泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法

为探求泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法,根据流体动力学和相似理论的基本原理,阐述了泵及泵装置相似准则,分析了原型与模型泵及泵装置水力模拟、机械约束、几何相似的近似性成因.据水力效率基本定义,推导表达了基于全部水力损失仅有摩擦水力损失假设下的泵及泵装置效率换算公式,以及考虑形状阻力损失和冲击旋涡损失的综合权重系数表达的水力效率换算公式.从理论上建立了模型泵及泵装置效率的数学模型,提出从模型试验特性中分离出各分项效率的方法;基于相似理论,建立了泵及泵装置各分项效率相似换算的数学表达.该方法为泵及泵装置原型与模型特性参数换算的深入研究提供了参考依据.     

水驱油藏含水率及采出程度相似理论研究

为使模拟实验结果更好地应用到油田，为油田开发方案提供理论指导，应用相似定数法导出了水驱油藏相似准则，经相似变换建立了采出程度和含水率相似准则。利用数值模拟方法对各相似准则进行了敏感性分析，利用相似理论函数论对敏感性较强的相似准则进行了研究。结果表明，水驱油藏采出程度及含水率同各相似准则之问满足乘积关系。根据此关系建立了水驱油藏含水率与采出程度的经验关系式。关系式中引入了相渗经验系数以消除模型与原型相渗差异。物理模拟实验与数值模拟结果的对比表明，所建立的经验关系式可以满足油田实际应用。     

相似模拟实验材料的流固耦合参数测试

为了研究连续介质的流固耦合作用,在推导岩体力学和流体力学相似条件的基础上,确定了流固耦合相似模拟的准则,研制的以石蜡为胶凝剂的流固相似模拟实验材料,其耦合参数与原型相似,性质满足流固耦合相似模拟实验要求。通过神府矿区某矿1-2煤层开采的流固耦合相似模拟实验,研究结果表明:模拟所得出的采煤工作面上覆岩层的运动破坏及裂隙演化规律与现场一致,潜水渗流规律和其它参数也与原型相似。证明了实验材料的选取正确和耦合参数的确定合理。     

相似模拟实验材料的流固耦合参数测试

根据连续介质的流固耦合数学模型,推导了岩体介质的弹性力学相似条件和水的流体力学相似条件,确定了流固耦合相似模拟的准则。研制的以石蜡为胶凝剂的流固相似模拟实验材料,其耦合参数与原型相似,性质满足流固耦合相似模拟实验要求。通过神府矿区某矿1~(-2)煤层开采的流固耦合相似模拟实验表明,模拟所得出的采煤工作面上覆岩层的运动破坏及裂隙演化规律与现场一致,潜水渗流规律和其它参数也与原型相似,进一步证明了实验材料的选取正确和耦合参数的确定合理。     

混凝土侵彻试验相似准则验证分析

提出了用混凝土侵彻模型试验代替原型试验的方法,建立并验证了混凝土侵彻试验的相似准则.基于相似理论,推导了包括材料、弹速、着角、几何关系等因素的混凝土侵彻试验相似准则.为了验证相似准则,进行了1发原型试验和7发模型试验.由于模型试验的弹速不够接近原型试验的弹速,在模型试验数据处理中引入了灰色系统理论,建立了最大侵彻深度灰色预估模型.通过模型试验相应弹速的灰色预估值与原型试验结果的相似对比及误差分析,说明模型试验能够满足要求.     

火炮系统相似性分析原理

相似学，相似系统化是近年发展起来的边缘学科，相似元，系统相似度等概念的引使火炮系统全在数的物理模拟成为可能。该文阐述了系统与火包的关系，讨论了不同类型及口径火炮系统间相似要素的识别，提出了火炮系统相似性分析一般原理，建立了相应的数学模型，给出了相似元，系统相似度的计算公式，进行了系统动态特性分析。     

水驱油藏含水率及采出程度相似理论研究

为使模拟实验结果更好地应用到油田,为油田开发方案提供理论指导,应用相似定数法导出了水驱油藏相似准则,经相似变换建立了采出程度和含水率相似准则。利用数值模拟方法对各相似准则进行了敏感性分析,利用相似理论函数论对敏感性较强的相似准则进行了研究。结果表明,水驱油藏采出程度及含水率同各相似准则之间满足乘积关系。根据此关系建立了水驱油藏含水率与采出程度的经验关系式。关系式中引入了相渗经验系数以消除模型与原型相渗差异。物理模拟实验与数值模拟结果的对比表明,所建立的经验关系式可以满足油田实际应用。     

多层冷弯薄壁型钢结构气弹性模型的设计与制作

气弹性模型是研究结构风致响应试验的基础。为进行多层冷弯薄壁型钢结构的风致响应试验,对某4层冷弯薄壁型钢结构气弹模型的设计、制作、模态测试过程进行了详细论述。首先在有限元中建立结构原型,给出气弹性模型设计需要满足的相似准则,然后设计建立气弹性有限元模型,最后对制作出的气弹性模型进行模态测试试验。结果表明:有限元中气弹性模型前3阶频率与原型接近,振型基本相同,主要参数均满足相似准则;制作的气弹性模型主要频率、阻尼比、振型都与原型基本吻合,验证了模型制作的合理性。     

城市供水管网物理模型构建方法

依据水力相似原理,提出了构建与实际压力供水管网等效的变态物理模型的理论方法．在物理模型与管网原型变态几何相似的前提下,结合欧拉变态相似准则和管段水头损失公式,得到压力供水管网与其变态模型的主要物理指标之间的关系．同时进行管段实验,考察了管段原型与变态模型的运行工况,理论与实验结果间的平均相对误差为9．8％．运用管网模拟软件EPANET建立了华北某区域实际管网的变态物理模型,结果表明,管网原型与物理模型的对应管道流速和对应节点水头的平均相对误差分别为3．05％及0．053％,证明了物理模型构建理论的正确性和可行性．     

基于缩比模型的水下滑翔机运动相似性研究

利用水下滑翔机缩比模型预报原型运动特征及滑翔经济性的前提是两者运动相似．以天津大学自主研制的PetrelⅡ水下滑翔机作为研究对象,从相似理论出发,基于动力学方程及纳维-斯托克斯(N-S)方程,推导了水下滑翔机原型与模型在运动相似时应当满足相似准则以及相似转换关系．采用计算流体动力学方法计算了不同缩比情况下水下滑翔机的升力系数及阻力系数,得到了尺度相似比与升力系数、阻力系数的关系．分析表明,在稳定滑翔状态下,水下滑翔机缩比模型与原型运动相似需要满足弗劳德准则;在该准则下,在一定的缩尺比范围内,升力系数与阻力系数的尺度效应并不明显,以尺度相似比为0.5设计缩比模型最为合适．通过水池试验获得了缩比模型在一定俯仰角下的速度、升阻比等运动参数,试验结果表明：缩比模型与原型间存在运动相似性;缩比模型在水池试验中得到的横向速度、垂向速度和升阻比与水下滑翔机原型海试结果吻合较好,相对误差满足工程误差要求．论文提出的利用水下滑翔机缩比模型对原型运动参数和滑翔经济性进行预报切实可行,可为大型水下滑翔机的设计提供实验室验证平台,对于缩短研发周期具有重要意义．     

特低渗透油藏水驱油物理模拟相似准则的推导和应用

 为了完善水驱油物理模拟相似理论,本文在前人研究基础上,针对特低渗透油藏的特点,并考虑特低渗透油藏中流体非线性渗流特征的基本方程,应用检验分析法推导出了特低渗透油藏水驱油物理模拟相似准则,分析了各相似准数的物理意义,确定了模型参数与油藏参数进行转换的关系.提出通过选取与实际油藏储层对应的露头岩心,可以实现模型与原型中两相渗流特征、毛管力特征和非线性渗流特征的相似.所得结论为特低渗透油藏水驱油物理模拟提供了理论指导.     

基于动力相似的塔线体系试验模型设计及分析

以动力相似理论为基础,采用量纲分析法求得塔线体系试验模型与原型的相似关系,进而确定了相似比,设计了干字塔、酒杯塔和导线地线的试验模型.建立了塔线体系试验模型和原型的有限元计算模型,并进行了静力和动力分析.通过对相关参数的比较研究,验证了试验模型与原型的互推性以及相似关系的正确性,基于该模型的试验分析结果能够反映结构原型的动力特性和规律.该试验模型的设计过程可为其他同类试验模型的相似设计提供参考.     

软岩流变模型实验相似准则的推演及应用

为了解决室内围岩力学特性测试周期长、效率低,难以为进展中的工程支护提供及时、准确地科学指导问题,利用相似理论量纲分析法导出软岩模型试验中模型和原型应满足的相似准则,得出软岩模型试验中弹性阶段、屈服阶段、流变及应力松弛过程中模型与原型的各个物理量间必须满足的相似关系.结果表明:选用合适的相似材料不仅可模拟软岩的流变特性,还可得到原型试验和模型试验大的时间比.为探索简便、快速、高效的测试软岩流变特性的新方法提供了重要的理论依据.     

基于π定理的虹吸式出水管原型和模型虹吸形成时间的相似分析

基于π定理的量纲分析方法,对大型泵站虹吸式出水管虹吸形成过程中水力驱气阶段、水力挟气阶段和虹吸稳定流阶段水流特征量进行了量纲分析,分析了原、模型虹吸形成各阶段所应遵循的流体力学相似准则。结果表明:在重力相似条件下建立物理模型时,在虹吸形成过程的水力挟气阶段和虹吸稳定流阶段,模型的历时与原型相似;在水力驱气阶段,虹吸形成时间除受到Froude数影响,还受到Weber数和Euler数的影响。在进行虹吸式出水管模型试验研究时,仅保持重力相似的模型装置而不考虑Weber数及Euler数的影响,会引起原、模型间比尺效应问题,通过模型预测的虹吸形成时间将比原型的虹吸形成时间偏小。     

岸桥结构振动台-模型试验与原型对比的研究

基于振动台试验,研究缩尺模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应.对缩尺模型进行地震模拟试验,采用Abaqus分别对原型和试验模型进行有限元建模并进行地震响应分析.研究分析原型结构的计算值与由振动台-模型试验实测值按相似比尺推导出的原型地震响应值,通过原型与试验缩尺模型的频率、结构关键测点的加速度、位移、应力等的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性.研究结果表明,振动台-模型试验可以真实地反映岸桥原型结构的地震响应,可为大型起重机结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考.     

平板模型水驱油物理模拟相似理论研究

为了给出明确的实验室物理模拟的可行性办法,采用一种与前人不同的推导方法——改进的检验分析法,对特低渗透油藏水驱油物理模拟相似准则进行了推导,给出了在目前实验室条件下,以再现油田生产过程,预测剩余油分布为目的的平板模型。室内物理模拟实验能够最大程度上实现的模拟方案。模拟方案通过选取与实际油藏储层对应的露头岩心,可以实现模型与原型中两相渗流特征、毛管力特征和非线性渗流特征的相似,使得物理模拟实验能够最大程度上反映油藏中的流体渗流规律。对于压裂裂缝无法满足几何相似的情况,提出了一种等效模拟的物理模拟实现办法。按照推导得到的相似准则确定了模型参数与油藏参数进行转换的关系,所得结论为特低渗透油藏水驱油物理模拟提供了理论指导。     

考虑应变率效应的结构响应相似律的研究

基于量纲分析方法,讨论了冲击载荷条件下应变率效应对结构响应相似律的影响,提出速度修正方法来缩小由于应变率效应而导致的变形不相似现象.进行反弹道Taylor碰撞模型试验和原型试验,利用速度修正方法指导反弹道Taylor碰撞修正模型试验,并与原型和模型试验结果进行对比.结果表明,本文方法可有效改善材料应变率效应所致的原型试验与模型试验之间的结构响应差异.     

考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计

针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.