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水射流切槽定向聚能爆破模型及数值模拟研究 被引量:6
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作者 康勇 郑丹丹 +3 位作者 粟登峰 颜秉源 李东洋 王晓川 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期182-188,共7页
提出了基于高压水射流切槽的定向聚能护壁爆破新方法,理论上分析了护壁材料对冲击波的削弱作用并推导出其应力波传播公式,分析了射流缝附近冲击波的叠加效应,并结合热激活理论和微裂纹成核理论,得出爆炸初期微裂纹主要分布在射流缝附近... 提出了基于高压水射流切槽的定向聚能护壁爆破新方法,理论上分析了护壁材料对冲击波的削弱作用并推导出其应力波传播公式,分析了射流缝附近冲击波的叠加效应,并结合热激活理论和微裂纹成核理论,得出爆炸初期微裂纹主要分布在射流缝附近及其端部,而在爆炸中后期,爆生气体的准静态压力场对裂纹的持续扩展起主导作用,并在护壁材料、炸药聚能槽和射流缝的激励机制作用下,根据裂纹扩展模型得出射流缝附近及其端部的裂纹扩展最长;最后,应用ANSYS/LS-DYNA软件并采用ALE算法对其进行数值模拟,其效果与理论模型基本相符:损伤区域在射流缝方向上明显大于护壁材料保护方向,裂纹在聚能和射流缝方向发育最长。 展开更多
关键词 水射流 定向爆破 聚能 数值模拟
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高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破模型 被引量:2
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作者 粟登峰 康勇 +1 位作者 王晓川 郑丹丹 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1778-1783,共6页
基于水射流独特的切割优势提出了高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破的新方法,实验研究了高压水射流切割煤岩体所形成缝槽的断口形貌并建立了其几何模型.在此基础上,基于断裂力学理论同时结合Westergaard方法,确定了复变函数,进而推导出... 基于水射流独特的切割优势提出了高压水射流螺旋式切槽辅助松动爆破的新方法,实验研究了高压水射流切割煤岩体所形成缝槽的断口形貌并建立了其几何模型.在此基础上,基于断裂力学理论同时结合Westergaard方法,确定了复变函数,进而推导出爆生气体准静态作用下射流螺旋切槽孔的应力场公式,得到了射流螺旋切槽孔缝槽尖端应力强度因子计算公式,并分析了高压水射流切槽辅助松动爆破松动效应.最后,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对该模型进行了验证,结果符合较好. 展开更多
关键词 水射流 螺旋切槽 松动爆破 应力场 ANSYS/LS-DYNA
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射流式鱼泵输送草鱼的性能研究 被引量:6
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作者 徐茂森 龙新平 +3 位作者 祝叶 李莉 吴宁 阮晓峰 《南方水产科学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期117-123,共7页
为了分析射流式鱼泵输送草鱼的性能及其损伤因素,文章设计了一台喉管直径为60 mm的射流式鱼泵,开展了草鱼输送实验,并采用高速摄影和计算流体力学方法进行了研究。结果显示,该射流式鱼泵在扬程2.24m时最高草鱼输送能力达918 kg·h^(... 为了分析射流式鱼泵输送草鱼的性能及其损伤因素,文章设计了一台喉管直径为60 mm的射流式鱼泵,开展了草鱼输送实验,并采用高速摄影和计算流体力学方法进行了研究。结果显示,该射流式鱼泵在扬程2.24m时最高草鱼输送能力达918 kg·h^(-1),其所需水功率为2.83 k W。进一步的检测表明,部分实验鱼有鳞片脱落的情况,但未出现游泳异常,解剖后也未发现内脏受损等情况;实验鱼在过泵后呼吸频率及部分血液指标存在明显变化,但在24 h内基本可以恢复。数值模拟和高速摄影方法分析得出,剪切层是造成实验鱼泵内鳞片脱落的主要原因,撞击伤是由内流偏转诱导实验鱼撞击泵内壁面产生的,包含压力梯度在内的水力因素都可能使实验鱼产生应激反应。但由于鱼类在泵内时间极短,上述因素都不会致实验鱼死亡。 展开更多
关键词 射流式鱼泵 草鱼 射流泵 计算流体力学
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非淹没双空化射流流场及冲击特性数值模拟 被引量:2
4
作者 李登 姚致远 +3 位作者 涂翊翔 刘勇 巫世晶 王晓笋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期31-38,共8页
空化射流具有比同等条件下普通水射流更强的冲击力,被广泛应用于各种领域。为进一步提高空化射流的工作效率,提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNG k-ε输运方程,研究了双空化喷嘴中内外喷嘴径向间距D 0与出口轴... 空化射流具有比同等条件下普通水射流更强的冲击力,被广泛应用于各种领域。为进一步提高空化射流的工作效率,提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNG k-ε输运方程,研究了双空化喷嘴中内外喷嘴径向间距D 0与出口轴向间距L,以及外喷嘴来流压力P 1对射流轴线速度、压力、含气率与比能的影响,并分析了最优D 0,L,P 1组合下射流冲击平板的壁面压力分布特征。研究结果表明,当D 0=1.5 mm,且L=2 mm时射流的流场特性最优,在此结构下的最优靶距为20~25 mm。对该非淹没双空化射流冲击特性分析发现,相比于传统中心体空化喷嘴,其可产生体积更大的空化云和更好的冲击效果。研究结果可为空化射流的高效应用提供理论基础。 展开更多
关键词 水射流 非淹没 双空化 冲击 流场
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磨料射流中高分子聚合物的微量添加对切割性能的影响 被引量:2
5
作者 张友谊 王晓川 胡东 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期181-187,共7页
从提高射流利用率出发,在后混合磨料水射流切割系统中添加高分子聚合物(PAM),主要通过使用粗糙度轮廓仪考察大理石加工面粗糙度变化特征,进而揭示PAM浓度影响切割质量的机理及规律。结果表明,PAM溶液与纯磨料水射流所对应的加工面粗糙... 从提高射流利用率出发,在后混合磨料水射流切割系统中添加高分子聚合物(PAM),主要通过使用粗糙度轮廓仪考察大理石加工面粗糙度变化特征,进而揭示PAM浓度影响切割质量的机理及规律。结果表明,PAM溶液与纯磨料水射流所对应的加工面粗糙度沿切深方向变化均表现为在初始段略微减小后即显著上升。进一步研究还发现,PAM浓度在c≈400 mg/kg时才具有明显的减阻效果使得加工面粗糙度显著降低,且在c≈600 mg/kg时由于聚合物黏弹性应力与大量小尺度涡旋能级匹配实现最大限度减阻,由此可获得最佳的表面质量。此外,不同PAM浓度对表面粗糙度的影响程度随靶距或切割速度的增加显著提高,利用此特性可优化水刀工作参数以提高其加工效率。切缝宽度测试结果表明,其值沿切深方向在c≈600 mg/kg处收缩最小,这说明合适PAM浓度确能有效改善射流结构特征,达到提高射流切割能力之目的。 展开更多
关键词 磨料水射流 高分子聚合物 减阻 切缝宽度 表面粗糙度
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双空化射流中心体结构优化及破煤岩特性 被引量:10
6
作者 涂翊翔 樊辰星 +3 位作者 钱亦楠 王晓笋 康勇 李登 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3250-3259,共10页
水射流割缝造网技术是增加煤层透气性、提高煤层气开采效率的有效途径。与普通水射流相比,空化射流因空泡溃灭产生的强大冲击具有更高的破岩效率。为进一步增强空化射流破煤岩能力以促进煤层气开发,分别利用中心体和高低压射流产生绕流... 水射流割缝造网技术是增加煤层透气性、提高煤层气开采效率的有效途径。与普通水射流相比,空化射流因空泡溃灭产生的强大冲击具有更高的破岩效率。为进一步增强空化射流破煤岩能力以促进煤层气开发,分别利用中心体和高低压射流产生绕流空化与剪切空化来提升空化效应,提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNGk-ε输运方程,对不同嵌入深度与不同形状中心体下的流场进行了数值模拟,分析了射流流场气含率和轴线速度分布特征,得到了双空化射流中心体结构的最优参数。随后,结合群泡溃灭动力学理论,将最优中心体结构下双空化射流的压力与气含率作为边界条件,利用多物质流固耦合算法与ALE(任意拉格朗日-欧拉)算法对双空化射流冲击煤岩进行了耦合求解。探究了煤岩破碎过程中流体与固体的相互作用特征及煤岩的破碎过程,并对比分析了双空化射流与普通水射流的破岩效果。研究结果表明,在中心体嵌入深度l=0.5 mm时,双空化射流的含气区域最大,在距中心体末端10 mm位置处气含率可达0.9,空化效果最好;中心体AB端均为90°锥角时,双空化射流的集束性与空化效果同时最优。由双空化射流破煤岩的流固耦合结果可知,其对煤岩的冲蚀深度和孔径明显大于普通射流,在100μs时双空化射流对煤岩的冲蚀深度和孔径分别为普通水射流的2.4倍和1.3倍。随着时间的延长,冲蚀孔径不再明显增加,而冲蚀深度不断增大,且与冲蚀时间呈线性关系。研究结果证明双空化射流具有更强的空化效果,破煤岩能力更强,因而可在一定程度上促进煤层气的开采。 展开更多
关键词 煤层气 空化射流 结构优化 空泡溃灭 流固耦合
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煤层水力割缝系统过渡过程能量特性与耗散 被引量:39
7
作者 李晓红 王晓川 +4 位作者 康勇 袁波 方珍龙 李登 胡毅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1404-1408,共5页
煤层水力割缝能有效促进瓦斯解析运移,提高瓦斯抽采率,但割缝系统运行中发生的过渡过程会形成瞬时强冲击波作用于煤层,若控制不当易诱发喷孔、抱钻,甚至产生煤与瓦斯突出。针对该问题,采用理论分析和实验测试方法对自主设计研发的不同... 煤层水力割缝能有效促进瓦斯解析运移,提高瓦斯抽采率,但割缝系统运行中发生的过渡过程会形成瞬时强冲击波作用于煤层,若控制不当易诱发喷孔、抱钻,甚至产生煤与瓦斯突出。针对该问题,采用理论分析和实验测试方法对自主设计研发的不同结构水力割缝系统过渡过程压力-流量特性进行了讨论和测试,分析了过渡过程中系统能量特性与耗散规律。结果表明:系统过渡过程中流体携带能量发生快速激增,能量激增量与水力割缝结构参数相关,激增能量通过高速冲击传递给煤层,改变煤层原始应力,诱导煤层快速卸压,部分激增能量在管路中消耗;结构对系统过渡过程激增能量影响不同,对发生过渡过程,能量随结构面积的增加而增加,但单位能量不变,激增后能量随结构面积的增加而减小,单位面积能量减小,改变结构有效面积是控制过渡过程激增能量的有效方式,可有效降低作业过程中煤与瓦斯突出的危险。 展开更多
关键词 水力割缝 过渡过程 能量特性与耗散
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含坡度均方根的节理峰值剪切强度经验公式 被引量:22
8
作者 唐志成 黄润秋 +1 位作者 张建明 王晓川 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3433-3438,共6页
节理的剪切强度涉及到岩体工程的安全。通过CSS–342岩体剪切试验机对3组具有不同形貌特征的节理进行直剪试验,研究形貌对剪切强度的影响。试验结果表明:峰值剪切强度随法向应力和粗糙程度的增加而增加;但就相同的形貌而言,剪切应力与... 节理的剪切强度涉及到岩体工程的安全。通过CSS–342岩体剪切试验机对3组具有不同形貌特征的节理进行直剪试验,研究形貌对剪切强度的影响。试验结果表明:峰值剪切强度随法向应力和粗糙程度的增加而增加;但就相同的形貌而言,剪切应力与法向应力的比值减小,即由形貌产生的剪胀角随法向应力的增加而减小。通过分析剪胀角存在的边界条件,提出双曲线形式的剪胀角演化模型,并采用抗拉强度体现岩石的性质对节理剪切强度的影响。采用坡度均方根表征节理的三维形貌特征并提出相应的峰值剪切强度公式,与经典的Barton公式进行了比较,总体上新公式的计算值更为接近试验值。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 峰值剪切强度 均方根
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煤层水力割缝系统性能瞬变特性研究 被引量:18
9
作者 袁波 康勇 +2 位作者 李晓红 王晓川 王泽峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2153-2157,共5页
煤层水力割缝预抽采技术是防治煤与瓦斯突出这种矿井主要动力灾害的有效手段,但水力割缝系统在工况转换过程中存在瞬变现象,极易诱发煤与瓦斯突出。针对水力割缝系统在工况转换瞬变中瞬变压力和流量控制的问题,采用实验测试方法对自主... 煤层水力割缝预抽采技术是防治煤与瓦斯突出这种矿井主要动力灾害的有效手段,但水力割缝系统在工况转换过程中存在瞬变现象,极易诱发煤与瓦斯突出。针对水力割缝系统在工况转换瞬变中瞬变压力和流量控制的问题,采用实验测试方法对自主研制设计的水力割缝关键装置不同喷嘴和阀芯结构参数瞬变压力和流量进行了系统测试,分析了割缝关键装置喷嘴与阀芯结构参数对瞬变压力和流量的影响规律。试验结果表明:喷嘴数量与参数对瞬变压力不产生影响,瞬变压力均为1.1 MPa,净流量呈现线性变化规律,能够利用线性变化预测瞬变压力,预测最大误差9.3%;割缝关键装置阀芯不同参数对瞬变压力影响不同,流量控制主因数为上孔口直径,试验瞬变压力不随阀芯面积改变而改变。 展开更多
关键词 水力割缝 瞬变压力 瞬变流量
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基于迭代算法的磨料颗粒加速机制研究 被引量:8
10
作者 左伟芹 王晓川 +2 位作者 郝富昌 卢义玉 刘明举 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期104-109,共6页
在前混合射流磨料加速机制研究中一般将阻力系数当作常数且忽略巴西特力的影响。针对这一问题,采用实时对比插值法分析阻力系数且考虑巴西特力对磨料加速的影响,在此基础上建立磨料运动微分方程,并通过迭代算法进行求解,较为全面、准确... 在前混合射流磨料加速机制研究中一般将阻力系数当作常数且忽略巴西特力的影响。针对这一问题,采用实时对比插值法分析阻力系数且考虑巴西特力对磨料加速的影响,在此基础上建立磨料运动微分方程,并通过迭代算法进行求解,较为全面、准确地阐释磨料加速机制。结果表明:在管道及喷嘴直线段内磨料受力由大到小分别为黏性阻力、巴西特力、视质量力,在喷嘴收敛段内磨料受力由大到小分别为压强梯度力、视质量力、黏性阻力、巴西特力,且全程中巴西特力都有不可忽略的影响;在喷嘴收敛段前半段磨料加速度大于液相加速度,在收敛段后半段磨料加速度略小于液相加速度,在喷嘴直线段内磨料加速趋缓。 展开更多
关键词 前混合磨料射流 加速机制 巴西特力 迭代算法
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岩石钻掘过程钻头受力动力学解析模型 被引量:9
11
作者 杨晓峰 康勇 王晓川 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1596-1600,共5页
为深入研究钻头在岩石钻掘这一动力学过程中的受力变化规律,对钻头的钻掘过程进行了系统的动力学分析,建立了描述钻头在岩石钻掘过程中力与运动间关系的微分方程组,归纳了运动条件下影响钻头受力变化的各种影响因素。在对钻头钻掘岩石... 为深入研究钻头在岩石钻掘这一动力学过程中的受力变化规律,对钻头的钻掘过程进行了系统的动力学分析,建立了描述钻头在岩石钻掘过程中力与运动间关系的微分方程组,归纳了运动条件下影响钻头受力变化的各种影响因素。在对钻头钻掘岩石的运动过程进行解析的基础上,提出了运动条件下钻头压入力和切削力的解析计算方法,并分别给出了压入力和切削力的动力学解析方程。进行岩石钻进力学测试实验,结合相关实验结果对动力学计算模型和静力学计算模型进行了对比分析,研究表明:钻头在钻掘岩石过程中的受力与其运动状态密切相关;在其它条件一定情况下,钻头所受的压入力和切削力均随钻头推进速度V的增加而增加。计算结果显示动力学解析模型比传统静力学计算方法更接近实验测量值,而且更有利于直观方便地指导工程实践。 展开更多
关键词 岩石 钻掘 动力学 解析模型
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采掘应力作用下顺层钻孔孔径时空演化规律 被引量:6
12
作者 左伟芹 白亚鹏 刘明举 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第4期476-481,共6页
为研究采掘应力对顺层瓦斯抽采孔孔径的影响,建立考虑煤的塑性软化的黏弹塑性模型,得到钻孔孔径表达式,运用钻屑法研究煤体内采掘应力分布规律。以鹤壁八矿3103北工作面为例,对比分析了相同采掘应力作用下软、硬煤层内顺层钻孔孔径的时... 为研究采掘应力对顺层瓦斯抽采孔孔径的影响,建立考虑煤的塑性软化的黏弹塑性模型,得到钻孔孔径表达式,运用钻屑法研究煤体内采掘应力分布规律。以鹤壁八矿3103北工作面为例,对比分析了相同采掘应力作用下软、硬煤层内顺层钻孔孔径的时空演化规律。结果表明,在松软煤层内实施顺层钻孔,钻孔形成初期在应力集中区域极易形成塌孔,随着时间的推移,应力集中区钻孔逐渐被压实,甚至在原始应力区也出现塌孔现象,瓦斯抽采通道急剧破坏,导致松软煤层钻孔难以保持长时间高体积分数抽采;在硬煤层内实施顺层钻孔,孔径随着时间的推移有所缩小,但依然处于稳定状态,未发生堵孔现象,瓦斯抽采通道顺畅,硬煤层钻孔能保证较长时间的高体积分数抽采。因此,充分考虑采掘应力对具体煤层孔径影响,为钻孔稳定性防护提供依据,对提高瓦斯抽采效果具有重要意义。 展开更多
关键词 采掘应力 钻屑 瓦斯抽采孔 钻孔孔径 时空演化
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90°弯管流动预测评估及流动特性研究 被引量:5
13
作者 陈兵 刘琦 +1 位作者 姜威 龙新平 《船海工程》 北大核心 2018年第6期166-171,共6页
采用两种不同的计算方案对弯管内的流动进行数值计算,并与试验值进行对比,分析6种不同湍流模型对弯管内流动预测的影响。结果表明,SKE模型配合壁面函数法和RNG以及RKE湍流模型的预测能力类似,都能大致预测出管内流动的分布规律,但对弯... 采用两种不同的计算方案对弯管内的流动进行数值计算,并与试验值进行对比,分析6种不同湍流模型对弯管内流动预测的影响。结果表明,SKE模型配合壁面函数法和RNG以及RKE湍流模型的预测能力类似,都能大致预测出管内流动的分布规律,但对弯管内侧区域速度扭曲的计算结果与试验值存在明显差异,而SST k-ω湍流模型给出的计算结果与试验值最为符合。基于SST k-ω湍流模型的计算结果研究迪恩涡的发展规律,重点讨论迪恩涡的发展、消失过程,可为后续磨损预测的分析奠定理论基础。 展开更多
关键词 弯管流动 湍流模型 迪恩涡 二次流动
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核电站LOCA释放源项的模拟计算 被引量:4
14
作者 田侑成 郭江华 +2 位作者 龙林鑫 聂矗 蔡林 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期83-87,共5页
文章在对轻水堆核电站先进堆型AP1000失水事故(LOCA)的事故进程分析的基础上,明确了失水事故堆芯释放源项的核素类型,再基于《AP1000设计手册》中提供的基础设计数据,利用ORIGEN2编程对关注的核素进行计算,求取各核素在0~8 h内放射性... 文章在对轻水堆核电站先进堆型AP1000失水事故(LOCA)的事故进程分析的基础上,明确了失水事故堆芯释放源项的核素类型,再基于《AP1000设计手册》中提供的基础设计数据,利用ORIGEN2编程对关注的核素进行计算,求取各核素在0~8 h内放射性活度随时间的变化。并将计算结果与设计值进行对比分析,从结果来看,大部分核素的计算值与设计值数量级基本吻合,部分核素的计算值与设计值之间存在1~2个数量级的差异,这是因为在源项选择中忽略了部分核素,此外,选取的堆芯放射性核素的积存量为保守的基准设计值。核电站应当加强对碱金属、惰性气体和碘的关注。在事故前期,碱金属138Cs约占总放射性的85.6%;事故后期,则是惰性气体133Xe占比最大,约为53.1%。 展开更多
关键词 LOCA 释放源项 ORIGEN2 模拟计算
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岩石取芯切削钻进过程温度分析与试验研究 被引量:4
15
作者 钱磊 王晓川 +2 位作者 康勇 马志伟 向美景 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1402-1409,共8页
为深入研究取芯钻钻头在钻进过程中的温度变化规律,归纳影响钻头温度的各类参数,建立钻头温度解析计算模型;结合红外热像仪,实现取芯钻工作条件下钻头温度的定性分析。研究结果表明:摩擦热占据取芯钻热功转换的绝大部分,在其他条件不变... 为深入研究取芯钻钻头在钻进过程中的温度变化规律,归纳影响钻头温度的各类参数,建立钻头温度解析计算模型;结合红外热像仪,实现取芯钻工作条件下钻头温度的定性分析。研究结果表明:摩擦热占据取芯钻热功转换的绝大部分,在其他条件不变的情况下,增加进给力能够加大钻头的摩擦热,温度明显增加;增大钻头的尺寸和转速,使钻头发生更剧烈的剪切和摩擦,从而温度增大。钻头的进给力、尺寸和转速与钻头温度呈现明显的正相关特性,而决定剪切热的主切削力则对温度的影响变化不显著。试验中岩石切屑对观测结果有一定影响,但试验结果与理论计算结果基本相符。 展开更多
关键词 取芯钻 钻进 剪切 摩擦 温度解析计算
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考虑弹簧应力松弛的高压断路器运动特性 被引量:5
16
作者 黎小峰 巫世晶 +3 位作者 李小勇 赵灯 李巧全 李星 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1575-1583,共9页
针对操动机构分合闸弹簧应力松弛严重影响高压断路器的可靠运行问题,以ZN12型高压断路器为研究对象,研究分合闸弹簧应力松弛对高压断路器分合闸运动特性的影响。采用动力学仿真软件ADAMS建立该断路器的分合闸仿真模型,并通过试验结果验... 针对操动机构分合闸弹簧应力松弛严重影响高压断路器的可靠运行问题,以ZN12型高压断路器为研究对象,研究分合闸弹簧应力松弛对高压断路器分合闸运动特性的影响。采用动力学仿真软件ADAMS建立该断路器的分合闸仿真模型,并通过试验结果验证仿真模型的准确性。开展断路器弹簧应力松弛试验,确定弹簧蠕变本构模型中的参数。将数值求解得到的服役后期弹簧应力松弛结果代入仿真模型,研究分合闸弹簧长期应力松弛后对断路器操动机构动触头时间-位移参数的影响。研究结果表明:应力松弛对分合闸运动行程影响较小,但会显著延迟分合闸运动时间,尤其是对分闸过程影响更大。研究方法和结论可为高压断路器弹簧操动机构的设计和高压断路器检修规程的制定提供理论参考。 展开更多
关键词 高压断路器 分合闸弹簧 应力松弛 运动特性
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热循环影响的细粒致密花岗岩力学特性试验 被引量:4
17
作者 张建国 冯淦 +1 位作者 王晓川 康勇 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期19-28,共10页
深部岩土工程常常面临复杂的变温环境,研究岩石力学特性热循环效应对于评估储层与围岩稳定性及合理利用岩石材料至关重要。对于细粒致密花岗岩地热储层,其力学特性关系到能源高效开采及工程安全问题。因此,本文对花岗岩试样开展了热循... 深部岩土工程常常面临复杂的变温环境,研究岩石力学特性热循环效应对于评估储层与围岩稳定性及合理利用岩石材料至关重要。对于细粒致密花岗岩地热储层,其力学特性关系到能源高效开采及工程安全问题。因此,本文对花岗岩试样开展了热循环试验、单轴压缩试验和光学显微镜观测试验,以研究其破坏特征、力学参数变化,以及细粒致密结构对花岗岩力学特性影响机制。结果表明:岩石的破坏特征与力学性质随着热循环温度和次数的变化趋势与其结构紧密相关,热循环上限温度升高能够提高花岗岩力学性质随着热循环劣化的敏感性。对于细粒致密结构的花岗岩,其单轴抗压强度与弹性模量随着热循环上限温度和循环次数增加而逐渐降低;热循环次数超过10以后,单轴抗压强度降低速率变得缓慢;300℃以内热循环不会改变细粒致密花岗岩脆性破坏特征。通过显微观测分析表明,热循环能显著促进花岗岩裂纹扩展,在从室温(20℃)到上限温度300℃热循环20次后,其线性裂纹密度为1.69 mm^(-1),是热循环1次时的1.5倍;由于结构细粒致密,约束了花岗岩矿物颗粒的膨胀压密效应,造成热应力诱发的裂纹萌生与扩展演化作用占据优势,进而宏观力学参数随着相应线性裂纹密度呈现非线性降低。研究对于变温环境下深部岩土工程力学问题相关探索具有一定基础参考价值。 展开更多
关键词 深部岩石力学 细粒致密花岗岩 地热开发 微裂纹 热循环
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不同接触状态岩石节理的剪切力学性质试验研究 被引量:10
18
作者 唐志成 王晓川 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2312-2319,共8页
除粗糙度外,节理上、下面壁的接触状态是影响其剪切力学性质的重要因素。采用水泥砂浆制备若干不同形貌的节理,对其上、下面壁沿剪切方向错开不同的位移量、形成不同的接触状态以模拟不同偶合度的节理,在常法向应力条件下进行试验研究... 除粗糙度外,节理上、下面壁的接触状态是影响其剪切力学性质的重要因素。采用水泥砂浆制备若干不同形貌的节理,对其上、下面壁沿剪切方向错开不同的位移量、形成不同的接触状态以模拟不同偶合度的节理,在常法向应力条件下进行试验研究。试验结果表明:峰值剪切强度随错开位移量的增加而呈非线性减少,但错开位移对峰值剪切强度的影响随法向应力的增加而减弱;峰值剪切位移随错开位移量的增加逐步变大;剪切刚度随错开位移量的增加逐步减少直至某一恒定值,且在高法向应力下错开位移量对剪切刚度的影响更为明显。采用几种不同的简单函数分析峰值剪切强度与错开位移量之间的关系,在偶合节理峰值剪切强度准则的基础上提出不同接触状态节理的峰值剪切强度准则。与已有的准则相比,新准则采用的描述节理接触状态的参数易于确定且更为客观。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 直剪试验 剪切力学性质 峰值剪切强度准则
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隔离舱室污染气体扩散的大涡模拟研究 被引量:1
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作者 刘琦 谢承利 +2 位作者 李伟光 刘文川 龙新平 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期67-73,共7页
[目的]开展船舶隔离舱室门动态开启过程中污染物对流扩散的研究,定量对比和评估不同负压工况下污染物中扩散量随时间的变化,对隔离病房负压系统的设计具有重要意义。[方法]基于大涡模拟(LES)方法,结合示踪气体组分输运方程,对某型应急... [目的]开展船舶隔离舱室门动态开启过程中污染物对流扩散的研究,定量对比和评估不同负压工况下污染物中扩散量随时间的变化,对隔离病房负压系统的设计具有重要意义。[方法]基于大涡模拟(LES)方法,结合示踪气体组分输运方程,对某型应急医疗救援船的隔离舱室门开启过程中污染物的对流扩散规律开展数值模拟研究,重点对不同压差工况下门动态开启过程中的流场特性及污染物扩散规律进行对比分析。[结果]研究表明:以污染物总扩散量为评估指标,对空间离散精度和时间步长进行敏感性分析,可确保LES模拟结果的可靠性;在不同压差与门开启过程的诱导作用下,流体速度峰值和出现峰值的时间有明显差异;提高隔离病房负压值可以减小污染物扩散峰值,同时也可缩短已扩散污染物在压差作用下返回隔离病房的时间。[结论]对隔离舱室负压系统设计和污染物动态扩散评估具有一定指导意义。 展开更多
关键词 舱室通风 隔离舱 污染扩散 大涡模拟 计算流体动力学
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