五家沟煤矿工字钢巷道的摩擦阻力系数的研究

通过对五家沟煤矿进行的通风阻力测试,所获得的工字钢支护巷道的实测数据的基础上,运用SPSS软件,采用Bootstrap重样方法统计分析,对其进行了聚类分析、异常值的箱线图分析、Kolmogorov-Smirnova检验和Shapiro-Wilk检验.统计结果表明:在所获得的实测数据中,在剔除实测数据中存在的极端值和异常值之后,通过两种检验方法得出摩擦阻力系数不服从正态分布.采用Bootstrap重样抽样方法,对其进行统计计算,得出了摩擦阻力系数取值范围为[0.0070,0.0132]N·s2/m4.将该摩擦阻力系数的统计结果应用于官地煤矿,通过实测与应用算出的百米摩擦风阻进行比较及相关性分析,相关性是高度显著的,验证了其正确性,从而提高了矿井工字钢巷道摩擦阻力系数计算的准确性和可靠性,对矿山的通风安全管理具有重要的指导意义.     

较低雷诺数下ITTC尺度效应换算方法的改进

应用基于非结构化网格的过渡流模型,在商业CFD软件STAR-CCM+平台上,对不同雷诺数(Re)下螺旋桨模型和实桨进行数值模拟,分析了螺旋桨叶面和叶背边界层的流体流动随Re的变化情况,将浆叶0.75R剖面压力面和吸力面的摩擦阻力系数的数值模拟结果与国际船模试验池会议(ITTC)推荐的尺度效应换算公式以及平板摩擦阻力系数计算公式的计算结果进行对比,并对ITTC尺度效应换算方法在较低雷诺数下进行了改进,即应用不同的公式分别计算叶面和叶背的摩擦阻力系数.结果表明,螺旋桨叶面与叶背边界层的流体流动不同,故吸力面和压力面的摩擦阻力系数计算公式有所不同.当Re较小(接近临界雷诺数)时,改进方法比ITTC尺度效应换算方法计算的结果更准确;当Re1.0×106时,改进方法与ITTC尺度效应换算方法的计算结果基本一致;当Re2.0×106时,Re越大,2种方法的计算结果偏离实际值越多.     

烟风道及典型零部件阻力系数的计算方法

探讨了烟风道摩擦阻力系数计算问题。给出了烟风动力粘度计算式及相关参数。通过计算结果分析,梳理了烟风道摩擦阻力系数计算条件:(1)雷诺数Re2000;(2)2000≤Re4000,或用于计算光滑工程管,或相对粗糙度时;(3)4000≤Re且有相对粗糙度。上述三种条件分别使用一个计算式即可。另外,通过数据拟合,给出了7种烟风道常见弯头的局部阻力系数计算式。上述计算式便于计算机编程。     

汽水管道压力损失计算方法初步探讨

根据流体力学原理分析了管道压力损失的构成及其数学模型,首先介绍了管道压力损失的分类(包括沿程损失和局部损失)及数学模型,然后介绍了摩擦阻力系数的计算方法(直管摩擦阻力系数和管件局部阻力系数),最后介绍了两种常用的管道压力损失计算方法(阻力系数法和当量长度法).管道的压力损失计算是蒸汽、给水等管路水力计算的重要组成部分,对于管路系统的设计和运行是一个重要参数,也是管路设计及输送设备选型的主要依据,因此阻力计算是否准确直接影响整个管路的运行情况和经济效益.     

等截面套管喷枪的气体力学参数试验研究

本文从可压缩流的基本理论出发,讨论了等截面套管喷枪的计算原则和方法,并对它的气体力学参数进行了测试。测定了不同管径的不锈钢管和铜管的摩擦阻力系数。在此基础上,对套管喷枪出口断面上的速度分布和沿套管喷枪轴线上的速度变化规律和压力变化规律进行了测定。通过试验证明了测定的摩擦阻力系数是可信的,拟定的计算方法是实用的。     

管网水力计算收敛性的研究及优化

深入研究了摩擦阻力系数对燃气管网水力计算收敛性的影响,对大管径或小流量情况下迭代过程不收敛或收敛速度慢的问题进行了分析,并提出了解决方案,通过采用柯列勃洛克公式计算摩擦阻力系数λ、小流量管道判据和精度控制准则等方法,有效地解决了大管径或小流量情况下迭代过程不收敛或收敛速度慢的问题,从而大大减小了燃气管网水力计算的工作量,提高了计算精度和迭代速度,并利用自行开发的燃气管网水力计算程序进行了仿真研究。     

应用FLUENT软件优化船舶阻力性能

采用商业CFD计算软件FLUENT,粘性数值模拟绕一种复杂船型--带球鼻般艏和双艉的丰满船型的流动,通过流线显示辅助改进了船体外形,改善了船体的阻力性能.研究了船型改进前后艉部隧道中纵剖线所处平面的流线分布和船舶总的粘性阻力系数,结果表明改进后的船舶的摩擦阻力系数与ITTC阻力系数公式的计算结果自洽,验证了数值计算方法的正确性和有效性.     

基于摩擦阻力系数的卡瓦闸板对连续油管夹持特性影响分析

针对连续油管作业过程中卡瓦闸板防喷器对其夹持时造成的划伤、缩颈并降低其使用寿命的问题,提出连续油管与卡瓦闸板之间摩擦阻力系数对其相互作用的影响。建立了卡瓦闸板夹持连续油管三维物理模型,基于弹塑性力学理论建立起其计算模型,以Ramberg-Osgood弹塑性模型为基础,采用数值模拟的手段分析了多种工况下不同摩擦阻力系数对连续油管最大Mises应力、轴向位移以及接触应力的影响。研究表明:适当增加摩擦阻力系数有利于减小连续油管上的应力集中,也有助于限制轴向位移避免划伤连续油管和造成卡瓦闸板崩齿,同时提高卡瓦闸板对连续油管的夹持效果。最终以屈服强度为指标,结合连续油管轴向位移量趋势变化给出摩擦阻力系数安全区间为0.4～0.6,旨在为连续油管安全作业提供参考。     

硼交联N_2伴注泡沫压裂液的阻力特性研究

液氮泡沫伴注压裂液的阻力性能对于有效实施压裂工艺、选择合理的压裂参数、进行更为准确的裂缝预测、评估压裂效果都至关重要.利用高参数泡沫压裂液实验回路详细研究了模拟实际压裂条件下N2泡沫压裂液的阻力特性.研究表明:N2泡沫压裂液的摩擦压降梯度随着流速的增大而增大,随着温度的升高而减小,随着压力的增大而增大;摩擦阻力系数随着流速增大而增大,随着温度的升高而减小,而其随着压力的变化特别复杂.通过实验研究得出了N2泡沫压裂液在15~45MPa范围内摩擦阻力系数和广义雷诺数之间的计算关联式,其在本文实验工况下的平均计算误差为10.2%.     

锚喷巷道通风阻力系数的计算式研究

通过对平煤集团大量的锚喷巷道的回归分析，建立了巷道壁面绝对粗糙度和巷道断面积对摩擦阻力系数影响程度的回归方程，并对回归方程作了显著性检验，最后对巷道粗糙程度和断面积对锚喷巷道摩擦阻力系数的影响程度进行了讨论和总结，对同类巷道磨擦阻力系数的选取具有实践指导意义。     

鱼雷推进性能的经验公式与计算流体力学预测

采用理论预测和计算流体力学（CFD）2种方法对某型导管推进器的鱼雷推进性能和雷体、推进器的水动力性能进行预测分析.结果表明：在航速10.29~25.72 m/s条件下,通过CFD计算的无附体雷体阻力系数与平板摩擦阻力系数和剩余阻力系数之和相差5.2%,即适用于雷型特征的阻力经验公式的精度较高;在进速系数为1.6~2.0时,导管推进器敞水性能曲线的CFD计算值与实验值较吻合,误差小于5%;通过CFD法计算的雷体尾流中推进器的推力、力矩和推进效率与适用于对转桨推进鱼雷经验公式的计算值相差均小于5%,说明适用于对转桨推进鱼雷的推进性能经验公式也适用于导管推进器.     

输水管路水力计算对水锤防护措施的影响

文章通过对水锤现象的分析、分类以及计算方法的研究,寻找杜绝水锤发生的措施,利用先进的水锤计算软件PIPENET精确地计算摩阻系数n值范围,以此杜绝水锤现象的发生,并通过模拟计算寻找到了摩阻系数n值的最佳取值范围。     

液压变压器变压比特性研究

为解决已有的液压变压器变压比模型与实际结果偏差较大的问题,通过对实际工作过程中不应忽略的摩擦与泄漏损失进行研究,引入机械摩擦损失系数、黏性摩擦损失系数和层流泄漏系数,建立了液压变压器变压比模型.计算分析和试验结果表明,负载流量对液压变压器的变压比特性影响巨大,液压变压器的变压比应表示为配流盘控制角和负载流量的函数.当控制角不变时,变压比随负载流量的增大单调减小;当负载流量不变时,变压比存在有限的最大值,这一最大值及其对应的最大有效控制角随负载流量的增大而减小.     

喉栓发动机压强响应速率影响因素分析

 为研究喉栓式固体火箭发动机喉栓运动过程中影响压强响应速率的因素,利用CFD软件建立二维模型,对压强调节过程进行仿真研究。分析了驱动系统牵引力、密封圈摩擦系数、推进剂主要性能参数以及喉栓头部几何构型对压强响应速率的影响。结果发现,驱动系统牵引力和推进剂压强指数以及喉栓头部半锥角对压强响应速率影响较大,高压下降低摩擦系数能够明显降低摩擦力提高压强响应速率,推进剂燃温对压强响应速率影响不大。     

天然气管输减阻剂减阻效果现场评价方法研究

减阻剂的合理使用可有效降低天然气长输过程中的能耗并提高管道的输气能力,天然气减阻剂减阻效果的科 学评价是指导减阻剂在现场合理应用的关键所在。目前国内外现有的减阻效果评价方法在管输现场的使用中有一定 的局限性,不能较好地满足现场需要。结合减阻剂减阻机理及管输现场对评价方法的要求,对国内外已用到的3 种评 价方法进行分析与完善,并提出两种新的评价方法。运用模糊综合评价法对5 种评价方法进行优选,得出采用输气效 率系数与流量反演求水力摩阻系数联合评价法是评价管输现场减阻剂减阻效果较为合理的方法。根据该评价方法, 研发了一套天然气管输减阻剂减阻效果评价软件。在某输气管线的应用中,软件评价分析结果符合现场实际情况,且 同时满足了管输技术工程人员和生产管理者的需求。软件操作简单,使用方便,得到了现场工作人员的好评。     

亚音速飞行器壁面沟槽减阻研究与应用

固/气界面间强烈的剪切作用是亚音速飞行器壁面摩擦阻力产生的主要原因。该文基于k-ε湍流模型及动态网格划分技术,研究沟槽内微漩涡流动特性、沟槽结构对表面受力影响及沟槽内局部压力场及压差阻力的产生原因;以壁面阻力系数为计算目标,对沟槽形貌构型优化,获取亚音速飞行时具有最佳减阻效果的壁面沟槽形貌构型参数。在中国航天某研究院FD06风洞进行试验,试验结果表明:亚音速飞行器壁面沟槽结构可显著降低壁面阻力系数。Ma=0.4时,壁面摩擦阻力由1.7N降低为0.908N,减阻率为45.57%;Ma=0.8时,减阻率为13.5%;Ma=0.9时,减阻率为18.4%。     

泡沫型多孔介质中非达西流立方框架模型

该文研究泡沫型多孔介质中的流动特性，提出了一种正立方几何框架模型和相应的数理模型，模型中既考虑了固体介质表面摩擦阻力的作用，也考虑了介多丝形状阻力引起的惯性效应，得到适用于泡沫型多孔介质的非达西流关系式及主要系数的计算式。直接由结构参数即可求得泡沫材料的渗透率Ｋ及非线性Ｆ－Ｗ流动关系式中二次项系数Ｆ，其计算结果与实测值有较好的一致性。在这类多孔介质中的应用中对流动特性的理论预测具有工程实用价值。     

油井套管橡胶密封的有限元分析

采用非线性有限元软件,对油井套管橡胶密封的应力进行了分析,计算出橡胶密封装置的应力分布。分别考虑了载荷、摩擦系数、密封间隙和橡胶密封筒高度对应力分布的影响。分析表明,载荷、密封间隙、橡胶密封筒高度对应力最大值有影响,而摩擦系数影响很小。可以根据这些计算结果,对实际设计的橡胶密封筒进行优化设计。     

平板紊流边界层探讨

本文是笔者已发表的“管中紊流新探索”一文的继续，笔者用该文提出的关于脉动切应力的假设，求解平板紊流边界层问题，给出了计算边界层厚度、位移厚度、动量厚度和能量厚度的公式和表格，所得的绕平板的阻力系数，无论在紊流水力光滑区，或是在紊流水力粗糙区，全与现有实验成果非常符合，对从水力光滑到水力粗糙的过渡区，本文提供的算法是首创．     

平面闸门行走支承滑动摩擦系数计算方法

为了解决平面闸门行走支承滑动摩擦系数计算方法问题,提出了基于黏着理论的滑动摩擦系数计算方法,并将滑动摩擦问题转化成接触面之间的犁沟效应和黏着效应.其中硬材料表面粗糙峰被简化为圆锥体,顶峰的高度在均值附近呈现正态随机分布,应用此随机平面模型对软硬材料之间的犁沟效应进行分析.另外采用"鹅卵石"模型计算黏着效应.此公式在计算摩擦系数与相对滑动速度之间的变化关系时与前苏联学者Крагепьский等提出的变化趋势非常相似,此外其结果还与丁华东等所做的试验结果近似.另外钢对钢、钢对青铜以及钢基铜塑复合材料对不锈钢的摩擦系数随着速度变化的数值与《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74—95)中规定的摩擦系数变化范围很接近.因此证明所提出的公式在计算行走支承滑动摩擦系数时具有一定的可靠性.