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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 青海共和干热岩 采热效率 数值模拟
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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 热变形 气膜温度 动网格技术
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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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海峡场地非线性地震反应特性的流-固弱耦合分析
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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
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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 热点温度 -热场耦合仿真 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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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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井底流固耦合环境下PDC钻头切削齿冷却仿真实验
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作者 王京印 耿明瑞 廖华林 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第8期111-120,共10页
PDC钻头已成为开发深部资源的主体钻头,但在钻井过程中产生的热损伤是影响钻进效率及钻头寿命的重要因素之一。该文针对PDC钻头切削齿热损伤问题,开展基于不同影响因素的井底流固耦合环境下切削齿冷却仿真实验。建立了PDC钻头井底冷却... PDC钻头已成为开发深部资源的主体钻头,但在钻井过程中产生的热损伤是影响钻进效率及钻头寿命的重要因素之一。该文针对PDC钻头切削齿热损伤问题,开展基于不同影响因素的井底流固耦合环境下切削齿冷却仿真实验。建立了PDC钻头井底冷却流固耦合模型,结合实际钻井工况制定了数值仿真方案,根据仿真实验结果分析了井底流固耦合环境中不同影响因素下钻头切削齿的温度变化规律,并通过正交试验对钻头冷却效果与各影响因素间的敏感性进行了评价。切削齿冷却敏感因素从大到小依次为:钻井液排量>钻井机械参数、钻井液温度>地层温度。研究成果为探索井底工况下钻头破岩过程中切削齿热损伤问题和优化PDC钻头设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 PDC钻头 切削齿冷却 井底耦合 影响因素 仿真实验
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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
10
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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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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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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斜激波冲击下层合壁板-空腔系统流-固-声耦合动力学分析
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作者 刘昊 瞿叶高 孟光 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1752-1761,共10页
斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的... 斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的动态耦合特性.为了弥补这一研究缺陷,文章提出一种隐式分区计算方法实现对高速可压缩流体、大变形壁板和声腔流体声波3个物理场进行强耦合计算.基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)框架的有限体积法求解可压缩黏性流体Navier-Stokes方程,采用高阶剪切锯齿理论和有限元方法建立复合材料壁板非线性动力学模型,采用波动方程描述空腔内可压缩声学流体.揭示了空腔物理参数(声学流体密度、平均压力和空腔深度等)对壁板-空腔系统气动弹性响应的影响规律,发现了若干新现象:改变空腔物理参数可导致壁板运动从定点稳定静变形转变到周期极限环颤振;空腔内声学流体的“弹簧效应”导致壁板表面声压载荷反相位作用于壁板运动;特定空腔深度比下,空腔声模态变化会改变声压脉动与壁板振动的相位关系,导致壁板临界颤振动压降低. 展开更多
关键词 --耦合 非线性壁板颤振 壁板-空腔系统 气动弹性
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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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基于流-固耦合模型的人工骨力学数值仿真 被引量:1
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作者 肖正康 魏生民 +1 位作者 汪焰恩 陈冰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第6期744-747,共4页
根据力学平衡条件推出应力场方程,并建立孔隙率和渗透率的动态模型;依据流体力学连续性方程,考虑流-固耦合情形下多孔介质骨架变形特性和流体的可压缩性,得到了孔隙流体的连续性方程,即渗流场方程。在此基础上辅以定解条件,建立了人工... 根据力学平衡条件推出应力场方程,并建立孔隙率和渗透率的动态模型;依据流体力学连续性方程,考虑流-固耦合情形下多孔介质骨架变形特性和流体的可压缩性,得到了孔隙流体的连续性方程,即渗流场方程。在此基础上辅以定解条件,建立了人工骨完备的饱和多孔介质流-固全耦合渗流的数学模型,进而分析人工骨在承受各种载荷时,其骨质应力场、变形场以及孔间骨液压力场的分布规律。 展开更多
关键词 人工骨支架 -耦合 饱和多孔介质
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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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基于流-固耦合的煤层脉冲注水数值模拟研究
17
作者 祁云霞 连清旺 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第5期29-37,45,共10页
为了研究煤层脉冲注水技术的增湿机理及脉冲参数对煤体力学特征和煤体湿润效果的影响规律,基于流-固耦合理论建立脉冲注水几何模型,采用Rfpa软件和Comsol Multiphysics 5.4软件内置脉冲压力函数进行数值模拟。模拟结果显示,相较于定压注... 为了研究煤层脉冲注水技术的增湿机理及脉冲参数对煤体力学特征和煤体湿润效果的影响规律,基于流-固耦合理论建立脉冲注水几何模型,采用Rfpa软件和Comsol Multiphysics 5.4软件内置脉冲压力函数进行数值模拟。模拟结果显示,相较于定压注水,脉冲交变压力注水对煤层的“水楔劈裂”作用明显增强;随着脉冲时间的增加,煤体孔隙压力呈现出周期性波动上升的趋势;孔隙压力增加,煤体有效应力相应降低;脉冲压力和时间与煤体湿润半径之间存在一定的数学关系,而脉冲角频率对湿润效果的影响甚微。在进行脉冲注水时可采用高压低频脉冲的注水方式并保证一定的注水时间,能起到较好的煤体增湿效果。 展开更多
关键词 -耦合 脉冲注水 数值模拟 孔隙压力 湿润半径
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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
18
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-固耦合作用下小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛响应
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作者 刘勇岗 苏丽君 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期735-752,共18页
肾结石引发的输尿管疼痛长期折磨着人类,严重影响着人们的生活质量.然而,目前临床上由于缺乏肾结石与输尿管相互作用的定量分析,泌尿医师无法针对不同患者制定精准的个性化治疗及镇痛方案.针对该问题,以小尺寸肾结石为例,基于耦合Euler-... 肾结石引发的输尿管疼痛长期折磨着人类,严重影响着人们的生活质量.然而,目前临床上由于缺乏肾结石与输尿管相互作用的定量分析,泌尿医师无法针对不同患者制定精准的个性化治疗及镇痛方案.针对该问题,以小尺寸肾结石为例,基于耦合Euler-Lagrange(CEL)算法的流-固耦合有限元方法分析了进入输尿管管腔内的小尺寸肾结石与输尿管的相互作用规律,并基于已建立的输尿管疼痛模型,对由输尿管内小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛进行了定量化研究.有限元分析结果表明,当结石直径小于输尿管内径时,结石会在输尿管壁蠕动作用下与输尿管发生动态接触,造成输尿管内壁上出现动态应力.随着输尿管壁蠕动幅度增大,结石的移动速度增大,且结石与输尿管接触的概率减小,同时输尿管壁上的接触应力也会降低.将应力结果输入输尿管疼痛模型计算对应的中心传输神经元细胞膜电位,结果表明,疼痛水平随时间的变化与动态应力随时间的变化趋势类似,在应力交替变化的情况下,疼痛程度并不会随应力降为零应力而降低至疼痛阈值以下,表现出疼痛程度与应力水平不对等的特征.该研究所得结果可以结合当前临床上已有的医学影像技术和计算机领域的大数据与人工智能等技术,有望为个性化精准诊断结石患者病况并定量化评估患者疼痛程度,从而制定个性化治疗方案的精准医疗临床策略提供理论基础. 展开更多
关键词 -耦合 耦合Euler-Lagrange(cel)算法 输尿管软组织 神经电生理 疼痛量化
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汽车油箱流-固耦合模态及对外辐射噪声的仿真分析 被引量:6
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作者 程相克 杨启梁 +2 位作者 胡溧 杨培刚 郑佳宝 《武汉科技大学学报》 CAS 2013年第6期439-443,共5页
以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围... 以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围的激励力,研究其对外辐射噪声水平。结果表明,油箱干模态和湿模态的频率相差不大,而装入燃油后油箱的耦合模态频率大幅降低,油箱对外辐射噪声的高频成分得到很大衰减,但低频噪声成分有所增加。 展开更多
关键词 汽车油箱 -耦合模态 干模态 湿模态 油箱辐射噪声
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