热处理工艺对40MnNbRE高压气瓶钢组织及性能的影响

几种不同的热处理工艺会对40MnNbRE高压气瓶钢的组织和力学性能产生产生较大影响。研究表明,最佳的热处理工艺能够使该钢的屈服强度提高44．8％多,低温冲击韧性可提高两部以上。     

高压气瓶内表面除锈技术研究

分析研究了高压气瓶内表面除锈的两种主要技术:超声波清洗技术与机械除锈技术。在阐述超声波清洗除锈技术机理基础上,重点分析了超声清洗各种工艺参数对除锈效果的影响,讨论了参数选取的基本原则,根据高压气瓶特点提出超声清洗除锈的两种可行方案。同时阐述了机械除锈的基本原理,针对高压气瓶结构设计了一套机械除锈装置,详细分析了该装置的组成,对各关键部件参数进行了设计计算。     

高压氢燃料气瓶加压惰化排气陡降机制

为了提高惰化效率并确保高压氢燃料气瓶的安全应用,采用数值模拟方法评估加压惰化过程中的氧气体积分数变化特征。在加压注气过程中最大氧气体积分数位于氢燃料气瓶的底部区域,而在排气过程开始阶段发现最大氧气体积分数的陡降现象,设计不同的模拟方案分析陡降现象的原因。结果表明:速度-压力耦合效应是排气过程开始阶段氧气体积分数陡降的根本原因,其中瓶内速度场的影响占主导地位,速度场的影响在未静置和静置方案中分别为91.4%和86.7%,而压力场的影响仅为8.6%和13.3%;排气反向冲量及排气低压向瓶内传递诱导流场,叠加加注形成流场共同促使气瓶底部区域内的流动再循环,使得瓶底区域的流动速度增加且速度场与氧气体积分数场协同效应加强,强化了对流传质形成陡降现象。     

爆炸碎片撞击圆柱薄壁储罐的有限元模拟分析

爆炸所产生的碎片会对周围设施及装置安全造成极大的威胁,为定量研究撞击对结构稳定性及结构强度的影响,采用LSDYNA软件,对爆炸碎片撞击下的圆柱薄壁储罐动力学响应进行了数值模拟研究.结果表明,随着碎片撞击速度、横截面积的增加及撞击角度的减少,储罐变得越来越不稳定.随着碎片撞击速度、横截面积的增加及碎片密度的减小,储罐结构强度逐渐失效.碎片撞击速度相同时,立方体碎片的撞击对储罐稳定性和结构强度的影响大于圆柱形碎片.碎片撞击角度为10°时,合成加速度最大,为115 m/s2,此时储罐强度损失最大,导致储罐失效.碎片密度对储罐结构稳定性的影响可忽略不计.     

撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型

在理论分析的基础上导出了撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型,并通过实验结果验证了模型的正确性;计算结果得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量沿轴向位移的变化。     

撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型

在理论分析的基础上导出了撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型，并通过实验结果验证了模型的正确性；计算结果得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量沿轴向位移的变化。     

撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型

在理论分析的基础上导出了撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型,并通过实验结果验证了模型的正确性;计算结果得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量沿轴向位移的变化.     

不同湍流模型比较模拟撞击流

构造了计算撞击流流场分布的数值简化模型,并用有限容积法对间距为H的两个对置平板喷嘴间的湍流作用区域进行数值模拟研究．数值模拟采用了三种湍流模型：标准的k-ε模型、RNG k-ε模型（renormalization group k-ε model）以及雷诺应力模型．数值模拟数据的有效性通过将模拟结果与由对环境温度下两对置喷嘴之间的撞击流试验的结果比较得到证实．通过与实验数据的比较发现,由于考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况,RNG k-ε模型在撞击流区域获得的结果要好于用标准k-ε模型和雷诺应力模型获得的结果．     

基于LS-DYNA的高压气瓶跌落仿真分析

采用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA模块对高压气瓶在无内压的状态下进行跌落仿真分析。气瓶跌落高度设为2m,并分别以水平、45°倾斜、垂直3种角度自由跌落。结果表明,水平跌落时,气瓶肩部受力最大,为505MPa,气瓶没有发生塑性变形;45°倾斜跌落时,气瓶与地面接触部位应力最大,为734MPa,接近材料的屈服强度,气瓶发生塑性变形;垂直跌落时,气瓶所受冲击力最大,最大应力为1500 MPa,远大于材料的屈服强度,气瓶发生较大塑性变形;45°倾斜跌落和垂直跌落时,气瓶均处于危险状态。     

四喷嘴对置式撞击流的数值模拟

通过实验测量和数值模拟(Realizable к-ε湍流模型)相结合的方法研究了四喷嘴对置式撞击流的流场,得到了两者相吻合的结果。模拟结果再现了装置内的分区流动情况;通过对模拟数据分析,计算出了回流比沿装置轴向的分布,发现喷嘴顶部高度和喷口速度的大小对顶部空间的回流比分布影响明显;而喷嘴顶部高度和喷口速度对喷嘴以下空间的回流比分布影响甚小,大约距喷嘴2倍装置直径距离后喷嘴以下空间回流消失。     

高压容器筒体结构的最优化设计

针对高压容器筒体结构尺寸的设计,应用最优化设计理论,建立了高压容器筒体结构尺寸的优化数学模型,采用Turbo C语言编制了优化设计程序,获得了确定高压容器筒体结构尺寸的便捷、可靠的优化设计方法.最后,把所建立的优化设计方法用于2台高压容器筒体的设计,设计结果显示,采用本文的设计方法,能使容器在满足操作工艺要求和机械强度的前提下,用材较少,成本较低.     

非球形弹丸超高速撞击充气压力容器碎片云特性数值模拟

为解决非球形弹丸正撞击充气压力容器问题,应用非线性动力学分析软件AUTODYN,在相同质量和速度的条件下,采用光滑质点流体动力学方法 SPH,对具有不同长径比的圆锥形弹丸、圆柱形弹丸撞击压力容器产生的碎片云特性进行数值模拟,分别分析圆锥形弹丸、圆柱形弹丸长径比对碎片云形态、尖端速度及径向扩展直径的影响。结果表明:弹丸形状及弹丸长径比对碎片云在高压气体中的运动特性影响较大。随着弹丸长径比的增加,圆柱形弹丸碎片云径向扩展直径减小;随着弹丸长径比的增加,相同质量和相同撞击速度的圆锥形弹丸及圆柱形弹丸碎片云的损伤力增强。     

复合材料圆柱壳体结构缓冲吸能特性的实验分析和数值模拟

本文的研究工作围绕复合材料层合圆柱壳受轴向冲击作用下的动力学问题展开。首先通过准静态压缩实验对标准型和采用花瓣型引发方式的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）圆柱壳体的缓冲吸能特性进行了系统的研究对比。之后运用ANSYS,基于失效准则判断的模型对落锤冲击下层合壳体的动力响应过程进行了仿真模拟,发现模拟的数值结果与关键性实验数据能较好地吻合,并且利用此模型预测了花瓣型圆柱壳体的冲击破坏行为。     

CNG气瓶辊模拉拔数值模拟研究

辊模拉拔工艺是结合拉拔和轧制工艺对金属线材、异型材料和管材进行拉拔的先进制造工艺。本文针对钢质无缝CNG气瓶辊模拉拔工艺进行了数值模拟研究。通过Gleeble材料实验机进行的单向拉伸实验得到专用气瓶材料34CrMo4不同变形条件下的流变应力曲线,构建其材料本构方程,并以此为依托,应用有限元软件ABAQUS建立了气瓶辊模拉拔工艺的数值仿真模型。通过数值模拟,研究了各拉拔参数对拉拔力的影响效果,用于指导实际生产。     

高压气井压井井筒温度场预测与影响因素分析

从反循环压井工艺特点出发,以质量守恒、动量守恒和能量守恒为理论基础,推导出反循环压井过程井筒温度场计算模型,并对压井液入口温度、压井液密度、循环时间、压井液排量、压井液导热系数、井深等对反循环压井过程中井筒温度场的影响进行分析.结果表明:随井深增加、压井液入口温度提高、压井液排量减小、循环时间缩短、压井液导热系数增大、压井液密度减小,井筒温度线向高温偏移,反之井筒温度线向低温偏移;调整压井液排量和压井液入口温度是改善井筒温度场最有效的途径.     

计算异常高压气藏地层压缩系数的一种新方法

准确的地层压缩系数在开发异常高压气藏的过程中有着重要意义.为了正确获得随气藏开发而不断变化的地层压缩系数,在研究现有方法的基础上,通过分析异常高压气藏地层压缩系数随地层压力动态变化的特点,从天然气体积系数与地层压缩系数定义出发,运用产量递减律和采气指数概念,推导了地层压缩系数动态变化的表达式.将本方法与经验公式法计算的地层压缩系数进行了对比,结果表明,本方法计算的地层压缩系数更合理、准确,并且是一个能够正确反映气藏开发特征的动态值.     

稀薄气体中高超速圆柱绕流仿真研究

高速尤其是高超音速飞行是航空航天发展的主流方向.目前,70 km以上高超音速飞行器的需求越来越大.当飞行高度达到或超过70 km时,稀薄效应明显,此时连续介质假设失效,传统的连续流体运动方程(NS方程)和相应的CFD方法已经失效.利用连续流体运动方程(NS方程)和直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC),对四个典型Kn(Kn分别为0.001、0.01、0.1和1)下的圆柱绕流进行了计算.分析比较发现,随着Kn的增大,流场中的激波间断结构变弱变粗,甚至消失,圆柱后方的分离区也逐渐变小直到消失.     

考虑地层水存在的高温高压凝析气藏相态研究

高温高压凝析气藏地层水的存在对相态和开发动态的影响不容忽略.基于活度系数模型并结合PR状态方程,建立了考虑地层水的烃水体系气-液-液三相相平衡计算模型.针对实例凝析气藏,通过实验和理论模拟手段研究了地层水存在时温度和压力对凝析气中水含量、油气水三相相体积、饱和压力、p-T相图以及反凝析液量的影响规律.研究结果显示,温度越高气中凝析水含量越高,而且随压力降低呈指数增加.地层水存在使凝析气藏露点压力和最大反凝析液量均增加,这说明地层水存在加剧了反凝析.考虑地层水存在的烃水体系p-T相图更能反映油气水三相相态特征.由此可见,高温高压凝析气藏必须考虑地层水存在对相态及开发过程可能带来的影响.     

废气燃烧器结构对流动和排放物浓度的影响

为了提高废气处理燃烧器喷嘴的使用寿命、降低排放物中NOx的浓度,采用Realizablek-ε模型对废气处理燃烧器三维流动和燃烧进行了数值模拟.结果显示燃烧室内的流动、燃烧、化学反应以及排放物中NOx的浓度与燃烧器的导流片角度和燃烧器结构密切相关,包括内部流道的形状和面积.据此提出了燃烧器的两种结构修改方案.数值模拟结果表明当去掉导流片从而增大空气流通截面积并减小流动阻力后,燃烧器内的速度和压力分布合理,高温区位置后移,燃烧和化学反应效率提高,排放物NOx的浓度明显降低.其中一种结构改进的燃烧器投入使用后,经检测NOx的浓度减少9.5%.     

模拟冲击破碎的MCA方法

可移动元胞自动机法（MCA）是继有限元法和边界单元法之后发展起来的一种新的建立在非连续介质力学基础上的离散数值计算方法。文章介绍了MCA方法的理论基础，并利用MCA模拟软件对冲击载荷作用下脆性块体材料的破坏进行了二维数值模拟，得到了材料的破坏变形过程、温度场、速度场和应力应变关系曲线。数值模拟结果与实际吻合较好，说明该计算方法可以有效地计算和模拟冲击破坏问题。