反应模型研究射流的非预混燃烧过程,数值计算得出的火焰结果与试验数据吻合较好.结果表明:多孔射流的卷吸与合并能够加快气体的混合与燃烧;平行分布的45股射流在喷嘴出口附近趋于形成双孔合并,随着流动发展会发生再合并,最终表现为3股强射流火焰形态.     

基于多孔介质模型的低质燃气燃烧排放特性数值模拟

为了研究多孔介质体应用于锅炉设备中的燃烧排放特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/二氧化碳(1∶4)预混低质燃气在2.8 MW的热水锅炉中燃烧的单步反应模型。通过Fluent软件进行数值模拟,对比分析了多孔介质体的材料、安装位置及孔隙率对燃烧特性的影响,得出了燃烧温度分布以及燃烧排放物分布变化云图。研究结果表明,多孔介质材料选为碳化硅、孔隙率选为0.5、多孔介质体安装在800mm处,更有利于锅炉的燃烧。     

随机堆积床内甲烷/空气预混燃烧过程的数值模拟

通过离散元软件LIGGGHTS重现球体的重力堆积过程,建立三维随机堆积床几何模型.利用大涡方法结合双温度模型以及EBU-Arrhenius燃烧模型,模拟了甲烷/空气预混气体在堆积床内预混合燃烧过程.通过将模拟结果与实验数据对比验证了模型的有效性,在此基础上对随机堆积床内部的火焰分布结构、火焰面形状及温度分布规律等进行了分析.模拟结果表明:在燃烧后期,堆积床内的小球温度要高于同一高度上气体的温度,这体现了多孔介质良好的蓄热能力;壁面与轴线间的火焰面高度差远远小于无多孔介质的管内燃烧情况,表明随机堆积床可以通过分割火焰来提高燃烧的均匀性和稳定性.     

高能气体压裂火药燃烧及射孔泄流规律的研究

高能气体压裂的压力—时间过程决定了所形成的裂缝几何形态和对套管及水泥环的破坏程度,而火药的燃烧规律和流体通过射孔孔眼的泄流规律是影响压力过程的两个决定性因素。本文基于火药平行层燃烧规律及泄气条件对密闭容器压力公式进行了修正,用因次分析法导出了泄流规律的形式,并将火药燃烧与孔眼泄流结合起来逐步计算瞬时压力过程。通过对数值计算结果的分析讨论,为高能气体压裂装药设计提供理论依据。     

汽油机歧管式催化转化器流固耦合热应力分析

采用流固耦合的方法计算了某汽油机歧管式催化转化器结构热应力状态与振动特性。首先,计算了歧管式催化转化器结构的内流场和外流场,得到了内外壁面的温度与压力分布;进一步利用有限元的方法计算了歧管式催化转化器结构的热应力状态和振动特性。计算结果表明,歧管式催化转化器结构在入口法兰区域热应力过大,容易产生应力集中,是最容易损坏的区域;另外,排气歧管和催化转化器连接处,与螺栓固定点的距离较大,热变形较大。据此,进行了结构改进,并与原结构进行了相应的分析对比,结果表明改进后的歧管式催化转化器较原结构在最高温度及最大热应力、振动特性等方面均有所改善。     

液压机工作缸内部受任意二次函数分布压力之解析解

根据弹性力学的基本理论，采用解析解法，构造出一个即满足双调和方程又满足边界条件的应力函数，并由此求出液压机工作缸在内部边界受任意二次函数分布压力之解析解。     

渤南油田义176区块三维应力场智能预测

为提高应力场数值模拟的运算效率，基于ANSYS中的APDL语言编译自适应边界程序，将边界条件的人为调整过程自动化，并借助Petrel与ANSYS的联合建模技术以及三维非均质岩石力学场的构建技术，开展了渤南油田176区块三维应力场的智能预测。结果表明，自适应边界程序大幅且有效地缩短了人工反复尝试边界条件的时间，提高了应力场模拟的效率，且保证了预测精度。义176区块现今最大水平主应力方向总体呈近EW-SEE向，边界断层对应力方向影响较为显著，引起了约5 °~10 °的偏转。现今地应力数值变化较大，离散性高，平面上呈带状展布，具有北高南低的分布趋势，在目的层范围内属于I_a类地应力，岩石的非均质性是造成应力数值差异的主要原因。在义176区块中部存在一片条带状展布的“应力甜点”，可以作为井位部署和压裂作业的优势区域。     

基于ANSYS Workbench隧道车车架强度有限元分析

应用Creo建立某隧道车车架实体模型,给出了车架应力分析时的模型简化方法。根据车架的受力特点,提出了两个有限元分析的边界条件,建立了有限元模型。用ANSYS Workbench分别求解两种边界条件下,车架的应力大小和应力分布规律,进行了对比分析,得到了满载静止状态下车架等效应力分布云图,及车架变形云图。     

低温感包覆火药燃烧过程破孔规律研究

为了模拟低温感包覆火药在混合装药中的燃烧过程,该文对常温中止实验后低温感包覆火药的表面进行了三维视频显微镜观察,对包覆火药的燃烧过程进行了分析。在中止实验的基础上,研究了装药条件如点火压力、主装药与包覆火药配比、装填密度对破孔的影响规律,建立了破孔规律模型,给出了该模型在燃烧计算中的处理方法。用密闭爆发器实验和内弹道实验对模型进行了验证。结果显示,计算得到的p-t曲线与实验符合较好。     

HRR奇异解在非线性粘弹性情况下的推广

基于非线性粘弹性理论中的弹性回复对应原理 [1 ]和 HRR奇异解 [2 - 3 ] ,提出了求幂率型硬化非线性粘弹性材料裂纹问题在两类不同边界条件下的对应原理 ,并得到了幂率型硬化非线性粘弹性裂纹尖端应力、应变和位移场 ,通过理论分析和计算表明该解答正是幂率型硬化非线性粘弹性裂纹问题的解析解     

轴对称功能梯度材料设计模型

采用弹性力学,复合材料力学以及计算数学的有关理论,建立起了轴对称功能梯度材料分析模型,结合这类材料实际应用背景,给出了理论模型求解的边界条件,在求解梯度层层间热应力的过程中,引入了三角级数来描述功能梯度材料层间热应力,从而得到了层间热应力的精确解,以此优化这类材料的设计与实现该类材料的成功制备。     

双搭接接头应力场的边界元分析

介绍了在弹性范围内二维粘接结构应力场的边界元分析。和有限元相比,可减少计算工作量,且可方便地计算界面应力。把粘接结构分为三个子区域,采用线性单元或二次单元建立子区域的边界元方程,再根据界面条件,建立了粘接结构的边界元方程;提出了子域法求解胶层内部应力场的方法。对双搭接接头进行了边界元应力分析,并和有限元结果进行了对比,从而证实本文方法的有效性。     

梁受余弦分布压力作用的解析解

以矩形截面简支梁为例，通过构造一个满足所有边界条件和双调和方程的应力函数，给出了粱受余弦分布力作用情况下相应的解析解，这为求解梁受任意分布压力作用下解的问题打下了基础．     

Compact difference approximation with consistent boundary condition

For simulating multi-scale complex flow fields it should be noted that all the physical quantities we are interested in must be simulated well. With limitation of the computer resources it is preferred to use high order accurate difference schemes. Because of their high accuracy and small stencil of grid points computational fluid dynamics (CFD) workers pay more attention to compact schemes recently. For simulating the complex flow fields the treatment of boundary conditions at the far field boundary points and near far field boundary points is very important. According to authors' experience and published results some aspects of boundary condition treatment for far field boundary are presented, and the emphasis is on treatment of boundary conditions for the upwind compact schemes. The consistent treatment of boundary conditions at the near boundary points is also discussed. At the end of the paper are given some numerical examples. The computed results with presented method are satisfactory.