新型双向流量计流固参数特性仿真及试验 被引量：1

1

作者 梁前超 邵梦麟 +2 位作者 闫东 秦珩 李华志 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2014年第6期47-50,共4页

导磁体小球的受力平衡特性直接影响到新型双向流量计的测量精度。为了研究导磁体小球在同轴环形轨道中运行的平衡性及流体密度和导磁体几何参数对其运动平衡性的影响,首先通过理论分析了同轴环面流道内导磁体小球在旋转轨道内的运动平... 导磁体小球的受力平衡特性直接影响到新型双向流量计的测量精度。为了研究导磁体小球在同轴环形轨道中运行的平衡性及流体密度和导磁体几何参数对其运动平衡性的影响,首先通过理论分析了同轴环面流道内导磁体小球在旋转轨道内的运动平衡性条件并建立了流固耦合模型,然后采用Ansys workbench中的最优化算法根据小球平衡条件进行小球运动平衡特性仿真,再根据样机进行小球平衡性实验研究,最后进行了被测液体密度变化和小球半径变化对小球运动平衡性影响的仿真分析。结果表明:小球运行平衡转速随流体密度增大而增大,也随小球半径的增大而增大。 展开更多

关键词 双向流量计 流固特性 密度 CFD 动力学平衡

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电网电压跌落下基于二分迭代和NITA法的同步调相机全域瞬态流热分析

2

作者 王立坤 宋旭升 +3 位作者 寇宝泉 孙玉田 沈峰裕 李靖琰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期8292-8303,I0031,共13页

同步调相机安装在特高压输电系统换流站内用于稳定输电系统的电压,输电系统可能发生电压跌落故障决定其需要具备工作在极限运行状态的能力。温升是制约调相机极限调节能力的重要因素之一,因此,对同步调相机极限运行时的瞬态流热分析非... 同步调相机安装在特高压输电系统换流站内用于稳定输电系统的电压,输电系统可能发生电压跌落故障决定其需要具备工作在极限运行状态的能力。温升是制约调相机极限调节能力的重要因素之一,因此,对同步调相机极限运行时的瞬态流热分析非常必要。该文建立调相机与输电系统耦合的暂态分析模型,研究电网电压跌落时调相机的瞬态响应特性。为综合评价电网电压跌落故障对调相机热表征的影响,建立300 Mvar同步调相机全域内流固耦合瞬态分析模型;提出一种二分迭代的流固耦合模型边界确定方法,通过数以亿计的多面体网格离散(共1.4亿网格单元),同时,基于非迭代时间推进法对全域复杂传热模型进行求解,研究调相机多风腔内流体和温度相互影响机理;探讨极限运行状态下温度约束对调相机安全运行的影响。为对该文所提研究方法进行验证,开展调相机总装温升实验,证明其可行性与准确性。 展开更多

关键词 同步调相机 电网电压跌落 非迭代时间推进法 瞬态流固特性

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基于流固耦合特性的非饱和膨胀土变形仿真计算 被引量：6

3

作者 范臻辉 张春顺 肖宏彬 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期758-764,共7页

在考虑膨胀土的非饱和土特性基础上,基于有效应力原理的单变量理论推导非饱和膨胀土弹塑性本构模型,选用适用的土-水特征曲线方程和非饱和土渗透系数方程,根据流固耦合力学的理论与方法,将膨胀土吸水膨胀或失水收缩过程视为一个动态耦... 在考虑膨胀土的非饱和土特性基础上,基于有效应力原理的单变量理论推导非饱和膨胀土弹塑性本构模型,选用适用的土-水特征曲线方程和非饱和土渗透系数方程,根据流固耦合力学的理论与方法,将膨胀土吸水膨胀或失水收缩过程视为一个动态耦合作用过程,建立渗流-变形耦合分析模型。该模型考虑流固耦合作用引起的孔隙比和渗透系数变化(包括有效应力的影响),并根据边界孔隙水压(或基质吸力)的变化模拟膨胀土体的吸水和失水过程。通过对膨胀土样室内有荷膨胀试验的渗流、变形过程的仿真模拟验证仿真计算模型的有效性和正确性。研究结果表明:采用该仿真计算模型对膨胀土的变形(膨胀或收缩)进行计算和预测可取得较好结果。 展开更多

关键词 非饱和膨胀土 流固耦合特性 有限元分析 变形

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双S弯喷管的流固耦合特性研究 被引量：4

4

作者 孙鹏 周莉 +1 位作者 王占学 史经纬 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期153-162,共10页

为了明晰S弯喷管的流固耦合特性,数值模拟了流固耦合作用下双S弯收敛喷管的结构变形特征及其内/外流特性。结果表明:S弯喷管的圆转方弯曲构型产生了非均匀的流场分布,并增强了结构的弹性特征,通过交换气动载荷与变形位移数据形成了S弯... 为了明晰S弯喷管的流固耦合特性,数值模拟了流固耦合作用下双S弯收敛喷管的结构变形特征及其内/外流特性。结果表明:S弯喷管的圆转方弯曲构型产生了非均匀的流场分布,并增强了结构的弹性特征,通过交换气动载荷与变形位移数据形成了S弯喷管流固耦合的作用机理。在气动载荷作用下,S弯喷管沿Y向的最大变形位移为25.3mm,位于喷管出口上壁面的中心位置。当喷管的结构变形稳定时,第二弯转弯处下壁面的气流加速至局部超声速,壁面静压大幅降低;第一弯下游上壁面附近形成了气流分离区;喷管出口喷流沿轴向向上偏转。流固耦合作用导致S弯喷管的流量系数减小0.6%,推力系数降低1.8%。 展开更多

关键词 双S弯收敛喷管 流固耦合特性 结构变形 内/外流特性 推力系数

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U型液氢科里奥利质量流量计理论与数值分析

5

作者 裴祥翔 陈强峰 +1 位作者 宋玉彩 张小斌 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期992-1000,共9页

科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建... 科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建立的流致振动理论模型和流固耦合数值仿真框架进行结果验证,实验中的标准流量基于称量法获得,科氏流量计测量管两臂的相位差基于自行设计研制的控制电路进行采集计算.验证结果表明,建立的流固耦合仿真框架(偏差为-2.51%)相比于采用欧拉梁理论建立的理论模型(偏差为-12.89%)具有更好的预测性能.基于验证的数值框架和理论模型对单U型液氢科氏流量计质量流量和测量管壁上传感器位置对测量时滞及测量振幅的影响规律进行分析揭示,并对比分析水和液氢两种工质对科氏流量计模态特性的影响.结果表明,流体的附加质量对测量管模态特性影响显著,由于液氢的低密度特性,采用结构的干模态频率进行激振仍可以获得较高的激振效率,其测量管振幅约为水工质对应测量管振幅的17.75倍.而液氢的低密度及低温特性则显著降低其时滞,对于液氢质量流量的高精度测量是不利的.理论和数值结果的对比表明,传感器位置对测量时滞的影响也会受流体质量流量的影响.结果对液氢科氏流量计的优化设计有指导意义. 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 液氢 流固耦合特性 数值仿真

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快堆堆芯三操作头模型出口冷却剂温度振荡流固传递特性实验研究

6

作者 李陈晨 陆道纲 +2 位作者 曹琼 杜永琪 马本浩 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期765-775,共11页

来自堆芯不同通道的冷却剂存在温度差异,当其在堆芯上腔室混合后将产生流体温度振荡,从而会引发周围固体结构的温度振荡。长时间的温度振荡会导致结构的高周疲劳破坏,影响快堆安全运行。针对温度振荡的研究,多为流体的温度振荡,对于流... 来自堆芯不同通道的冷却剂存在温度差异,当其在堆芯上腔室混合后将产生流体温度振荡,从而会引发周围固体结构的温度振荡。长时间的温度振荡会导致结构的高周疲劳破坏,影响快堆安全运行。针对温度振荡的研究,多为流体的温度振荡,对于流固热耦合的研究相对较少。本文通过数值模拟计算,确定了三组操作头组合三叶梅花导流筒的实验装置,以水代替钠作为工质开展了堆芯出口温度振荡实验研究,并获得了温度振荡从流体到固体的传递特性。结果表明:流体在冷热操作头交界区域温度振荡比较强烈,在近操作头处冷热流体产生剧烈温度振荡,向中心测量柱底壁面逐渐衰减;固体温度振荡主要发生在壁面附近比较薄的区域,在40 K温差和0.3 m/s流速工况下,温度振荡传递到固体内2.5 mm处几乎消失;基于实验结果,修正了已有的温度振荡衰减经验公式,预测精度在±5.7%以内。 展开更多

关键词 钠冷快堆 三操作头 中心测量柱 温度振荡 流固传递特性

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短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性研究 被引量：1

7

作者 马昕旸 陈小康 +1 位作者 王恪典 周建平 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第8期141-145,共5页

针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且... 针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且电弧放电能量大会引起排屑不畅、短路、二次放电问题。针对上述问题,对短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性展开研究。从间隙流场角度出发,研究了不同进给速度以及不同加工深度下间隙流场的运动特性,并设计实验验证仿真结果。结果表明:在一定范围内,短电弧-电解复合加工进给速度越快,极间介质平均运动速度越快,颗粒分布越均匀,排屑效果越好,因此通过增加进给速度可以促进排屑,提高短电弧-电解复合加工的稳定性。 展开更多

关键词 深小孔加工 短电弧-电解复合加工 流固耦合特性 间隙流场 排屑

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颗粒体流-固特性的实验研究方法评述

8

作者 黄继成 吴敏杨 杨福俊 《实验力学》 CSCD 北大核心 2023年第3期327-339,共13页

颗粒材料是一种常见的复杂多体物质,其形态各不相同,颗粒之间通过相互作用使其表现出十分复杂的流体或固体特性。因此结合理论、实验及模拟的方法对颗粒材料进行研究,可以进一步发现颗粒的物理规律并对其进行表征,同时也有助于学者对颗... 颗粒材料是一种常见的复杂多体物质,其形态各不相同,颗粒之间通过相互作用使其表现出十分复杂的流体或固体特性。因此结合理论、实验及模拟的方法对颗粒材料进行研究,可以进一步发现颗粒的物理规律并对其进行表征,同时也有助于学者对颗粒材料的特性形成更加系统的认识。本文对颗粒材料在不同物质状态下表现出的不同流态特性与多尺度特点进行简要介绍,同时回顾了颗粒材料流-固特性的研究现状与2种状态下的实验研究方法,概括了相关测量方法的优缺点。 展开更多

关键词 颗粒材料 流-固特性 测量方法

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涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析 被引量：4

9

作者 严根华 陈发展 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2010年第3期42-46,57,共6页

通过三维有限元数值模型进行涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析,研究大型桁架式平面闸门的结构动力特性,得出流固耦合条件下闸门结构的振动频率变化特征。在此基础上,通过涌潮荷载作用模拟对结构的动力响应进行仿真计算... 通过三维有限元数值模型进行涌潮荷载作用下大型桁架式平面闸门动力响应仿真分析,研究大型桁架式平面闸门的结构动力特性,得出流固耦合条件下闸门结构的振动频率变化特征。在此基础上,通过涌潮荷载作用模拟对结构的动力响应进行仿真计算,得出闸门动位移和动应力值。采用水弹性振动模型对闸门结构的涌潮动力响应进行试验验证。验证结果表明,仿真计算结果与试验结果基本一致,仿真计算结果合理。最后,针对局部应力集中现象对闸门结构进行修改优化,并提出抗振优化方案。 展开更多

关键词 桁架式平面闸门 流固耦合动力特性 动力响应 仿真计算 试验验证 曹娥江大闸

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煤-热协同开采导水断层岩体热-流-固耦合试验研究

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作者 马丹 侯文涛 +6 位作者 孔赛博 张吉雄 李樯 周楠 高富强 汪锋 刘勇 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期352-361,共10页

导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提。自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性... 导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提。自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性试验。试验结果表明,热-流-固耦合作用下破碎岩体的渗透过程可以划分为冲蚀增透阶段及体缩抑流阶段,其中,冲蚀增透阶段发生在试验初期,岩体的渗透性参数(孔隙率、流速及渗透率)在该阶段迅速增长,进入体缩抑流阶段后保持小幅波动。高温下岩石颗粒的热膨胀效应抑制了岩体孔隙空间扩展,导致渗透参数在冲蚀增透阶段增长缓慢;水压越高,渗透参数在冲蚀增透阶段增幅越大,表明高水压的冲蚀效应更显著;加载轴压与围压均会促进岩体的体缩效应,抑制渗透压力的冲蚀效果,导致试样渗透特性降低。文章丰富了导水断层岩体热-流-固耦合特性研究,为煤-热高效协同开采提供了试验基础。 展开更多

关键词 煤-热协同开采 断层岩体 热-流-固耦合特性 冲蚀效应

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基于速凝浆液流–固相变特性的裂隙岩体注浆扩散机制

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作者 张连震 黄长鑫 +5 位作者 张庆松 裴妍 李志鹏 杨文东 刘军 王晓晨 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1190-1203,共14页

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固... 速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固相变特性,并通过室内试验获得C-S浆液的屈服应力、黏度时变方程,在此基础上建立速凝浆液裂隙注浆扩散过程理论模型。开展恒定注浆速率下的C-S浆液裂隙注浆模拟试验,获得注浆压力–时间关系与浆液压力空间分布情况,并对理论计算结果进行正确性验证,揭示速凝浆液屈服应力与黏度的时空分布特征,以及静水阻力、流体相阻力、固体相阻力三者在注浆扩散过程中的变化规律。研究结果表明:在C∶S体积比为1∶1,2∶1,3∶1三种工况下,C-S浆液的剪切应力–剪切速率关系均符合Bingham流变本构关系模型,随着C∶S体积比的增加,浆液流–固相变起始时间与结束时间均显著缩短,浆液屈服应力与黏度峰值均显著增加;相比试验结果,基于屈服应力与黏度均随时间变化的Bingham模型、屈服应力固定的Bingham模型、Newton模型的注浆压力计算结果最大误差分别为12.73%~19.62%,20.12%~29.44%,21.84%~31.35%,说明前1种模型优于后2种模型;在整个裂隙注浆扩散过程中,浆液流体相阻力先由0%快速增加至峰值,然后缓慢下降,固体相阻力在整个注浆扩散过程中一直呈近似线性增加趋势。不同C∶S体积比对注浆结束时刻的流体相阻力占比、固体相阻力占比影响不显著,注浆结束时刻的流体相阻力占比为81.7%~82.9%,固体相阻力占比为15.7%~17.3%。 展开更多

关键词 岩石力学 速凝浆液 流–固相变特性 裂隙注浆 流变本构关系 模拟试验

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