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岸坡渗流潜蚀模型试验系统变革研究
1
作者 张远庆 陈勇 +1 位作者 王世梅 王力 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期48-54,共7页
基于目前涉水岸坡失稳机制研究中模型试验这一具体工具和方法,通过文献调查及装置设计改进,讨论了当前涉水岸坡失稳机制研究中渗流潜蚀流失颗粒相关物理模型试验研究方法及装置的发展方向.通过对不同渗流潜蚀模型试验装置及方法分析,特... 基于目前涉水岸坡失稳机制研究中模型试验这一具体工具和方法,通过文献调查及装置设计改进,讨论了当前涉水岸坡失稳机制研究中渗流潜蚀流失颗粒相关物理模型试验研究方法及装置的发展方向.通过对不同渗流潜蚀模型试验装置及方法分析,特别是其流失颗粒量化评价模式的改进,提出了渗流潜蚀颗粒流失量化分析相关的四代模型装置划分意见并指明了各代之间的关联与区别.探讨了相关模型试验的第四代新装置案例:一种模拟水位变动下土坝或堤岸渗透破坏的模型试验装置及其新思路,通过案例分析探讨了渗流潜蚀相关模型试验的发展与变革. 展开更多
关键词 模型试验 岸坡失稳 渗流潜蚀 颗粒流失
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嘉陵江中游不同土地利用下紫色土抗蚀性多模型评价
2
作者 马文灿 文星跃 龚林 《水土保持通报》 北大核心 2025年第3期155-164,178,共11页
[目的]探讨嘉陵江中游紫色土抗蚀性最优评价模型及指标,揭示不同土地利用方式下土壤抗蚀性的差异性,为长江流域生态环境保护提供科学参考。[方法]分析土壤团聚体、粒度组成、土壤结构和有机质等特征值,利用主成分分析、熵值法、主成分... [目的]探讨嘉陵江中游紫色土抗蚀性最优评价模型及指标,揭示不同土地利用方式下土壤抗蚀性的差异性,为长江流域生态环境保护提供科学参考。[方法]分析土壤团聚体、粒度组成、土壤结构和有机质等特征值,利用主成分分析、熵值法、主成分—熵值法及主成分—熵值-TOPSIS这4种模型分别评价土壤抗蚀性。[结果]①提取出团聚体、土壤颗粒、土壤结构、胶结和分散状况等5个主成分;②最佳紫色土抗蚀性评价指标为粉黏粒含量、细黏粒含量、结构性颗粒指数、风干团聚体平均直径、>0.5 mm和>0.25 mm团聚体破坏率、>0.5 mm和>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚度和分散率。③主成分—熵值-TOPSIS模型能避免主成分分析的加权主观性、熵值法的高维数据适应性差、主成分—熵值模型简单加权等问题,评价结果差异显著且拟合效果最佳。[结论]①主成分—熵值-TOPSIS模型评价结果效果较好,适宜用于紫色土区土壤抗蚀性评价。②研究区不同土地利用方式下土壤抗蚀性强弱表现为:撂荒地>草地>林地>果园>旱地。 展开更多
关键词 紫色土 土壤抗蚀性 评价模型 嘉陵江中游
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深水测试平台地面管道冲蚀速率预测模型 被引量：1
3
作者 李长俊 陈宇恒 +4 位作者 吴瑕 王静 张可欣 张财功 张洋 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期212-220,共9页
深水测试平台地面管道易受高压携砂介质冲蚀损伤,准确预测其冲蚀速率,对保障其运维安全具有重要意义,但常用Tulsa冲蚀预测模型主要针对碳钢和铝材,不适用于深水测试平台地面管材为低合金钢AISI4130特殊材质的冲蚀预测。为了扩大Tulsa模... 深水测试平台地面管道易受高压携砂介质冲蚀损伤,准确预测其冲蚀速率,对保障其运维安全具有重要意义,但常用Tulsa冲蚀预测模型主要针对碳钢和铝材,不适用于深水测试平台地面管材为低合金钢AISI4130特殊材质的冲蚀预测。为了扩大Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,采用显示动力学方法建立了颗粒冲击靶材的有限元模型,考虑颗粒冲击速度与冲击角度对冲蚀预测模型关键参数的影响,从而改进Tulsa模型中的关键参数,最后将改进后的冲蚀速率预测模型计算结果与文献实验数据以及Tulsa模型计算结果进行了对比。结果表明:①颗粒冲蚀靶材的机理主要是切削和变形磨损,冲蚀速率随颗粒冲击角度增大呈先升高后下降趋势,最大值出现在30°;冲击速度增加引起冲蚀速率呈幂函数升高;②通过模拟颗粒多角度冲击靶材的情况,得到了更加准确的颗粒冲击靶材的分段多项式函数,相较原Tulsa模型仅通过10°与15°两种冲击角度试验,拓宽了Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,其中分段角度为30°,与冲蚀速率最大值出现在30°的冲击角度相对应;③颗粒冲击速度较大时(大于10m/s),改进后的预测模型计算结果优于Tulsa模型计算结果,且相对误差随冲击速度的升高而减小,表明本文预测模型适用于深水测试平台介质高速流动的实际工况。 展开更多
关键词 深水测试平台 管道冲蚀 Tulsa模型 有限元分析 冲蚀速率预测模型 影响参数
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陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害模型试验研究 被引量：1
4
作者 蒋臻蔚 王李红 +1 位作者 郑瑞杰 牛琰 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6642-6648,共7页
为探究陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害特征及路面细沟冲蚀影响因素,采用物理模型试验,对道路细沟冲蚀发育过程,不同工况下细沟长度、平均宽度以及平均深度的发展特征和产沙速率变化规律进行了研究。结果表明:细沟的发育过程可分为面蚀阶... 为探究陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害特征及路面细沟冲蚀影响因素,采用物理模型试验,对道路细沟冲蚀发育过程,不同工况下细沟长度、平均宽度以及平均深度的发展特征和产沙速率变化规律进行了研究。结果表明:细沟的发育过程可分为面蚀阶段,跌坑形成阶段,细沟发育阶段,切沟侵蚀、崩塌阶段4个阶段。细沟长度、平均宽度和平均深度与放水时间成幂函数关系,随着放水时间的增大而增大。其中细沟长度随着试验时长的增加先急剧增加,然后逐渐减少;细沟平均宽度随试验时长的增加总体呈现先快速增加后增加速度减慢;平均深度变化速度均在某一时刻达到拐点,流量越大达到拐点的时间越早。冲蚀灾害受流量和坡度影响显著,总体上随着坡度和流量的增大而增大;产沙速率总体上与流量呈线性关系,在其他条件一致的情况下,产沙速率随着流量的增大而增大;与南部的粉黄土和黏黄土相比,陕北油田工区的砂黄土产沙速率明显偏大,冲蚀灾害更为严重。 展开更多
关键词 细沟冲蚀 砂黄土 模型试验 细沟形态 产沙速率
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溶蚀作用下层状灰岩力学模型研究
5
作者 刘扬 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第2期156-166,共11页
【目的】层状灰岩的不同层面会表现出不同的力学特性,为了研究溶蚀作用下不同层面倾角的层状灰岩力学特性影响规律,确立溶蚀作用下横观各向同性应变软化模型对溶蚀作用下层状灰岩力学特性进行描述。【方法】首先,采用横观各向同性应变... 【目的】层状灰岩的不同层面会表现出不同的力学特性,为了研究溶蚀作用下不同层面倾角的层状灰岩力学特性影响规律,确立溶蚀作用下横观各向同性应变软化模型对溶蚀作用下层状灰岩力学特性进行描述。【方法】首先,采用横观各向同性应变软化模型来描述无溶蚀作用下层状灰岩平行和垂直层面的力学特性,并结合对0°、30°、60°和90°四个层面倾角的层状灰岩单轴压缩试验结果的整理分析,得到无溶蚀作用下平行和垂直层面的层状灰岩核心参数,即弹性模量、黏聚力和内摩擦角等;然后,基于溶蚀作用下层状灰岩力学发生改变机制分析,确定溶蚀作用下层状灰岩的塑性力学模型;最后,结合溶蚀作用下层状灰岩单轴压缩力学试验结果,采用FLAC—强度折减法联合求解确定溶蚀作用下层状灰岩力学模型中力学参数(弹性模量、黏聚力)随溶蚀作用的变化规律。【结果】结果显示,溶蚀等效时间和卸载应变(裂纹发育程度处卸载应变)对不同层面倾角层状灰岩力学特性影响不同,溶蚀等效时间对层面倾角为0°的层状灰岩参数影响最大,卸载应变对层面倾角30°时的层状灰岩参数影响最大。表现为溶蚀等效时间对基质黏聚力c2的影响大于层面黏聚力c1,卸载应变对c1影响大于对c2的影响。【结论】结果表明,横观各向同性应变软化模型能较准确地获取层状灰岩不同层面倾角力学强度参数与溶蚀作用之间的变化关系式,较好地表征溶蚀作用下不同层面倾角层状灰岩力学特性,可为岩溶地下洞室围岩稳定性分析提供理论基础。 展开更多
关键词 层状灰岩 横观各向同性 本构模型 溶蚀作用 力学性能
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液压伺服滑阀小开度动态阀口冲蚀特性研究
6
作者 刘新强 林广 +3 位作者 冀宏 王聪 肖尧 齐铭桦 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期107-113,共7页
针对液压伺服滑阀动态阀口冲蚀磨损的问题,运用Fluent中的离散相模型(DPM)计算分析液压伺服滑阀动态阀口的冲蚀机制和影响因素。结果表明:与固定开度的阀口相比,动态调整过程中提高颗粒冲击频次会显著强化油液中污染物对工作边的冲蚀作... 针对液压伺服滑阀动态阀口冲蚀磨损的问题,运用Fluent中的离散相模型(DPM)计算分析液压伺服滑阀动态阀口的冲蚀机制和影响因素。结果表明:与固定开度的阀口相比,动态调整过程中提高颗粒冲击频次会显著强化油液中污染物对工作边的冲蚀作用,阀芯工作边平均冲蚀率从6.55×10^(-9)kg/(m^(2)·s)增大到8.32×10^(-7)kg/(m^(2)·s);阀套工作边平均冲蚀率从2.59×10^(-8)kg/(m^(2)·s)增大到6.69×10^(-6)kg/(m^(2)·s)。中频小幅时的工作边平均冲蚀率最大,阀芯和阀套工作边平均冲蚀率均在100 Hz时达到最大值,分别为2.69×10^(-6)、1.16×10^(-5)kg/(m^(2)·s);阀芯和阀套工作边平均冲蚀率在振幅5μm时达到最大值,分别为6.4×10^(-6)、2.38×10^(-5)kg/(m^(2)·s);并通过测量阀口工作边形貌与圆角半径验证了仿真的有效性。 展开更多
关键词 液压伺服滑阀 小开度 动态阀口 冲蚀率 DPM模型
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高压管汇90°弯头冲蚀磨损分析及预测
7
作者 莫丽 刘雄 《润滑与密封》 北大核心 2025年第7期15-23,共9页
为避免压裂作业时高压管汇因冲蚀磨损导致管汇穿孔、爆管等事故,提高压裂作业效率,分析压裂携砂液流动特性对90°弯头冲蚀磨损的影响机制,利用MATLAB编写程序精确定位弯头冲蚀区域,建立灰色马尔可夫冲蚀磨损预测模型,并通过数值模... 为避免压裂作业时高压管汇因冲蚀磨损导致管汇穿孔、爆管等事故,提高压裂作业效率,分析压裂携砂液流动特性对90°弯头冲蚀磨损的影响机制,利用MATLAB编写程序精确定位弯头冲蚀区域,建立灰色马尔可夫冲蚀磨损预测模型,并通过数值模拟验证该模型的有效性。结果表明:弯头部位的冲蚀磨损是由于流体携带颗粒在弯头处速度方向发生改变和弯头处存在涡流将颗粒从截面中心携带至弯头管壁,两者使得颗粒与管壁发生碰撞导致磨损;冲蚀磨损区域主要集中在轴向角45°~75°,周向角45°~135°之间;无偏GM(1,1)预测模型的预测精度高于GM(1,1)预测模型10.32%,将马尔可夫链运用到GM(1,1)模型和无偏GM(1,1)模型,预测精度分别提高了78.06%和75.54%。 展开更多
关键词 高压管汇 冲蚀磨损 灰色预测 马尔可夫链 DPM模型 固液两相流
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基于SPH法的套管冲蚀特性及结构优化研究
8
作者 张磊 王晨锐 《石油机械》 北大核心 2025年第1期89-97,共9页
针对固井滑套压裂中冲蚀特性及结构优化等问题,基于光滑粒子动力学方法(SPH)建立球形砂粒冲击金属表面的SPH数值模型,模拟多个砂粒冲击套管材料42CrMo的微观过程,分析砂粒的撞击行为与冲蚀之间的关系;同时利用CFD模拟方法与Oka冲蚀模型... 针对固井滑套压裂中冲蚀特性及结构优化等问题,基于光滑粒子动力学方法(SPH)建立球形砂粒冲击金属表面的SPH数值模型,模拟多个砂粒冲击套管材料42CrMo的微观过程,分析砂粒的撞击行为与冲蚀之间的关系;同时利用CFD模拟方法与Oka冲蚀模型结合现场实际工况,对不同端口特性的套管内壁进行冲蚀磨损的数值计算。研究结果表明:SPH法能较好地表现出砂粒在撞击套管材料时的微观变形,有助于研究微观下材料的变形影响因素,且由SPH法模拟得到的无量纲冲蚀速率随冲击角度变化的模拟数据与Oka冲蚀公式中冲击角函数趋势相符。端口特性参数对套管内壁的冲蚀有着较大的影响,具体表现在:随着端口数量、端口面积的增加,平均冲蚀速率均有一定程度的减小,但存在着边际递减效应;在研究的4种端口形状中,胶囊形端口的平均冲蚀速率最小。研究结果可为套管端口优化设计提供参考。 展开更多
关键词 水力压裂 光滑粒子流体动力学 微观冲击模型 套管冲蚀 端口特性参数
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基于CFD-DPM模型的T型网式过滤器冲蚀特性模拟与分析 被引量：1
9
作者 项旭东 张钟莉莉 +2 位作者 曾揭峰 郑强 杨培岭 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期900-906,共7页
为分析滤网冲蚀情况,采用多孔阶跃模型和滤网缩尺模型,结合CFD-DPM两相流模型通过主因素分析方法对滤网冲蚀速率规律进行数值模拟分析与预测,探求整体不同区域滤网的冲蚀效应情况,并通过基于正交试验的多因素主效应分析得出各因素对最... 为分析滤网冲蚀情况,采用多孔阶跃模型和滤网缩尺模型,结合CFD-DPM两相流模型通过主因素分析方法对滤网冲蚀速率规律进行数值模拟分析与预测,探求整体不同区域滤网的冲蚀效应情况,并通过基于正交试验的多因素主效应分析得出各因素对最大冲蚀速率的影响显著性大小.结果表明:在一定范围内最大冲蚀速率与颗粒粒径呈负相关而与质量流率、流速呈正相关;滤网表面中滤孔面普遍比迎水面更易受冲蚀破坏,背水面几乎不受冲蚀影响;颗粒粒径、质量流率对冲蚀高发区域范围大小影响较小(面积增幅为15.0%~16.7%),而流速对其影响较明显(面积增幅为50.0%);显著性检验中,流速、质量流率、颗粒粒径对最大冲蚀速率的P值分别为0.01280,0.00269和3.712×10^(-9),均呈显著性相关. 展开更多
关键词 网式过滤器 DPM模型 冲蚀速率 显著性分析 正交试验
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硫酸盐侵蚀环境下水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型
10
作者 葛志朋 宫经伟 +1 位作者 谢刚川 唐新军 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期461-467,共7页
针对硫酸盐侵蚀环境下10 mm×10 mm×60 mm规格的水泥基胶砂试件因试验材料及环境的微小变化引起数据离散的问题,开展硫酸盐侵蚀环境下水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型研究。综合考虑水胶比、掺合料掺量、硫酸盐浓度等因素... 针对硫酸盐侵蚀环境下10 mm×10 mm×60 mm规格的水泥基胶砂试件因试验材料及环境的微小变化引起数据离散的问题,开展硫酸盐侵蚀环境下水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型研究。综合考虑水胶比、掺合料掺量、硫酸盐浓度等因素,提出用状态时变参数来表征其时变影响,推导并建立水泥基胶砂试件抗折抗蚀系数计算模型。通过浸泡抗侵蚀试验(K法)分别测试不同水胶比、粉煤灰掺量、硫酸盐浓度以及侵蚀龄期下的水泥基胶砂试件抗折强度并计算抗蚀系数,同时对相关文献的抗蚀系数进行预测。结果表明:模型计算值与试验实测值综合平均误差为3.1%,两值之间无显著差异且模型预测为无偏估计;模型计算值与相关文献实测值的综合平均误差为6.5%。该模型具有良好的适用性及普适性,可为内陆干旱地区混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究提供参考。 展开更多
关键词 硫酸盐侵蚀 水泥胶砂 抗蚀系数 时变影响 计算模型
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基于Fluent-DPM方法的金属网布筛管冲蚀寿命三维仿真研究
11
作者 彭建峰 岳明 +3 位作者 楼一珊 梁玉凯 文敏 翟晓鹏 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第1期115-121,共7页
金属网布筛管在砂砾冲蚀作用下破坏严重,筛网冲蚀寿命难以预测。为此,建立了考虑金属网布筛管外层保护罩和内层筛网混合结构的三维仿真数值模拟模型,利用流体动力学离散颗粒流(DPM)方法,模拟了生产过程中砂砾冲蚀金属网布的过程,分析了... 金属网布筛管在砂砾冲蚀作用下破坏严重,筛网冲蚀寿命难以预测。为此,建立了考虑金属网布筛管外层保护罩和内层筛网混合结构的三维仿真数值模拟模型,利用流体动力学离散颗粒流(DPM)方法,模拟了生产过程中砂砾冲蚀金属网布的过程,分析了流速对金属网布筛管冲蚀速率的影响。研究发现,冲蚀破坏的临界流速为1.00m/s,入口流速小于1.00m/s时,数值模拟预测的冲蚀速率与试验的冲蚀速率相当;入口流速大于1.00 m/s时,受筛管整体结构的影响,数值模拟预测的冲蚀速率比试验值大2.1倍。金属网布筛管外层保护罩是影响筛网过流流速的主要因素;受保护罩过流面积突然减小的影响,流体经过第一层筛网和第二层筛网的流速远大于外层保护罩入口的流速,导致金属网布产生冲蚀破坏。利用该方法预测了8口生产井筛管的寿命,与实际监测寿命相比,相对误差在10.5%以内,满足实际工程应用要求。研究结果表明,基于三维Fluent-DPM方法预测的金属网布筛管冲蚀寿命与实际情况基本一致,为预测金属网布筛管冲蚀寿命提供了新方法。 展开更多
关键词 出砂 冲蚀 筛管 冲蚀率 冲蚀模型
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拉应力作用下35CrMo钢的颗粒冲蚀模拟
12
作者 范春杨 樊建春 +1 位作者 代四维 李杰 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期30-40,共11页
针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题,建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型,采用Johnson-Cook本构模型和失效模型,根据冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失,分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo... 针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题,建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型,采用Johnson-Cook本构模型和失效模型,根据冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失,分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo钢冲蚀的影响,并结合冲蚀试验进行验证。结果表明:35CrMo钢在低角度冲击时的冲蚀磨损机制主要为犁削和微切削机制,在正角冲击时为凿坑机制;随着冲击次数的增加,颗粒消耗动能递减;在一定范围内,随着加载应力增大,冲蚀坑的深度和宽度相应增大而前端挤出唇高度有轻微的削减,在高应力作用时这种变化更加明显;管汇在高压条件下受到的冲蚀损伤范围更大,破坏程度更严重。 展开更多
关键词 35CRMO钢 高压管汇 冲蚀磨损 拉应力 多颗粒冲蚀模型
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离心压缩机叶轮冲蚀失效的可靠性研究
13
作者 朱汪友 侯磊 熊至宜 《石油机械》 北大核心 2025年第7期12-21,共10页
目前冲蚀行为对离心压缩机叶轮(以下简称叶轮)长期可靠性的影响缺乏系统性的分析。为此,将叶轮冲蚀失效与可靠性分析相结合,采用数值模拟、数据驱动和蒙特卡罗模拟相协同的方法,建立了基于冲蚀失效的叶轮结构可靠性计算模型,实现了叶轮... 目前冲蚀行为对离心压缩机叶轮(以下简称叶轮)长期可靠性的影响缺乏系统性的分析。为此,将叶轮冲蚀失效与可靠性分析相结合,采用数值模拟、数据驱动和蒙特卡罗模拟相协同的方法,建立了基于冲蚀失效的叶轮结构可靠性计算模型,实现了叶轮冲蚀结构可靠性定量计算。研究结果表明:叶轮在不同的转速条件下,冲蚀劣化速度最快的时间在第1~3年之间,在第2~3年过程中,叶轮冲蚀劣化速度较快,应当对叶轮转子进行裂纹无损检测;在叶轮运行1~6 a期间,低转速(5660 r/min)情况下冲蚀导致的失效率介于16.13%~84.35%,高转速(9960 r/min)下失效率介于83.91%~99.84%,压缩机叶轮应避免在长时间高转速情况下运行。研究结论可为油气站场压缩机设备的可靠性计算与维修决策制定提供参考。 展开更多
关键词 离心压缩机叶轮 冲蚀失效 蒙特卡罗模拟 可靠性模型 最大冲蚀率
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串联弯管间距对弯管冲蚀磨损影响的数值模拟
14
作者 刘明颢 刘旭煜 +2 位作者 上官杨沁 廖锐全 刘凯 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第16期6707-6716,共10页
在天然气管道输送系统中,串联弯管由于其特殊结构以及天然气出砂特性,管道弯管处特别容易受到冲蚀的影响。串联弯管的冲蚀行为受到多个因素的影响,其中两弯头的连接管长度是不可忽视的变量。为此采用计算流体动力学(computational fluid... 在天然气管道输送系统中,串联弯管由于其特殊结构以及天然气出砂特性,管道弯管处特别容易受到冲蚀的影响。串联弯管的冲蚀行为受到多个因素的影响,其中两弯头的连接管长度是不可忽视的变量。为此采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)-离散相模型(discrete phase model,DPM)数值模拟方法,对含砂天然气在不同间距下串联弯管冲蚀行为进行研究。结果表明:当两个弯管串联安装时,下游弯管的腐蚀形貌和速率受两个弯管之间距离的影响较大。随着串联弯管中间段长度的增加,上游弯管的腐蚀形貌均呈V字形,但下游弯管的腐蚀形貌则由三角形逐渐变化为V字形。此外,因重力对砂粒运移轨迹产生的影响,下游弯管冲蚀磨损最严重区域相较于上游弯管要靠后5°~8°。通过对下游弯管多角度切面流场进行分析,气流经过中间段后在下游弯管处产生了较复杂的二次流,因此下游弯管的最大冲蚀速率随着串联弯管中间段长度的增加,呈现出先减小后增大的变化规律。研究成果可为优化双弯管系统的工程设计和冲蚀防控提供一定的理论指导和依据。 展开更多
关键词 串联弯管 计算流体动力学-离散相模型(CFD-DPM) 冲蚀磨损 数值模拟
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基于复合磨蚀试验平台的TBM滚刀磨损影响因素研究
15
作者 刘征 尤晓波 +2 位作者 魏民 张康健 张志强 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期124-132,169,共10页
隧道掘进机是一种广泛用于隧道掘进开挖的工程机械。盘型滚刀作为掘进过程中直接接触并切割岩石的关键部件,其磨耗程度将显著影响隧道掘进机的工作效率和安全性。为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及关键施工参数对滚刀磨损量的影响规... 隧道掘进机是一种广泛用于隧道掘进开挖的工程机械。盘型滚刀作为掘进过程中直接接触并切割岩石的关键部件,其磨耗程度将显著影响隧道掘进机的工作效率和安全性。为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及关键施工参数对滚刀磨损量的影响规律,根据盘型滚刀实际几何尺寸制作了比例1∶10的小滚刀模型,采用SP3-I滚刀复合磨蚀实验台开展不同试验参数(贯入速度、滚压速度、刀刃宽度、岩样)的小尺寸滚刀磨损实验,分析各试验参数对滚刀磨损量的影响规律。在此基础上,应用ATA-IGG I岩石磨蚀伺服实验仪,进行不同岩样的Cerchar磨蚀指数(Cerchar Abrasivity Index)试验。结果表明:(1)滚刀磨损量随贯入速度增加而线性增加,过高的贯入速度易使滚刀发生卷边,导致磨损量剧增;(2)增大滚压速度可有效减少滚刀磨损量,但在实际工程应用中,应将滚压速度控制在合理区间,以减少对围岩的扰动并保证掘进效率;(3)采用宽刃滚刀和窄刃滚刀交替布置可充分发挥不同刃宽滚刀的侧向和径向裂缝拓展能力,提高掘进效率;(4)基于岩石值和滚刀千米磨损量提出一种滚刀磨损预测方法,可实现滚刀磨损状态的评估。研究成果可对TBM掘进过程中盘型滚刀优化设计和磨损状态的实时评估提供一定指导。 展开更多
关键词 TBM滚刀 复合磨蚀试验 Cerchar磨蚀指数 滚刀磨损预测 相似比模型
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基于机器学习算法的油嘴冲蚀磨损预测
16
作者 李若雯 刘少胡 +1 位作者 徐泽庆 王锁男 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第11期4526-4533,共8页
压裂后返排高速液体携带固体颗粒对油嘴造成严重冲蚀,难以保证油嘴稳定运行。针对油嘴冲蚀严重的问题,采用数值模拟的方法对油嘴冲蚀磨损进行研究,分析了含砂比、砂粒直径、砂粒密度、泵排量和液体黏度对油嘴冲蚀磨损的影响规律。研究表... 压裂后返排高速液体携带固体颗粒对油嘴造成严重冲蚀,难以保证油嘴稳定运行。针对油嘴冲蚀严重的问题,采用数值模拟的方法对油嘴冲蚀磨损进行研究,分析了含砂比、砂粒直径、砂粒密度、泵排量和液体黏度对油嘴冲蚀磨损的影响规律。研究表明:含砂比和液体黏度增大时,最大冲蚀率呈线性增长;砂粒密度和泵排量的增大时,最大冲蚀率呈指数增长;砂粒直径增大时,最大冲蚀率呈指数降低。采用正交试验法判断各个因素的显著性,影响油嘴冲蚀磨损的因素依次为:含沙比>泵排量>砂粒密度>砂粒直径>液体黏度。基于数值模拟的结果,采用机器学习的方法,对比分析支持向量机回归(support vector regression, SVR)、卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)、BP(back propagation)神经网络神经网络和随机森林回归(random forest regression, RFR)算法分别进行油嘴冲蚀磨损结果预测。优选SVR算法,采用粒子群算法对预测模型进行优化,得到较优油嘴冲蚀预测模型。 展开更多
关键词 油嘴 冲蚀磨损 正交试验 模型优化 机器学习
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低气压—盐蚀—冻融作用下混凝土性能劣化机制
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作者 陈锐 亢志鹏 +2 位作者 孙勋 柯晓鼎 包卫星 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1550-1563,共14页
针对不同气压(101、70和50 kPa)养护成型的引气混凝土开展了盐蚀—冻融循环试验,研究了低气压—盐蚀—冻融作用下混凝土耐久性能、微观形貌和孔隙结构的演化规律及劣化机理,建立了低气压—盐蚀—冻融循环作用下混凝土损伤劣化模型。研... 针对不同气压(101、70和50 kPa)养护成型的引气混凝土开展了盐蚀—冻融循环试验,研究了低气压—盐蚀—冻融作用下混凝土耐久性能、微观形貌和孔隙结构的演化规律及劣化机理,建立了低气压—盐蚀—冻融循环作用下混凝土损伤劣化模型。研究结果表明:在低气压环境下,养护的混凝土原生孔隙及裂纹增多,气孔壁变薄;在盐蚀—冻融作用下,混凝土耐久性能劣化速度随养护气压降低而增大,混凝土气孔壁及界面过渡区受到明显侵蚀破坏,混凝土裂缝数量增加,孔隙结构劣化程度增强;低气压环境会进一步加剧混凝土原生结构在盐蚀—冻融循环作用下的劣化损伤程度。 展开更多
关键词 高原环境 混凝土耐久性能 低气压—盐蚀—冻融循环 损伤劣化模型
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风机单桩基础点蚀坑疲劳裂纹萌生预测
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作者 林琳 徐浩然 +3 位作者 宋志豪 沈盼盼 陈念众 赵仕伦 《中国海上油气》 北大核心 2025年第3期235-243,共9页
海上风机单桩基础受海水腐蚀影响,表面易形成大量点蚀坑,从而显著降低基础的疲劳寿命。本文针对含点蚀坑风机单桩基础的疲劳裂纹萌生问题,重点展开点蚀坑对疲劳裂纹萌生寿命的影响。研究中引入“累积内聚力长度变化”的概念,开发了一种... 海上风机单桩基础受海水腐蚀影响,表面易形成大量点蚀坑,从而显著降低基础的疲劳寿命。本文针对含点蚀坑风机单桩基础的疲劳裂纹萌生问题,重点展开点蚀坑对疲劳裂纹萌生寿命的影响。研究中引入“累积内聚力长度变化”的概念,开发了一种适用于点蚀坑疲劳裂纹萌生寿命预测的改进循环内聚力模型。通过模型预测值与疲劳裂纹萌生实验数据的对比分析,验证了所开发模型的准确性。基于该模型,进一步开展了含点蚀坑风机单桩基础疲劳裂纹萌生过程的数值模拟研究。结果表明:当点蚀坑深度为2.3 mm、宽深比为4时,其疲劳裂纹萌生寿命对应力幅值变化表现出极高的敏感性;特别是当应力幅值在50~65 MPa时,每增加5 MPa应力幅值,将导致疲劳裂纹萌生寿命降低42.6%~46.1%。这一现象充分说明点蚀坑周围的局部应力集中对疲劳裂纹萌生行为具有决定性影响。本研究所提出的改进循环内聚力模型能够合理地描述点蚀坑疲劳裂纹的萌生过程,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 风机单桩基础 点蚀坑 疲劳裂纹萌生 循环内聚力模型 有限元模型
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基于钢包内壁损蚀边界反演的钢包温度预测
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作者 廖晨 李国军 魏琳扬 《冶金能源》 北大核心 2025年第2期49-54,共6页
钢包的内衬直接暴露在钢水中很容易受到腐蚀,带来潜在的安全隐患。为了降低这种风险,文章提出了基于钢包内壁损蚀边界反演的钢包温度预测模型。通过建立钢包的传热数学模型,利用导热反问题技术,并结合粒子群优化算法,以易于获得的钢包... 钢包的内衬直接暴露在钢水中很容易受到腐蚀,带来潜在的安全隐患。为了降低这种风险,文章提出了基于钢包内壁损蚀边界反演的钢包温度预测模型。通过建立钢包的传热数学模型,利用导热反问题技术,并结合粒子群优化算法,以易于获得的钢包包壳外壁测量温度作为输入量,对钢包内壁未知的损蚀边界进行反演。基于边界反演结果,可以进一步对钢包温度进行预测。数值模拟实验结果表明,该模型能够较为准确地对钢包内壁的损蚀边界形状进行反演,并准确预测钢包温度变化。对钢包运转工艺对反演及预测的影响进行了讨论,运转流程由装钢和烘烤保温交替变为连续装钢时,钢包内壁边界反演和温度预测的精度会进一步提高。 展开更多
关键词 钢包损蚀 温度预测模型 导热反问题 粒子群算法
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豫西蒲阵沟热液脉型铅锌多金属矿地球物理、地球化学异常特征及找矿模型
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作者 吴煜 豆贯铭 +3 位作者 许保国 岳涛 王建统 李新萍 《地质与勘探》 北大核心 2025年第2期321-333,共13页
豫西崤山地区是我国重要的金、银、钼、铜、铅锌多金属成矿区,区内蒲阵沟铅锌矿为热液型矿床,是蒲阵沟岩体西缘发现的首个铅锌多金属矿床,伴生稀散元素铟金属量达到大型规模,铅锌矿规模有望达到中型。多学科、多手段综合找矿方法的应用... 豫西崤山地区是我国重要的金、银、钼、铜、铅锌多金属成矿区,区内蒲阵沟铅锌矿为热液型矿床,是蒲阵沟岩体西缘发现的首个铅锌多金属矿床,伴生稀散元素铟金属量达到大型规模,铅锌矿规模有望达到中型。多学科、多手段综合找矿方法的应用,能有效提高地质、地球物理、地球化学综合异常解释的准确性。本文以豫西蒲阵沟铅锌多金属矿为例,在综合运用地质、地球物理、地球化学等多种勘查手段的基础上,首次建立了东秦岭成矿带热液脉型铅锌多金属矿(伴生铟、铊、镉等稀散元素)的综合信息找矿模型,并总结了勘查工作流程,以期为区域上寻找同类型铅锌多金属矿床提供参考和依据。该矿床的地球化学特征是以铅、锌、银为主的元素组合异常,伴生有金、钨、砷、钼等元素异常;地球物理特征以弱极化、低-中电阻率为主的激电异常特征。勘查工作流程及方法选择具体如下:首先,综合研究区域1∶200,000、1∶50,000水系沉积物测量的各类异常,筛选重点找矿靶区。其次,选择土壤化探扫面+激电中梯剖面扫面的地球物理-地球化学找矿方法组合,对水系沉积物异常进行查证,逐步缩小重点靶区的范围;再次,选择岩石化探剖面+槽探的地质-地球化学探测方法组合,基本查明土壤异常产生的原因以及地表断裂构造蚀变带的含矿性;最后,利用大功率时间域激电测深+钻探的地质-地球物理找矿方法组合,查明并验证矿体深部的延伸情况。 展开更多
关键词 构造蚀变带 物化探异常 找矿模型 热液脉型铅锌多金属矿 蒲阵沟 崤山 豫西
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