基于三维流固耦合模型的煤层瓦斯有效抽采半径研究

1

作者 潘吉成 《中国煤炭》 北大核心 2024年第S01期128-134,共7页

为了预测煤矿瓦斯治理中抽采钻孔有效抽采半径,基于流固耦合模型建立瓦斯抽采三维几何模型,使其接近现场实际,以某矿瓦斯抽采实际参数为例,采用COMSOL软件模拟得到不同抽采时间沿钻孔径向的瓦斯压力分布三维立体云图。根据模拟结果,结... 为了预测煤矿瓦斯治理中抽采钻孔有效抽采半径,基于流固耦合模型建立瓦斯抽采三维几何模型,使其接近现场实际,以某矿瓦斯抽采实际参数为例,采用COMSOL软件模拟得到不同抽采时间沿钻孔径向的瓦斯压力分布三维立体云图。根据模拟结果,结合瓦斯压力临界值(0.74 MPa)确定有效抽采半径,并结合现场进行验证。结果表明,有效抽采半径与瓦斯抽采时间呈正相关关系,模拟的有效抽采半径值与现场实测值对比,相对误差率小于10%,准确性良好;因现场实测有效抽采半径方法较为复杂,可通过此数值模拟方法预测有效抽采半径,对井下瓦斯治理钻孔瓦斯抽采及合理布置钻孔间距具有理论指导意义。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 顺层钻孔 有效抽采半径 流固耦合模型 临界瓦斯压力

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑基质瓦斯渗流的煤层流固耦合模型 被引量：14

2

作者 李胜 张浩浩 +3 位作者 范超军 毕慧杰 杨振华 陶梅 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期114-119,共6页

为更准确反映抽采过程中的煤层瓦斯（甲烷）运移过程,将煤岩视为孔隙-裂隙双重结构、双渗透率非均匀弹性介质,考虑基质瓦斯渗流作用,结合地下水、瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形和渗透率演化等因素的耦合作用,建立考虑基质瓦斯渗流的煤层... 为更准确反映抽采过程中的煤层瓦斯（甲烷）运移过程,将煤岩视为孔隙-裂隙双重结构、双渗透率非均匀弹性介质,考虑基质瓦斯渗流作用,结合地下水、瓦斯吸附/解吸特性、煤岩变形和渗透率演化等因素的耦合作用,建立考虑基质瓦斯渗流的煤层流固耦合模型;数值模拟地面瓦斯抽采过程,分析煤层瓦斯运移规律和基质渗流作用对瓦斯抽采的影响。研究表明：基质瓦斯和裂隙瓦斯的压力均随时间的增加而降低,两者差值先增大后减小;在模拟工况下,单位时间内基质瓦斯渗流量仅占流入裂隙瓦斯量的0.5%。基质渗流对瓦斯抽采的产能及储层压力有影响;考虑基质瓦斯渗流的双孔隙双渗透率模型预测的产气速率和储层压力下降幅度均小于双孔隙单渗透率模型。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 流固耦合模型 基质瓦斯渗流 双渗透率 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合模型的穿层钻孔瓦斯抽采模拟研究 被引量：24

3

作者 李胜 毕慧杰 +2 位作者 范超军 罗明坤 兰天伟 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第5期121-127,共7页

为研究钻孔瓦斯抽采渗流规律,为钻孔合理布置提供依据,提出了考虑气-水两相流的瓦斯抽采流固耦合模型。在多孔介质的有效应力原理基础上,考虑瓦斯吸附/解吸产生的应力,推导出煤体应力-应变本构关系;分析水和瓦斯运移的气-水两相流过程,... 为研究钻孔瓦斯抽采渗流规律,为钻孔合理布置提供依据,提出了考虑气-水两相流的瓦斯抽采流固耦合模型。在多孔介质的有效应力原理基础上,考虑瓦斯吸附/解吸产生的应力,推导出煤体应力-应变本构关系;分析水和瓦斯运移的气-水两相流过程,以相对渗透率为桥梁,给出水渗流方程和考虑Klinkenberg效应的瓦斯渗流方程;构建作为耦合项的煤层孔隙率和渗透率动态演化方程,结合成庄矿4321工作面进行数值模拟。结果表明:成庄矿4321底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采预抽期定为90 d是合理的,抽采过程中瓦斯渗流速度具有阶段性,增大抽采负压对抽采效果影响不明显;穿层钻孔布置方式为终孔间距9 m,钻场间距9 m。工程实践表明,测得的煤层瓦斯压力变化情况与数值模拟结果基本吻合,抽采后煤层瓦斯含量为6.46~7.67 m^3/t,43212巷瓦斯浓度降低了37%,抽采效果良好。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 流固耦合模型 穿层钻孔 钻孔布置

在线阅读 下载PDF 职称材料

松散承压含水层下采煤的流固耦合模型试验与数值分析研究 被引量：20

4

作者 李利平 李术才 +5 位作者 李树忱 冯现大 李国莹 刘斌 王静 许振浩 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期679-690,共12页

以松散承压含水层水下采煤为例,通过研制的新型流固耦合相似材料和突涌水物理模拟试验系统真实再现采区突涌水的灾变演化过程,采用光纤光栅技术、声发射技术和电阻率层析成像技术,全程捕捉隔水层围岩应力场、位移场、渗流场、温度场、... 以松散承压含水层水下采煤为例,通过研制的新型流固耦合相似材料和突涌水物理模拟试验系统真实再现采区突涌水的灾变演化过程,采用光纤光栅技术、声发射技术和电阻率层析成像技术,全程捕捉隔水层围岩应力场、位移场、渗流场、温度场、电场和声发射信息的变化特征及其异常信号,研究突水前兆多元信息的演化规律及其临突特征。采用可考虑多场耦合效应的数值分析方法,研究突水灾变演化过程中应力场、位移场和渗流场的耦合演化规律,分析突水前兆多物理场信息的响应特征。试验和数值分析结果表明:在隔水层破断突水前,围岩应力变化持续增长后发生回跌,但已濒临突水。围岩位移变化持续增长后发生跳跃,在跳跃前出现孕育突水前兆的稳定突升段。围岩渗透压力变化持续降低后发生急剧跌落,在突水前很长时间里出现孕育突水前兆的异常波动段。围岩视电阻率和声发射能量也在突水前产生明显的突升和激增现象,尤其是视电阻率突升段的增长点出现在突水前较长的时间段。通过对多场信息变化规律的内在联系及其对突水预测的有效性分析,发现隔水层的渗透压力、视电阻率以及位移变化信息在突水前具有明显的前兆特征,是松散含水层开采突水灾害预警和监测的重要前兆信息源。研究结果有助于加深对煤矿突水灾变演化过程的认识,为突水前兆信息演化规律及实时监测理论的建立提供科学依据。 展开更多

关键词 水下采煤 突水前兆 流固耦合模型试验 数值分析 演化规律

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合模型的隧道施工数值分析 被引量：4

5

作者 杨宇友 张钦喜 +2 位作者 杜修力 潘东旭 张在明 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期104-108,共5页

地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施... 地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施工引起的地面沉降问题,运用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟,并把数值模拟的结果与工程实测曲线进行比较. 展开更多

关键词 流固耦合模型 隧道施工 数值分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

非饱和原状黄土弹塑性损伤流固耦合模型及其初步应用 被引量：10

6

作者 姚志华 陈正汉 +1 位作者 方祥位 黄雪峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期216-226,共11页

非饱和原状黄土具有显著的结构性,结构性对其力学变形特征有着较大影响,但鲜有报道将结构性引入到非饱和黄土地基湿陷变形的多场耦合响应分析中,该领域亟待进一步深入研究。以已建立的非饱和原状黄土弹塑性损伤本构模型为基础,将其纳入... 非饱和原状黄土具有显著的结构性,结构性对其力学变形特征有着较大影响,但鲜有报道将结构性引入到非饱和黄土地基湿陷变形的多场耦合响应分析中,该领域亟待进一步深入研究。以已建立的非饱和原状黄土弹塑性损伤本构模型为基础,将其纳入到非饱和土流固理论中,结合非饱和原状黄土水气运移规律,建立考虑结构性的非饱和原状黄土弹塑性损伤流固耦合模型。对新建流固耦合模型的控制方程在时间域和空间域上进行离散,得到单元模量矩阵各元素的具体表达式,并编写多场耦合分析有限元程序ULEDSC。利用新编程序对黄土地区的大型现场浸水试验进行数值计算,得到浸水和停水阶段的孔压场、位移场以及损伤场等关键变化特征,以初步揭示湿陷性黄土地基浸水沉降变形过程中的多场耦合响应机制。研究成果可为黄土地区的工程实践提供一定参考,新编程序也能为初步解决黄土地基的湿陷性问题提供可能。 展开更多

关键词 非饱和原状黄土 结构性 损伤 湿陷变形 流固耦合模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

轴对称有狭窄弹性管流固耦合模型及数值模拟 被引量：2

7

作者 杨淳 唐达林 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期159-165,共7页

建立了求解厚壁、有狭窄、大管壁变形的血管及管内血液流动的流固耦合问题的数值计算模型 .血管的几何形状、物质特性及模型的有关物理参数由模拟颈动脉血流及血管壁塌陷的实验获得 .流体采用Navier Stokes方程 ,用广义有限差分方法求... 建立了求解厚壁、有狭窄、大管壁变形的血管及管内血液流动的流固耦合问题的数值计算模型 .血管的几何形状、物质特性及模型的有关物理参数由模拟颈动脉血流及血管壁塌陷的实验获得 .流体采用Navier Stokes方程 ,用广义有限差分方法求解 .基于实验数据建立的固体模型用有限元方法求解 .流体与固体通过边界的耦合由交替迭代技术实现 .结果表明 ,严重的血管狭窄使管壁受压 ,流体出现负压力及高剪切应力 ,这些正是导致血管塌陷、血管瘤破裂 ,从而引发中风及其他心脏疾患的重要原因 .计算结果与实验结果吻合 . 展开更多

关键词 血流流动 弹性管 流固耦合模型 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于动态流固耦合模型的瓦斯抽采半径及孔间距研究 被引量：13

8

作者 许克南 王佰顺 刘青宏 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第5期102-108,共7页

为了确定瓦斯抽采半径和钻孔布置间距,基于上覆岩层压力、地应力、煤层瓦斯压力的分布情况,同时考虑煤体剪胀性对于煤体孔隙率、渗透率动态变化方程的影响,建立了关于钻孔瓦斯抽采的渗流动态流固耦合模型。基于所得渗流流固耦合模型,将... 为了确定瓦斯抽采半径和钻孔布置间距,基于上覆岩层压力、地应力、煤层瓦斯压力的分布情况,同时考虑煤体剪胀性对于煤体孔隙率、渗透率动态变化方程的影响,建立了关于钻孔瓦斯抽采的渗流动态流固耦合模型。基于所得渗流流固耦合模型,将其嵌入到Comsol Multiphysics进行模拟计算,同时利用11528工作面进行的单孔和多孔的瓦斯抽采试验进行现场验证。研究结果表明:沿直线布置的抽采钻孔的瓦斯压力变化主要沿着该直线降低,沿着三角形顶点布置的钻孔瓦斯压力降低范围充满整个半圆面;单孔瓦斯抽采半径为2.05 m,双孔抽采和布置在一条直线多孔抽采布控间距为单孔抽采半径的1.8倍;布置在三角形顶点的多孔抽采布控间距为单孔抽采半径的1.6倍。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 流固耦合模型 抽采半径 钻孔间距

在线阅读 下载PDF 职称材料

大前庭导水管综合征内耳三维数值模型建立及流固耦合分析

9

作者 孙秀珍 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期106-106,共1页

目的通过颞骨薄扫图像建立大前庭导水管综合征(LVAS)患者及正常人内耳三维重建模型,对其行流固耦合数值模拟分析,从生物力学的角度对该病的发病机制进行分析及验证。方法收集了5名儿童颞骨CT图像,通过Mimics、Geomagic软件建立含前庭导... 目的通过颞骨薄扫图像建立大前庭导水管综合征(LVAS)患者及正常人内耳三维重建模型,对其行流固耦合数值模拟分析,从生物力学的角度对该病的发病机制进行分析及验证。方法收集了5名儿童颞骨CT图像,通过Mimics、Geomagic软件建立含前庭导水管(VA)的内耳三维模型,并利用ANSYS软件建立圆窗膜模型和流固耦合模型,对其进行流固耦合分析。结果通过颞骨CT薄扫图像建立了7例VA扩大及1例正常的模型,并成功构建圆窗膜模型,最终组建流固耦合模型。在施加不同压力载荷时,圆窗膜均发生形变,且变形趋势与载荷变化趋势基本一致。圆窗膜的变形和应力随载荷的增大而增大;在相同载荷作用下,圆窗膜的变形和应力随VA宽度增大而增大。结论通过颞骨CT薄扫图像可以建立包含前庭导水管的内耳流固耦合模型。脑脊液压力波动可影响内耳压,VA对脑脊液压力有限制作用,且VA越大对压力的限制作用越小。 展开更多

关键词 脑脊液压力 大前庭导水管综合征 圆窗膜 前庭导水管 流固耦合分析 MIMICS 三维数值模型 流固耦合模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合动态模型的煤层钻孔成拱特性研究 被引量：2

10

作者 韩颖 张飞燕 +1 位作者 杨志龙 董博文 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期77-81,共5页

为探讨煤层钻孔周围是否存在压力拱,构建了基于Hoek-Brown准则的含瓦斯煤流固耦合动态模型,并运用COMSOL软件进行解算,分析了钻孔施工前后孔周煤体主应力及应变能密度分布规律,研究了不同煤体结构煤层孔周煤体位移量及压力拱内边界、厚... 为探讨煤层钻孔周围是否存在压力拱,构建了基于Hoek-Brown准则的含瓦斯煤流固耦合动态模型,并运用COMSOL软件进行解算,分析了钻孔施工前后孔周煤体主应力及应变能密度分布规律,研究了不同煤体结构煤层孔周煤体位移量及压力拱内边界、厚度的变化特征,并结合孔周煤体塑性区分布规律对煤层钻孔成拱特性进行了探讨。研究结果表明:煤层钻孔顶底部存在压力拱,其拱脚与拱座位于钻孔两侧;压力拱区域内孔周煤体水平位移量变化较为平缓;压力拱内边界及厚度可作为评判钻孔稳定性的指标,两者随地质强度指标GSI值的增大而逐渐减小,即煤体结构越完整、强度越高,压力拱范围越小;当GSI值非常大或非常小时,压力拱效应不明显,甚至趋于消失。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 流固耦合模型 煤层钻孔 压力拱 地质强度指标

在线阅读 下载PDF 职称材料

流固耦合饱和两相介质动力模型在ABAQUS中的实现 被引量：9

11

作者 李亮 崔智谋 +1 位作者 康翠兰 王相宝 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期281-285,共5页

采用以固相位移和孔压为基本未知量的u–p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元。... 采用以固相位移和孔压为基本未知量的u–p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元。通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异。 展开更多

关键词 饱和两相介质 流固耦合动力模型 ABAQUS 用户自定义单元(UEL)

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合动力模型的饱和土体-隧道体系地震反应研究 被引量：3

12

作者 李亮 吴利华 +1 位作者 王相宝 高超 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期862-868,共7页

基于ABAQUS软件平台,应用自行开发的流固耦合动力模型孔压单元模拟场地土体,并通过黏弹性人工边界方法实现地震动的输入,对饱和土体场地中的双孔隧道结构在地震荷载作用下的动力反应进行研究。计算结果表明:在地震反应结束时刻,场地土... 基于ABAQUS软件平台,应用自行开发的流固耦合动力模型孔压单元模拟场地土体,并通过黏弹性人工边界方法实现地震动的输入,对饱和土体场地中的双孔隧道结构在地震荷载作用下的动力反应进行研究。计算结果表明:在地震反应结束时刻,场地土体位移幅值在两隧道之间以及两隧道的附近区域较大,而远离隧道的区域则较小;场地底部区域土体的孔压幅值较大,而场地顶部区域土体则较小;隧道左右两侧拱腰部位的衬砌的应力较大,而拱顶部位则较小。计算结果同时表明了流固耦合动力模型孔压单元在饱和土体-隧道体系地震反应研究中的适用性。 展开更多

关键词 饱和土体 隧道 地震反应 流固耦合动力模型 黏弹性人工边界

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合的混合刷式密封流场特性与密封性能分析

13

作者 李昊 张桂昌 +1 位作者 霍维斌 唐鑫浩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期158-169,共12页

刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗。本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟... 刷丝在密闭气流的同时,受到高压降流体的影响,易造成不可恢复性形变和结构损耗,使得间隙间的气体泄漏量增加,加剧发动机推力的损耗。本文采用流固耦合模型,基于刷式-迷宫密封结构建立了混合刷式密封模型,进行了密封流场的非定常数值模拟,探究不同进出口压差条件下密封结构泄漏流动和结构形变特性,并结合泄漏量数据分析了混合刷式密封结构的密封效果。研究结果表明:受进出口气压差的影响,混合刷式密封的刷丝最大位移量超过刷丝束间隙值,其中处于刷丝束轴向末端的刷丝固定端是最容易发生损耗的危险位置。同工况下,混合刷式密封比刷式密封结构泄漏量可减少约18%。刷丝束整体随着压降的增加,在具有更大径向吹下量的同时也伴随着更强的刷丝扰动,但混合刷式密封流场中存在的气流涡旋可以消耗一部分气体能量,减小气流的泄漏速度,对不同压差条件的影响具有一定的适应能力。 展开更多

关键词 刷式-迷宫密封 流固耦合模型 迟滞效应 流场特性 形变 泄漏量

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合两相介质动力模型的饱和土体—地下结构体系地震反应研究 被引量：2

14

作者 王相宝 李亮 +1 位作者 崔智谋 吴丽华 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期228-232,共5页

基于ABAQUS有限元软件平台,应用流固耦合两相介质动力模型孔压单元模拟场地饱和土体,进行了饱和土体-地下结构地震反应的计算研究。结果表明:在地震输入的最后时刻结构的两侧底角区域应力值最大;土体的孔隙压力和竖向位移主要集中在结... 基于ABAQUS有限元软件平台,应用流固耦合两相介质动力模型孔压单元模拟场地饱和土体,进行了饱和土体-地下结构地震反应的计算研究。结果表明:在地震输入的最后时刻结构的两侧底角区域应力值最大;土体的孔隙压力和竖向位移主要集中在结构下方的区域,结构两侧土体的孔压与竖向位移呈对称分布;场地土体的竖向位移随深度的增加逐渐减小;体系最大地震反应出现的时刻对应于输入地震动的最大加速度出现的时刻。表明了流固耦合两相介质动力模型孔压单元在饱和土体-地下结构体系地震反应研究中的有效性。 展开更多

关键词 饱和土体-地下结构 地震反应 流固耦合两相介质动力模型 孔压单元

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种空间管路的复模态模型及流固耦合振动分析

15

作者 杨春犁 《排灌机械》 2000年第2期38-39,共2页

就三维管路问题讨论了当存在流体参变作用时结构模型应具有的形式 ,用复模态综合技术得到存在弯拐时管路的流固耦合模型 。

关键词 流固耦合模型 管路设计 振动分析 灌溉技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CT的脑动脉瘤双向流固耦合数值模拟研究 被引量：3

16

作者 张光武 木合塔尔.克力木 +2 位作者 胡成龙 刘鹏 刘小月 《重庆医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期172-175,共4页

目的:探讨基于动脉瘤壁与动脉血管壁厚度不一的脑动脉瘤双向流固耦合数值模型的建模方法。方法:用MIMICS16.0软件提取1例患者颅内动脉瘤CT影像DICOM数据,获得动脉瘤体的初步模型。将该模型导入逆向工程软件Geomagic Studio12,以及UGS NX... 目的:探讨基于动脉瘤壁与动脉血管壁厚度不一的脑动脉瘤双向流固耦合数值模型的建模方法。方法:用MIMICS16.0软件提取1例患者颅内动脉瘤CT影像DICOM数据,获得动脉瘤体的初步模型。将该模型导入逆向工程软件Geomagic Studio12,以及UGS NX 8.5进一步处理后,得到厚度不一的脑动脉瘤三维几何模型。运用ANSYS Workbench 15.0软件进行双向流固耦合计算,并分析瘤体内血流特性及动脉瘤壁所受应力应变情况。结果:快速准确地建立了厚度不一的动脉瘤双向流固耦合模型,清晰地模拟出1个心动周期内动脉瘤表面剪切应力、表面变形及速度流线的变化情况。结论:应用上述方法能够快速准确地建立动脉瘤的双向流固耦合模型,且相较于刚性模型和厚度一致的动脉瘤体模型更准确和实用。可以为动脉瘤介入治疗模拟研究提供优良的模型参数。 展开更多

关键词 CT影像 双向流固耦合模型 心动周期

在线阅读 下载PDF 职称材料

大尺寸风力机叶片流固耦合特性研究 被引量：9

17

作者 廖明夫 李岩 +1 位作者 王巧艳 吕品 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期493-500,共8页

随着大型风力机叶片尺寸增大,其柔性也越来越大,在运行中更容易出现大变形现象,进而导致叶片结构的几何非线性变形、流体的非定常特性以及独特的流固耦合现象,需要采用更准确的模型进行分析。该文采用基于几何精确梁方法和自由涡尾迹方... 随着大型风力机叶片尺寸增大,其柔性也越来越大,在运行中更容易出现大变形现象,进而导致叶片结构的几何非线性变形、流体的非定常特性以及独特的流固耦合现象,需要采用更准确的模型进行分析。该文采用基于几何精确梁方法和自由涡尾迹方法的流固耦合模型,研究了大尺寸叶片的耦合特性。针对叶片柔性变大、质量变轻的特点,分别采用缩小叶片刚度和质量的方法,研究叶片大变形和质量变轻对耦合响应的影响,结果表明刚度降低会大幅增大叶片变形和载荷,而质量降低对叶片变形和载荷的影响并不明显。当刚度和质量同时降低时,叶片在叶轮平面外变形量大幅增加,使叶轮功率下降。对叶片尺寸变大带来的影响也进行了研究,发现大尺寸叶片的根部应力和载荷波动会较明显高于小尺寸叶片。 展开更多

关键词 风力机 流固耦合模型 几何精确梁 自由涡尾迹

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于活体MRI的3D流-固耦合模型分析对症状性大脑中动脉粥样硬化斑块的研究 被引量：3

18

作者 彭雯佳 滕忠照 +3 位作者 江远亮 陈士跃 刘崎 陆建平 《放射学实践》 北大核心 2015年第12期1195-1202,共8页

目的:以症状性大脑中动脉(MCA)斑块的活体高分辨率磁共振成像(HR-MRI)数据为基础,建立3D完全耦合的流-固耦合(FSI)模型,探索不同组分MCA斑块的生物力学特征。方法:研究对象为拟行介入手术治疗的12例症状性单侧MCA局限性动脉粥样硬化狭... 目的:以症状性大脑中动脉(MCA)斑块的活体高分辨率磁共振成像(HR-MRI)数据为基础,建立3D完全耦合的流-固耦合(FSI)模型,探索不同组分MCA斑块的生物力学特征。方法:研究对象为拟行介入手术治疗的12例症状性单侧MCA局限性动脉粥样硬化狭窄的患者。首先,术前对MCA管壁行HR-MRI作为力学建模的形态学依据;其次,利用相位对比MRI技术和DSA引导下的测压微导管分别采集MCA狭窄前端的血流参数和血压数据作为载荷条件,并对目标血管的3D几何结构进行网格生成等前处理,导入有限元程序软件ADINA(ADINA R&D,Inc,USA)进行FSI求解;最后,从3D FSI结果中提取3个力学指标值:最大主应力(MPS)、最大主伸长比(STRETCH-P1)和最大剪应力(FMSS),分析比较不同狭窄程度和不同斑块成分的各项力学指标的差异。结果:按照狭窄率分组比较发现,轻中度狭窄组的MPS、STRETCH-P1和FMSS与重度狭窄组之间的差异均无统计学意义(P=0.9323、0.3872和0.1271)。分析不同斑块成分发现,含"脂质核心"斑块的层面中MPS稍高于含"纤维成分"斑块(P=0.0744),STRETCH-P1明显高于"纤维成分"斑块(P=0.0169),FMSS显著低于"纤维成分"斑块(P=0.0021)。结论:症状性MCA粥样硬化病变中,"脂质核心"斑块的主应力和主伸长比均不同程度地高于"纤维化"斑块,提示富含脂质坏死核心斑块的机械负荷较大、可能有相对较高的破裂风险。 展开更多

关键词 大脑中动脉 动脉粥样硬化 磁共振成像 斑块 流固耦合模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于PFC流固耦合的细观尺度混凝土水力劈裂研究 被引量：7

19

作者 李刘红 杨艳 李宗利 《人民长江》 北大核心 2021年第5期191-197,共7页

针对其他数值方法模拟水力劈裂的局限性,基于PFC颗粒离散元法建立了细观尺度混凝土水力劈裂流固耦合模型。模拟中提取随机圆形骨料信息生成不规则多边形骨料三相细观模型,通过平行粘结体现界面相力学,流体域之间管流体现混凝土各相渗流... 针对其他数值方法模拟水力劈裂的局限性,基于PFC颗粒离散元法建立了细观尺度混凝土水力劈裂流固耦合模型。模拟中提取随机圆形骨料信息生成不规则多边形骨料三相细观模型,通过平行粘结体现界面相力学,流体域之间管流体现混凝土各相渗流特性,并且各相取各自的平行粘结力学及渗透参数。通过创建存储渗流管道信息的链表,确保了渗流管道孔径与颗粒间作用力的耦合关系。将改进的流固耦合模型结果与试验结果进行对比,验证了所建模型的合理性。开展不同轴压作用下的混凝土水力劈裂数值试验,得到的临界水压随轴压的增加而线性增大,且模型表现为法向张拉破坏。该细观模型为进一步研究复杂受力状态下混凝土水力劈裂的细观破坏机理提供了新途径。 展开更多

关键词 水力劈裂 颗粒离散元 混凝土 流固耦合模型 细观尺度

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于随机多项式展开的流固耦合非饱和土坡概率反分析 被引量：7

20

作者 吴芳 张璐璐 +1 位作者 郑文棠 魏鑫 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2215-2222,共8页

降雨入渗条件下非饱和土坡流固耦合作用复杂,具有高度非线性的特点,一般采用数值方法模拟。数值模型计算量大已成为监测数据概率反分析的重要制约因素。提出一种基于随机多项式展开(PCE)的概率反分析方法。该方法采用随机多项式展开构... 降雨入渗条件下非饱和土坡流固耦合作用复杂,具有高度非线性的特点,一般采用数值方法模拟。数值模型计算量大已成为监测数据概率反分析的重要制约因素。提出一种基于随机多项式展开(PCE)的概率反分析方法。该方法采用随机多项式展开构建土性参数与数值模型响应的显式函数,作为概率反分析中原数值模型的代替模型,与基于贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模拟的概率反分析方法相结合,从而有效提高非饱和土坡流固耦合参数概率反分析的效率。通过降雨入渗非饱和土坡算例研究,结果表明,与基于数值模型的常规随机反分析相比,两种方法在后验分布统计值、95%置信区间等结果非常接近,基于PCE的概率反分析计算效率显著提高,结果可靠。 展开更多

关键词 反分析 非饱和土 流固耦合模型 随机多项式展开 马尔可夫链蒙特卡罗模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料