地下流固耦合理论的研究进展及应用

论述了涉及岩体 -流体相互作用的地下流固耦合理论的进展概况。重点讨论了在理论研究方面存在的几个主要问题 ,包括有效应力定律、理论模型描述、流固耦合程度及数值算法研究等。就该理论在石油开发领域注水引致的套管损坏及产层出砂问题的具体应用进行了简单的讨论。研究结果表明 ,进一步发展地下流固耦合理论对解决石油生产中的一系列地质力学问题有着重要的意义。     

架空热力管道系统热膨胀位移的试验研究

为了考察支架摩擦力对管系热胀位移的影响,在一条热水输送管线上进行了小型结构试验,实际测量了管系的热胀位移,并用高级架空热力管道结构分析程序(AOPAP)对其进行了计算。试验和计算结果表明,考虑了支架摩擦力,计算结果与实际情况比较符合,否则两者相差较大。说明支架摩擦力的存在对于管系位移有较大的约束作用,按无摩擦的情况对管系进行强度校核是不合理的。研究表明,用变弹簧系数迭代法及其应用程序分析和计算架空热力管道系统的热膨胀位移和应力,能更准确地反映管系的真实情况。     

油气井套管射孔有限元动态仿真

对油气井射孔作业中射孔弹发射和弹体挤进过程进行了动态有限元数值模拟和分析。弹丸挤进过程是一个高速冲击、大变形、带过盟配合的接触问题,以弹丸穿甲有限元模拟为基础,采用ANSYS软件的LS—DYNA模块对实体模型进行试算,运用Ls—Prepost模块进行瞬态分析,形成了一套弹丸完井射孔动态模拟方法。模拟结果与实际地面的打靶试验结果基本一致,从而验证了仿真方法的有效性。     

信息识别技术在深基坑施工中的应用

深基坑工程中,地质条件和施工条件复杂,荷载难于确定,为此,基于时空效应理论中深基坑工程施工的现代设计理念,结合工程实例,采用信息钮识别技术对整个深基坑施工过程进行了实时监测,对地下连续墙墙体水平位移及地下连续墙墙体顶面的沉降或隆起进行了测试,并对墙体位移和内力进行及时预报。与传统反分析方法相比,该方法避免了对参数的敏度分析,概念直观,易于实现,同时把实时监测、参数识别、预测分析和动态控制有机地连接在一起,为深基坑工程信息化施工提供了依据,使施工始终处于可控制的理想状态,保证了整个深基坑工程的安全。     

信息识别技术在深基坑施工中的应用

深基坑工程中，地质条件和施工条件复杂，荷载难于确定，为此，基于时空效应理论中深基坑工程施工的现代设计理念，结合工程实例，采用信息钮识别技术对整个深基坑施工过程进行了实时监测，对地下连续墙墙体水平位移及地下连续墙墙体顶面的沉降或隆起进行了测试，并对墙体位移和内力进行及时预报。与传统反分析方法相比，该方法避免了对参数的敏度分析，概念直观，易于实现，同时把实时监测、参数识别、预测分析和动态控制有机地连接在一起，为深基坑工程信息化施工提供了依据，使施工始终处于可控制的理想状态，保证了整个深基坑工程的安全。     

架空热力管道热胀位移的进一步分析

本文在文献[1]的基础上,进一步讨论了平面内不对称的“L”形及“U”形架空热力管道的热胀位移和支架处摩擦力的计算,计算中考虑了管道内压对弯头柔性系数和管道位移的影响。文中给出了计算实例,并编制了计算机程序以便于工程设计使用。本方法也可适用于两个固定支架之间的其它形式的架空热力管道系统。     

斜管组油水分离装置的结构优化研究

斜管组油水分离装置内的流场分布直接影响其除油效率,装置内流体压力的不均匀分布容易导致壳体出现应力集中现象。利用流体动力学仿真软件FLUENT对斜管组油水分离装置内的流场分布进行仿真模拟;研究入口流量对装置除油效率及其力学响应的影响,并与现场试验数据进行对比。结合Workbench流固耦合技术计算流体作用下装置的变形和应力分布。结果表明:适当降低入口流速,可大幅提高装置的除油效率,但对装置的力学响应影响不大;装置改进后其应力和位移分布得到明显改善,装置的除油效率也大幅度提高。     

浮体绳轮波浪发电系统研究

海洋能获取及转换是波浪能发电系统的关键环节.合理的浮体结构和能量转换装置的设计将大大提高能量获取及转换效率.为提高波浪能利用率,降低波能转换装置成本,设计新型点吸收式波浪发电装置——浮体绳轮波浪发电系统.基于线性规则波理论及粘性阻尼理论,考虑浮体附加质量及附加阻尼影响,对浮体上升和下降阶段进行受力分析,分别得到了浮体上升和下降两个阶段的运动方程,推导出浮体完整的运动方程.利用数值计算得到浮体获取最优转换效率的阻尼系数C=10600N·s/m,然后通过水动力学频域及时域分析对数值计算结果进行了验证.理论分析及仿真过程为浮体绳轮波浪发电系统的研究和实际应用提供了理论基础.     

崩滑岩体对埋地管线横向冲击作用的数值模拟

采用离散元软件3DEC对高速下落岩体冲击地面、引起埋地管道动力响应的过程进行数值模拟,考察影响管道表面土压力和管道变形的主要因素.结果表明:冲击荷载作用下管道表面土压力分布非常不均匀,靠近管道顶部的区域是主要影响区,冲击作用面积是主要影响区范围的决定性因素;落体质量和冲击速度是影响管道表面最大土压力的主要因素,落体对管道表面土压力沿纵向的影响范围大致为冲击作用半径的2倍;落体速度相同时,落体质量对管道变形的影响比冲击作用面积更显著;增大管道埋深可以减小管道的冲击变形量;与采用较硬的黏土作为管沟填充料相比,无黏性砂填充时冲击荷载更容易引起管道发生较大变形.     

岩石宏细观弹塑性损伤破坏对比研究

为了考虑岩石内细观局部塑性变形,基于应变空间理论导出岩石弹塑性损伤增量本构方程,提出了在计算程序中用破坏单元网格消去法清晰模拟裂纹扩展的方法,解决了有限元模拟裂纹的难题,分别从宏观尺度和细观尺度研究了岩石I型裂纹弹塑性损伤破坏问题。对比分析表明,宏观尺度研究I型裂纹扩展符合断裂力学理论分析;细观尺度研究岩石破坏过程能深入解释细观破坏机理,岩石宏观破坏直接与其内部的细观损伤破坏有关;三维数值模拟破坏过程比二维破坏更为复杂;大理岩偏三点弯曲梁弹塑性损伤破坏数值模拟得到的结果与试验结果较为吻合,验证了新建细观尺度模型模拟岩石破坏问题的合理性。