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热-流-固全耦合下的干热岩热采效率研究——以青海共和GR1井为例 被引量:1
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作者 李佳豪 祝爱玉 +1 位作者 崔光磊 李迎春 《地震学报》 北大核心 2025年第2期200-220,共21页
建立了热-流-固全耦合模型,考虑了流体压力变化和温度变化引起的储层变形、受储层变形影响的储层孔隙率、渗透率和断层裂隙开度、受温度控制的流体性质(密度、黏度等)和流体流动引起的热传导,以青海共和GR1井为例,研究了定流量和定压力... 建立了热-流-固全耦合模型,考虑了流体压力变化和温度变化引起的储层变形、受储层变形影响的储层孔隙率、渗透率和断层裂隙开度、受温度控制的流体性质(密度、黏度等)和流体流动引起的热传导,以青海共和GR1井为例,研究了定流量和定压力两种典型生产模式下,储层渗透率、断层渗透类型对于地热资源(干热岩)开发过程的影响。研究结果表明:(1)定压力生产模式下,阻隔型断层降低了地热开采效率,提升热储层渗透率可以大幅度提高地热开采效率,但是过高的渗透率会造成资源浪费,不利于持续性开采;(2)定流量生产模式下,地质因素对地热开采效率的影响很小,开采效率主要由注采速率决定;(3)从安全角度看,在定流量模式下,过小的渗透率和阻隔型断层会引起很大的孔隙压力响应,导致一系列施工安全问题;(4)对于青海共和地区的地热开采,应综合考虑开采效率和施工安全,建议若采用定压生产模式,需将储层渗透率改造至1×10^(-13)—1×10^(-12)m^(2)的范围内,若采用定流生产模式,需将储层渗透率改造为1×10^(-13)m^(2)以上,且两种生产模式都应避免注水井与生产井之间存在阻隔型断层。 展开更多
关键词 --耦合 青海共和干 效率 数值模拟
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基于热-流-固耦合的齿轮箱稳态热性能研究
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作者 刘逸 张开林 +1 位作者 邵帅 向泓旭 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期666-674,共9页
为准确预测轨道交通传动系统齿轮箱的温度分布,采用一种基于计算流体动力学(CFD)的混合时间尺度耦合法对齿轮箱进行仿真分析.对齿轮箱的内部流场与温度场同时进行数值模拟,通过数据传输实现齿轮箱流场与温度场的实时双向耦合,最后根据... 为准确预测轨道交通传动系统齿轮箱的温度分布,采用一种基于计算流体动力学(CFD)的混合时间尺度耦合法对齿轮箱进行仿真分析.对齿轮箱的内部流场与温度场同时进行数值模拟,通过数据传输实现齿轮箱流场与温度场的实时双向耦合,最后根据内部温度场计算结果,通过有限元方法得到箱体温度分布情况.另外,分析转速、浸油深度、喷油润滑等因素对齿轮箱稳态热性能的影响.研究结果表明:该数值模型在温度预测方面具有良好的性能,仿真结果与实验测量值之间的最大相对误差为7.4%.随着转速的增加,齿轮箱温度随之上升;而随着浸油深度的增加,除下箱体底部温度逐渐上升外,其余区域温度均下降.相同转速时,喷油润滑下的箱体最高温度对比飞溅润滑,降低幅度可达14%;且转速越高,冷却效果越明显. 展开更多
关键词 --耦合 箱体温度场 混合时间尺度 润滑方式 计算体动力学
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超高速微织构螺旋槽干气密封热-流-固耦合分析
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作者 刘暅豪 丁雪兴 丁俊华 《流体机械》 北大核心 2025年第3期69-78,共10页
为探究超高速干气密封端面轴向变形对密封性能的影响规律,在考虑力载荷、热载荷作用下,建立三维几何固体域模型以及流体域模型,引入Air真实气体效应、湍流效应等多重复杂效应情形下,研究超高转速干气密封间隙流体对动、静环耦合面轴向... 为探究超高速干气密封端面轴向变形对密封性能的影响规律,在考虑力载荷、热载荷作用下,建立三维几何固体域模型以及流体域模型,引入Air真实气体效应、湍流效应等多重复杂效应情形下,研究超高转速干气密封间隙流体对动、静环耦合面轴向变形规律以及变形对密封性能影响。研究表明,当n为40 000 r/min,P_(i)为8~14 MPa,T_(i)为373.15~493.15 K时工况条件下,密封环端面出现不同程度的微变形;当n为40 000 r/min,P_(i)为11 MPa,T_(i)为373.15 K时工况条件下,力变形下的泄漏率最大(MS-DGS,4.19 g/s),热变形下的泄漏率最小(MS-DGS,1.69 g/s),在热-流-固耦合变形下,泄漏率是介于力变形和热变形范围之间(MS-DGS,3.66 g/s);MS-DGS端面轴向变形较S-DGS端面轴向变形较小,且MS-DGS较S-DGS泄漏率降低1.94%。研究可为超高速干气密封的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 干气密封 微织构 超高速 真实气体效应 --耦合 变形
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基于电磁-热耦合的中压电缆热缩终端异常发热机理及状态监测研究
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作者 唐庆华 方静 +3 位作者 李旭 宋鹏先 李季 于洋 《绝缘材料》 北大核心 2025年第3期141-151,共11页
中压电缆热缩终端常出现局部异常发热现象,该现象会加速电缆绝缘老化,甚至导致电缆绝缘过早失效。为了揭示中压电缆热缩终端异常发热原因,本文基于电磁-热耦合对电缆热缩终端在各种典型故障条件下的电热场进行仿真。结果表明:在电缆长... 中压电缆热缩终端常出现局部异常发热现象,该现象会加速电缆绝缘老化,甚至导致电缆绝缘过早失效。为了揭示中压电缆热缩终端异常发热原因,本文基于电磁-热耦合对电缆热缩终端在各种典型故障条件下的电热场进行仿真。结果表明:在电缆长期运行过程中,当应力控制管发生老化,会导致绝缘局部温升现象,且老化越严重,温升数值越高。此外,当终端外表面因积尘受潮形成污秽且污秽层位于外半导电层断口附近时会形成明显热点,而当污秽层远离断口时,则热点衰退。进一步分析应力控制管内外部受潮下的终端热场分布发现,只有内部受潮时才会引起热点出现。根据所建立的考虑终端内部缺陷热点的热路模型,实施温度反演对热缩终端内部绝缘界面最高温度点进行监测,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 中压电缆 缩终端 异常发 电磁-耦合 温度反演
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基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁-固双向耦合分析方法 被引量:1
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作者 徐晨期 祝长生 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第5期1922-1934,I0026,共14页
提出一种基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁-固双向耦合分析方法,能够考虑转子轴向偏心和端部效应的影响。首先,建立电机的磁-固双向耦合动力学模型,分析耦合计算过程中的各类激励力;其次,提出一种准三维电磁场模型,将转子轴向偏心... 提出一种基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁-固双向耦合分析方法,能够考虑转子轴向偏心和端部效应的影响。首先,建立电机的磁-固双向耦合动力学模型,分析耦合计算过程中的各类激励力;其次,提出一种准三维电磁场模型,将转子轴向偏心问题轴向分段简化,并用修正函数来考虑端部效应的影响;然后,提出一种结构场与电磁场的初始网格划分和网格节点标记方法,实现了不同物理场在双向耦合计算中的数据快速、精确传递,并通过循环迭代计算的方式实现了基于准三维模型的磁-固双向耦合计算;最后,利用所提出的电机磁-固双向耦合电磁振动分析方法对一台MW级永磁同步电机的电磁振动特性进行定量分析,并与试验结果进行比较,验证所提方法的准确性。 展开更多
关键词 电机 电磁振动 -双向耦合 准三维模型 转子轴向偏心 端部效应
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动静压气体轴承双向流-固耦合温度特性分析
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作者 杜羽茜 倪艳光 +1 位作者 崔永存 牛荣军 《润滑与密封》 北大核心 2025年第5期93-102,共10页
动静压气体轴承在长时间运行后,气膜的温升使转轴出现热膨胀,严重影响轴承的正常运转。为此,建立三维非稳态动静压气体轴承-转轴数值模型,采用双向流-固耦合分析方法,结合动网格技术,分析偏心、转速等对气膜压力、承载力、气动热、变形... 动静压气体轴承在长时间运行后,气膜的温升使转轴出现热膨胀,严重影响轴承的正常运转。为此,建立三维非稳态动静压气体轴承-转轴数值模型,采用双向流-固耦合分析方法,结合动网格技术,分析偏心、转速等对气膜压力、承载力、气动热、变形等参数的影响规律,并开展主轴系统温度场试验验证了数值模型的可行性。分析结果表明:气膜温升与转速和偏心率呈正相关关系,当偏心率大于0.2时,与供气压力呈负相关关系;在偏心率不变的情况下,转速对承载力的影响显著高于供气压力的影响,随着偏心率的增大,供气压力和转速的增加均能显著提升承载力;在大偏心率高转速下,转轴膨胀变形量飞速增长,此时因转轴膨胀带来的问题也更为严重。 展开更多
关键词 动静压气体轴承 -耦合 变形 气膜温度 动网格技术
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海峡场地非线性地震反应特性的流-固弱耦合分析
7
作者 王彦臻 范宏飞 +2 位作者 陈国兴 赵凯 陈炜昀 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1352-1366,共15页
海洋工程的抗震设计中海水对海床地表地震动特性的影响不容忽视.采用流-固弱耦合模型模拟海水-海床的相互作用,考虑海床地形效应及沉积土异质性,以广义non-Masing本构模型描述土的非线性滞回特性,模拟了跨琼州海峡海床场地的二维非线性... 海洋工程的抗震设计中海水对海床地表地震动特性的影响不容忽视.采用流-固弱耦合模型模拟海水-海床的相互作用,考虑海床地形效应及沉积土异质性,以广义non-Masing本构模型描述土的非线性滞回特性,模拟了跨琼州海峡海床场地的二维非线性地震反应特性.海床地表的地震反应特性受海水-海床的相互作用、地形效应、复杂软弱异质性沉积土和基岩输入地震动特性的综合影响.海水的影响使海床地表峰值加速度减小和地震动有效持时缩短,且对竖向地震动的抑制作用比水平向更为显著.海水抑制高频段(2.0 Hz附近)或放大了低频段(<0.5 Hz)内水平向、竖向地震动分量引起的海床类共振现象,且这种抑制或放大作用随基岩地震动的增大而增大.海床地表规准化谱加速度β(5%阻尼比)在海床场地的基本周期(0.25~1.1 s)段附近和长周期(>1.1 s)段的谱值分别减小和增大. 展开更多
关键词 海床场地效应 琼州海峡 -耦合分析 土的非线性 地形效应
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融合流-热场耦合仿真与EEMD-LSTM网络的油浸式变压器热点温度快速预测方法
8
作者 杨子坚 司马文霞 +3 位作者 杨鸣 黎文浩 袁涛 孙魄韬 《高电压技术》 北大核心 2025年第3期1220-1232,共13页
快速准确地预测变压器热点温度是实现变压器状态检测、故障预测以及动态增容的重要前提,其关键是实现变压器热点温度动态预测以及提高热点温度预测模型的抗噪性能。该文通过流-热场耦合仿真计算,获取不同环境温度和负载变化工况的热点... 快速准确地预测变压器热点温度是实现变压器状态检测、故障预测以及动态增容的重要前提,其关键是实现变压器热点温度动态预测以及提高热点温度预测模型的抗噪性能。该文通过流-热场耦合仿真计算,获取不同环境温度和负载变化工况的热点温度训练样本,采用长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)构建深度学习模型,从而实现热点温度动态预测。采用集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)降低输入数据中的噪声干扰,提高深度学习模型抗噪性能。以20 MVA/110 kV油浸式变压器为对象进行分析,并搭建变压器热点温升试验平台进行模型有效性验证,EEMD-LSTM网络预测的热点温度相比试验结果的平均误差仅有1.35℃,引入幅值为5℃的随机噪声后,最大误差仅增大0.47℃。结果表明:基于EEMD-LSTM网络的深度学习模型能够实现变压器热点温度动态预测,同时具有良好的抗噪性能,对变压器负荷能力动态评估与动态增容的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 点温度 -耦合仿真 长短期记忆网络 集成经验模态分解 油浸式变压器
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基于热-固耦合的绝热支撑结构分析及优化
9
作者 李沐泽 丁华 +3 位作者 郝朝阳 陶昶景 罗晓钟 刘宏伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期5003-5012,共10页
针对低温储罐的绝热支撑结构漏热量大及受力情况不明了的问题,通过热-固耦合的方法,建立了某37.4 m3储罐有限元模型,分析了其传热、应力与变形情况,并对支撑结构进行了优化。结果表明:通过支撑结构的漏热量为62.18 W,造成的液氮日蒸发率... 针对低温储罐的绝热支撑结构漏热量大及受力情况不明了的问题,通过热-固耦合的方法,建立了某37.4 m3储罐有限元模型,分析了其传热、应力与变形情况,并对支撑结构进行了优化。结果表明:通过支撑结构的漏热量为62.18 W,造成的液氮日蒸发率为0.10%/d,随着环境温度的降低,支撑结构的漏热量呈下降趋势;液体温度对储罐的影响主要集中在支撑结构及内罐体,考虑温度影响后,支撑结构的应力与变形都出现较大增加,内罐体最大应力受影响较小,变形量增加11.81倍;储运液氢时,支撑结构的传热量较液氮增加26%,以最小传热量为优化目标对滑动端下支撑结构进行拓扑优化,得到“Y”形支撑结构的传热量降低27.20%,最大应力降低7.73%。 展开更多
关键词 支撑 低温储罐 -耦合 拓扑优化
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基于热-固-声耦合的弹性壁板振动响应分析
10
作者 王凯伦 王虎寅 +1 位作者 高鹏新 瞿叶高 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期126-133,共8页
高速飞行器热防护壁板在高温、强噪声工作环境会表现出热屈曲、非线性热弹性振动等复杂动力学响应。考虑热防护壁板连接间隙接触,建立了热防护壁板热弹性动力学有限元数值模型,采用热响应与频域线性摄动分析叠加的耦合法对热防护壁板随... 高速飞行器热防护壁板在高温、强噪声工作环境会表现出热屈曲、非线性热弹性振动等复杂动力学响应。考虑热防护壁板连接间隙接触,建立了热防护壁板热弹性动力学有限元数值模型,采用热响应与频域线性摄动分析叠加的耦合法对热防护壁板随机振动响应进行了分析,研究了不同连接方法对模态分析结果和热防护壁板的热振响应性能模拟精度的影响。通过数值模型的振动模态分析,与模态测试结果对比验证了模型的准确性。随后开展约束连接、连接器连接以及面接触连接三种不同的连接方式下热防护壁板的热振响应性能研究和试验研究。研究结果表明:热防护壁板的热振响应的计算结果与试验测量结果一致,冯·米塞斯应力均方根值与试验测量值之间的最大误差为5%,随机响应与试验测量结果一致。该研究为热-固-声耦合的弹性壁板的热振响应性能分析提供了一种有效的方法,为弹性壁板的热振响应性能预测提供了有效的参考。 展开更多
关键词 防护壁板 --耦合 振响应 有限元分析
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基于电磁-流热双向耦合的变压器绕组温升计算及结构参数优化 被引量:8
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作者 袁发庭 杨文韬 +3 位作者 韩毅凛 陈炜 姜岚 唐波 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期952-961,I0001,共11页
变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型... 变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型。基于异构网格节点数据映射方法,将电磁场分析得到的绕组非平均损耗作为热源边界条件加载到流体-温度场计算网格中,并根据每次迭代时的温度对该热源进行修正,实现电磁-流热的双向耦合。在此基础上,建立热点温度与绕组结构参数之间的响应面,开展了对绕组热点温度及导体材料用量最小化的多目标优化研究。采用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解,并对Pareto前沿面上的4种优化方案进行了分析。结果表明,优化后的绕组热点温度及导体用量明显降低。该文研究为变压器结构的优化设计提供了一种可行方法。 展开更多
关键词 油浸式变压器 电磁-耦合 绕组结构参数 响应面法 多目标优化
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热-流耦合与热-流-固耦合作用下的水气交替及间歇注入对咸水层CO_(2)溶解封存的影响 被引量:2
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作者 张杰城 杜鑫芳 +1 位作者 赫文豪 张来斌 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期9-17,共9页
基于TOUGH+软件架构,结合更为准确的物理性质计算模型,建立了适用于咸水层CO_(2)封存的热-流耦合模拟方法,并使用固定应力分割迭代耦合模型将其与RGMS软件耦合,改进了热-流-固双向耦合模拟方法,建立了准确性更高的热-流-固迭代耦合模拟... 基于TOUGH+软件架构,结合更为准确的物理性质计算模型,建立了适用于咸水层CO_(2)封存的热-流耦合模拟方法,并使用固定应力分割迭代耦合模型将其与RGMS软件耦合,改进了热-流-固双向耦合模拟方法,建立了准确性更高的热-流-固迭代耦合模拟方法。基于鄂尔多斯盆地地质特征构建的地质模型,使用热-流与热-流-固迭代耦合方法模拟咸水层CO_(2)溶解封存过程,研究了水气交替及间歇注入方案对CO_(2)溶解量、孔隙压力和地层形变的影响。结果表明:热-流-固迭代耦合模拟能帮助设计更加合理的注入方案;仅用水气交替注入方式可提高CO_(2)溶解量;间歇注入有助于孔隙压力与地层形变恢复。研究结果可为咸水层CO_(2)溶解封存提供理论指导。 展开更多
关键词 --耦合作用 -耦合作用 咸水层CO_(2)溶解封存 水气交替注入 间歇注入
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基于热-流-固耦合的高速圆弧斜齿轮泵转子动力学特性分析
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作者 董庆伟 李博 +1 位作者 李阁强 韩帅康 《机床与液压》 北大核心 2024年第23期169-174,共6页
针对齿轮泵在高速工况下因流场作用及补偿力等因素引发的振动问题,以高速圆弧斜齿轮泵为研究对象,分析流场温度、流场压力、电机扭矩和滑动轴承径向补偿力等因素对其转子性能的影响。基于热-流-固耦合方法,建立高速圆弧斜齿轮泵的三维模... 针对齿轮泵在高速工况下因流场作用及补偿力等因素引发的振动问题,以高速圆弧斜齿轮泵为研究对象,分析流场温度、流场压力、电机扭矩和滑动轴承径向补偿力等因素对其转子性能的影响。基于热-流-固耦合方法,建立高速圆弧斜齿轮泵的三维模型,利用ANSYS Workbench平台中的耦合模块,对转子进行多物理场耦合分析,以判断其临界转速是否符合设计要求。结果表明:与扭矩和流场压力相比,流场温度对转子的变形量影响更显著,表明温度场是转子变形的主要原因;同时在热-流-固耦合情况下,转子的弯曲和扭转幅度增大,固有频率大幅下降,表明热-流-固耦合对转子固有频率有显著影响;耦合分析结果显示,转子的临界转速96 600 r/min,远高于设计转速。 展开更多
关键词 圆弧斜齿轮 --耦合 临界转速 转子
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基于孔-裂隙的煤层瓦斯抽采热-流-固耦合模型研究 被引量:2
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作者 孙朋 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第4期64-73,共10页
为研究温度因素对负压钻孔抽采瓦斯的影响,建立了基于孔-裂隙双重多孔介质的热-流-固耦合模型,运用数值模拟手段,对比了不考虑温度因素下基于气-固耦合模型的瓦斯抽采特点和抽采效果。模拟结果表明:考虑温度因素影响所得渗透率结果更小... 为研究温度因素对负压钻孔抽采瓦斯的影响,建立了基于孔-裂隙双重多孔介质的热-流-固耦合模型,运用数值模拟手段,对比了不考虑温度因素下基于气-固耦合模型的瓦斯抽采特点和抽采效果。模拟结果表明:考虑温度因素影响所得渗透率结果更小,抽采卸压效果相对较弱;初始煤层瓦斯压力越高,煤层温度降低越明显;考虑温度变化影响,针对不同有效抽采半径R,进行了孔间距为2√3 R/3、2R、4R、6R的多钻孔布孔研究,得出有效抽采区域随抽采时间增加呈现由多个小圆柱状发展为一个大圆角三棱柱,最后趋向于一个规则的大圆柱状的变化规律。研究成果可为预抽煤层瓦斯前布孔设计工作及实际瓦斯灾害防控提供一定的参考。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 --耦合 有效抽采区域 钻孔间距 数值模拟
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基于固-流-热耦合的移动式曝气装置扰流增温特性
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作者 赵坊朋 崔溦 +1 位作者 李志竑 陈阳 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1196-1204,共9页
移动式曝气装置通过推流螺旋和曝气扰动水体掺混,提升水面温度,阻碍渠道水流结冰,可延长寒区渠道冬季输水时间。为对移动式曝气装置在明渠水环境中的运行进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,基于固-流-热耦合模... 移动式曝气装置通过推流螺旋和曝气扰动水体掺混,提升水面温度,阻碍渠道水流结冰,可延长寒区渠道冬季输水时间。为对移动式曝气装置在明渠水环境中的运行进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,基于固-流-热耦合模拟技术,对不同装置曝气参数和运行条件下的明渠水流物理场进行仿真分析,并对装置运行效果进行评价。结果表明:移动式曝气装置对渠道水流表层温度有一定提升作用,增加曝气速度,可以增强水体的温度掺混效果;曝气深度的增加能够扰动更深层的较高温水体,但考虑岸坡影响,推荐1.5 m深度的曝气参数;增大行走纵距可以提高影响水体范围,但会产生“低温断层区”,最优行走纵距为2 m;行进速度对温度提升影响趋势先减弱后增强,行进速度大于2 m/s时,速度越大,装置对渠道水流的扰流增温效果越好。 展开更多
关键词 冰期输水 曝气 水温掺混 --耦合
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流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究
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作者 郝婕 王丽珠 +1 位作者 蒋勤 朱刘杰 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1325-1335,共11页
针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗... 针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗日法的MPS-BPM无网格粒子法流-固耦合数值模型.该模型基于压强梯度力量化弹性结构物粒子所受到的周围流体作用;通过建立流体粒子和弹性结构物粒子的压力泊松方程,对流体域和结构域进行统一的数值离散求解,实现弹性结构体对周围流体的反馈作用;利用背景网格法削弱流-固交界面处的数值压力振荡与自由液面的数值波动,增强模型的计算精度和稳定性.首先,通过对弹性悬臂梁在初始瞬时速度条件下的运动模拟,验证改进的BPM法对模拟弹性体大变形运动问题的可靠性.然后,通过对弹性闸门溃坝水流运动与闸门变形、溃坝水流对弹性结构物冲击作用的模拟,分析MPS-BPM流-固耦合模型在模拟复杂的流-固相互作用问题中的适用性.计算结果表明:基于MPS-BPM耦合模型得到的流体速度场和压强场变化合理、弹性结构体内部应力分布平滑且流-固交界面处未出现非物理间隙,该耦合模型能够很好地再现流-固相互作用的运动过程. 展开更多
关键词 -耦合数值模拟 移动粒子半隐式法 黏结粒子模型 弹性结构变形 界面耦合
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基于CFD-DEM的流-固耦合数值建模方法研究进展 被引量:16
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作者 蔡国庆 刁显锋 +3 位作者 杨芮 王北辰 高帅 刘韬 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期17-32,共16页
随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM)为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对... 随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM)为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对CFD-DEM耦合方法在岩土工程领域应用现状,本文系统总结现有流-固耦合计算方法的优缺点,重点论述CFD-DEM耦合方法的建模策略,包括固相颗粒形状建模与粒间接触模型、流体相控制方程及参数计算方法,以及CFD-DEM耦合计算,并就相关问题进行深入探讨,最后提出了CFD-DEM耦合方法未来的发展方向。 展开更多
关键词 CFD-DEM -耦合 颗粒建模 体建模 -相互作用力
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船用三通调节阀流-固耦合噪声数值模拟
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作者 施红旗 周旭 +2 位作者 周爱民 张博浩 李树勋 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第1期142-150,共9页
针对船用PN10DN32三通调节阀噪声声压频谱、声指向性等声学特性规律不明确,噪声声压级是否满足使用要求的问题,基于流-固耦合理论,同时考虑流-固耦合面及流体域内的脉动声学激励源,开展阀门噪声数值模拟研究。分别对三通调节阀在80%及60... 针对船用PN10DN32三通调节阀噪声声压频谱、声指向性等声学特性规律不明确,噪声声压级是否满足使用要求的问题,基于流-固耦合理论,同时考虑流-固耦合面及流体域内的脉动声学激励源,开展阀门噪声数值模拟研究。分别对三通调节阀在80%及60%开度阀外1 m处的噪声进行数值模拟,分析研究噪声声压频谱特性及声指向性规律。结果表明:80%及60%开度下的噪声声压级分别为49.14 dB(A)、50.79 dB(A),均小于60 dB(A)的噪声限制,满足使用要求。该文为船用三通调节阀噪声数值模拟提供了理论及方法参考。 展开更多
关键词 三通调节阀 -耦合 声指向性 声压频谱特性 噪声数值模拟
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输液直管道流-固耦合振动响应计算方法与应用 被引量:1
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作者 田瑞 常亮 +1 位作者 韩涛 聂小华 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第12期1494-1505,共12页
输液管道系统中存在液体压力脉动和管道结构的高度非线性耦合效应,在外激励作用下将产生剧烈的耦合振动现象,严重时会导致输液管道及连接结构失效.针对输液管道流-固耦合振动响应解析方法缺乏,研究了基于微分变换法(DTM)求解含复杂支承... 输液管道系统中存在液体压力脉动和管道结构的高度非线性耦合效应,在外激励作用下将产生剧烈的耦合振动现象,严重时会导致输液管道及连接结构失效.针对输液管道流-固耦合振动响应解析方法缺乏,研究了基于微分变换法(DTM)求解含复杂支承的输液管道系统动力学特性及振动响应理论,基于Bernoulli-Euler梁理论建立了跨中含复杂弹性支承的输液直管道流-固耦合振动微分方程,详细推导了基于DTM计算简支、含附加弹性支承输液直管道系统固有频率、位移响应及支承约束反力的表达式,研究了输液管道内压强、流速及附加支承刚度和位置对管道系统固有频率、支承约束反力的影响,并基于结构有限元分析方法验证了DTM的计算精度.研究表明:采用DTM计算含复杂支承输液管道系统流-固耦合振动特性及响应的精度高、适用性强,尤其在复杂边界以及跨中含有附加支承管道系统振动响应计算方面具有明显的优势,基于DTM可以便捷计算流固耦合管道系统强迫振动中的力学响应,为管道及其连接结构的设计提供理论依据. 展开更多
关键词 输液直管道 微分变换法 -耦合 弹性支承 振动响应
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电-热-流多物理场耦合作用下脐带缆温度场及载流量计算研究 被引量:1
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作者 范昌泓 娄敏 朱家星 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2024年第9期114-124,共11页
脐带缆被誉为连接水下生产系统和上部设施的“神经生命线”,准确分析其温度场分布和载流量是安全开展海洋油气勘探和开采任务的关键保障。不同于传统海缆,脐带缆因结构复杂、功能多样,在位运行时存在复杂的电-热-流多物理场耦合效应,传... 脐带缆被誉为连接水下生产系统和上部设施的“神经生命线”,准确分析其温度场分布和载流量是安全开展海洋油气勘探和开采任务的关键保障。不同于传统海缆,脐带缆因结构复杂、功能多样,在位运行时存在复杂的电-热-流多物理场耦合效应,传统解析法难以确定其温度场分布和载流量。本文基于有限元软件Comsol建立脐带缆电-热-流多物理场耦合截面精细模型,通过控制变量法研究3种典型敷设方式、环境等因素对导体温度和稳态载流量的影响。结果表明:当电流较小时,影响脐带缆截面温度和稳态载流量的主导因素是管中液体温度;导体温度的变化趋势能够反映稳态载流量的变化情况;直埋时,埋设深度与外界流体温度的增加皆会削弱脐带缆的散热能力;平铺时,海水流动会明显降低脐带缆温度,在低流速下,流速增加对脐带缆的降温效果十分显著,但高流速的海水会在紧贴脐带缆的表面形成具有温度梯度的边界层,使热量的传递受到限制,降温效果反而不明显;绝缘老化对脐带缆整体温度分布的影响较小,但会影响截面最高温度。 展开更多
关键词 脐带缆 --多场耦合 导体温度 环境因素 XLPE绝缘
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