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流固耦合作用对地下储氢库储盖层岩石微观力学性质的影响

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天然气与石油 2024年第5期42卷 106-113页

作者：邹才能穆英潘松圻胡志明端祥刚袁铭王珊高云丛唐永炳中国石油勘探开发研究院北京100083 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 中石油深圳新能源研究院有限公司广东深圳518054

枯竭油气藏型地下储氢库被公认为最具前景的大规模储氢方式。长期储氢过程中的流固耦合作用是影响地层长期稳定性和评估储氢效果的重要因素。利用纳米压痕技术探究气体介质和含水特征的差异对不同岩石微观力学性质的影响,进而评估最佳... 详细信息

枯竭油气藏型地下储氢库被公认为最具前景的大规模储氢方式。长期储氢过程中的流固耦合作用是影响地层长期稳定性和评估储氢效果的重要因素。利用纳米压痕技术探究气体介质和含水特征的差异对不同岩石微观力学性质的影响,进而评估最佳储氢工况。陆相页岩具有比杂砂岩和长石砂岩更强的硬度和更高的弹性模量,流固耦合作用能够显著提高储层岩石的结构稳定性,但是过大的反应强度也增加了氢损失。水及其中的氢离子和弱酸性阴离子是氢气与岩石发生反应的重要介质,有利于提高反应强度。甲烷可以附着在黏土、长石等矿物的颗粒和孔隙表面,减少与无机矿物接触并发生反应的氢气含量,使得反应更加复杂。综合考虑流固耦合作用对地层稳定性的影响和长期储氢过程中的氢气损耗,地层含水饱和度较低且具有甲烷作为垫层气的枯竭气藏可能是一种较为理想的大规模地下储氢构造。研究结果有助于筛选最优储氢工况,为枯竭油气藏型储氢库的选址和建设提供参考。

关键词：地下储氢库枯竭油气藏流固耦合作用纳米压痕技术微观力学性质

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薄膜结构与风的流固耦合作用

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2006年第B06期25卷 157-159页

作者：唐铭辽宁工程技术大学土木建筑工程学院辽宁阜新123000

作用在薄膜结构上的风荷载,除与气流本身的特性有关外,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关。薄膜结构与风环境之间存在着较强的流固耦合作用,并且这种耦合作用往往对薄膜结构的振动起控制作用。将两者的耦合作用分为静... 详细信息

作用在薄膜结构上的风荷载,除与气流本身的特性有关外,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关。薄膜结构与风环境之间存在着较强的流固耦合作用,并且这种耦合作用往往对薄膜结构的振动起控制作用。将两者的耦合作用分为静力耦合作用和动力耦合作用,并主要针对静力耦合作用所涉及的几个因素运用解析公式的说明方法进行了初步分析总结,为进一步的风致动力响应研究和风洞试验研究奠定了理论基础。

关键词：薄膜结构流固耦合作用附加空气质量气承刚度声致阻尼

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流固耦合作用的洗麦机绞龙叶片静力学分析

陕西理工学院学报（自然科学版） 2016年第3期32卷 6-11页

作者：张凌峰张东生陕西理工学院机械工程学院陕西汉中723000

小麦清选过程中,洗麦槽承担着麦粒着水洗涤的重要任务。以洗麦槽中的螺旋型绞龙叶片为研究对象,在分析洗麦槽内麦粒洗涤机理的基础上,通过流固耦合作用将槽腔内流场压力加载到绞龙叶片上,对其进行静力学分析和模态分析,得到绞龙叶片对... 详细信息

小麦清选过程中,洗麦槽承担着麦粒着水洗涤的重要任务。以洗麦槽中的螺旋型绞龙叶片为研究对象,在分析洗麦槽内麦粒洗涤机理的基础上,通过流固耦合作用将槽腔内流场压力加载到绞龙叶片上,对其进行静力学分析和模态分析,得到绞龙叶片对载荷的响应和固有频率。结果发现:绞龙叶片的最大应力出现在槽出口处对应叶片的根部,其值满足材料强度要求。针对各结构段叶片推送擦洗作用的不同,改进后的模型对生产实际提高小麦清选效果具有理论价值和实际参考意义。

关键词：螺旋型绞龙叶片流固耦合作用静力学分析模态分析

大跨度膜结构考虑流固耦合作用的风压分布特性研究

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大跨度膜结构考虑流固耦合作用的风压分布特性研究

作者：詹宇楠辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

大跨度膜结构是典型的风荷载敏感结构,风荷载是其控制荷载。现存荷载规范中对风荷载各项系数取值大部分并不适用于膜结构,目前大跨度膜结构的抗风设计理论尚不完善,风与膜结构的流固耦合作用成为了膜结构抗风设计理论发展的瓶颈,也是膜... 详细信息

大跨度膜结构是典型的风荷载敏感结构,风荷载是其控制荷载。现存荷载规范中对风荷载各项系数取值大部分并不适用于膜结构,目前大跨度膜结构的抗风设计理论尚不完善,风与膜结构的流固耦合作用成为了膜结构抗风设计理论发展的瓶颈,也是膜结构抗风设计中亟需解决的重点和难点问题。随着建筑技术的发展,外型复杂的大跨度膜结构不断涌现,复杂膜结构周围流场分布复杂,进一步加剧了风与膜结构的流固耦合作用的复杂性,因此研究风与复杂大跨度膜结构的流固耦合效应,揭示复杂膜结构在风荷载作用下的风压分布特性,对于完善膜结构的抗风设计有着非常重要的理论意义和工程实践价值。本文基于计算流体力学原理,采用数值模拟手段研究了风荷载作用下几类常见复杂大跨度膜结构的流固耦合作用,具体研究内容包括:1、针对工程中常用的不同复杂形状大跨度膜结构,研究了考虑流固耦合作用时各结构表面平均风压的分布特性。复杂大跨度膜结构的绕流和空气动力作用复杂,其核心在于湍流,湍流问题也是影响风荷载作用下膜结构流固耦合作用的重要因素。为此,本文采用不同湍流模型研究了各复杂结构考虑流固耦合作用时的平均风压分布特性:模拟了包括标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型,在不同风速、不同风向角下等条件下各结构表面的平均风压,并与风洞试验结果进行了对比,验证了本文模拟结果的准确性;选取沿风流入方向上的不同分布测点进行对比,得到了平均风压系数曲线,并对风压系数曲线规律进行对比分析,总结得到了不同形状复杂大跨度膜结构的平均风压分布规律。2、利用自回归模型线性过滤器法(AR)模拟出Davenport风速谱,基于fluent软件进行复杂形状大跨度膜结构的脉动风影响下的响应研究。本文得到如下结论:1、不同形状复杂膜结构表面在不同湍流模型下的平均风压系数分布规律大体一致。不同风速对不同形状屋盖表面风压分布规律也无太大影响。其中鞍形屋面在不同风向角下呈现的风压分布规律受风向角影响较大。且受到来流产生的旋涡作用影响也比较大,风压系数都为负值。连续拱形屋盖表面在0°风向角下风压分布规律受屋面形状及漩涡作用影响不大。但在90°风向角作用下屋盖表面风压系数分布受结构表面形状影响极大。波浪形屋盖在0°风向角作用下与连续拱形屋盖受来流影响基本相同,但在尾流影响下屋盖表面末端产生较大旋涡作用。90°风向角下的波浪形屋盖表面同样受到屋盖表面形状影响极大,风压分布规律随屋盖表面形状变化而产生明显变化。波浪形屋盖与连续拱形屋盖表面同会产生局部正压。2、根据三维空间相关脉动风速密度谱得出脉动风作用下三种复杂形状大跨度结构的风压变化规律。

关键词：大跨度膜结构流固耦合作用平均风压分布湍流模型脉动风速

考虑流固耦合作用的大跨度膜结构风致干扰效应研究

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考虑流固耦合作用的大跨度膜结构风致干扰效应研究

作者：毕鹏辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

大跨度膜结构是典型的风敏感结构,风荷载是大跨度膜结构的主要控制荷载。目前国内外大跨度膜结构抗风设计理论尚不成熟,其中风与膜结构的流固耦合作用成为了限制膜结构抗风设计理论发展的瓶颈,成为大跨度膜结构抗风设计亟需解决的重点... 详细信息

大跨度膜结构是典型的风敏感结构,风荷载是大跨度膜结构的主要控制荷载。目前国内外大跨度膜结构抗风设计理论尚不成熟,其中风与膜结构的流固耦合作用成为了限制膜结构抗风设计理论发展的瓶颈,成为大跨度膜结构抗风设计亟需解决的重点问题之一。同时在城市化高速进行的今天,大跨度膜结构大多不是独立存在的,其周围的已有建筑或新建建筑会影响大跨度膜结构周围的风场分布,产生风致干扰效应,进而改变膜结构周围的风场分布。但目前对类似膜结构这类柔性建筑物的风致干扰效应的研究还十分有限。为此,本文研究考虑流固耦合作用的大跨度膜结构的风致干扰效应,揭示大跨度膜结构在周围建筑物干扰下的风压分布特性和流固耦合作用机理,以期对此类柔性建筑的抗风设计和工程实践提出有益的参考。本文基于计算流体力学原理,采用数值模拟手段研究了考虑流固耦合效应的大跨度膜结构的风致干扰效应,具体研究内容如下:1、以工程中应用广泛的大跨度半球形膜结构为研究对象,采用不同的湍流模型以充分考虑湍流影响,分别研究了考虑流固耦合作用时不施加干扰建筑物,以及周围有一栋干扰建筑物时,结构表面的平均风压分布特性。首先当大跨度膜结构周围无干扰建筑物时,研究了不同风速时大跨度膜结构屋盖表面风压分布。然后在大跨度膜结构屋盖流场上游放置了矩形的干扰建筑,研究了干扰建筑物在不同间距和不同风向角下大跨度膜结构屋盖表面的风压分布规律。统计分析了各测点的风压系数,制作得到了各测点的风压系数折线图。最后将得到的数据与周围无干扰建筑物时的数据进行对比,总结风致干扰效应对大跨度膜结构屋盖的风压分布规律的影响。2、考虑流固耦合作用时,研究了大跨度半球形膜结构周围存在多栋干扰建筑物时结构表面的风压分布特性。在膜结构流场上游不同间距放置两栋干扰建筑物,采用不同的湍流模型,研究了在不同风速和风向角下膜结构表面的风压分布特性。选取大跨度膜面来流风向上不同的测点绘制平均风压系数曲线,并对风压系数曲线进行分析,分析得到了不同参数设置下半球形大跨度膜结构的平均风压分布规律。同时与周围无干扰建筑物的工况进行对比分析,总结出周围多栋干扰建筑对大跨度膜结构表面风压系数分布的影响规律。

关键词：大跨度膜结构流固耦合作用风致干扰效应湍流模型平均风压分布

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流固耦合作用下隧道开挖模拟研究

现代交通技术 2020年第2期17卷 33-37页

作者：班改革中铁十八局集团有限公司天津300000

根据渗流力学、弹塑性力学以及多场耦合理论,构建隧道开挖流固耦合模型。以湖南省湘西州古丈县张吉怀铁路毛坪村隧道施工为例,选取典型断面,采用COMSOL模拟耦合作用下隧道开挖引起的围岩渗流场及塑性区变化规律,并将拱顶沉降值与现场实... 详细信息

根据渗流力学、弹塑性力学以及多场耦合理论,构建隧道开挖流固耦合模型。以湖南省湘西州古丈县张吉怀铁路毛坪村隧道施工为例,选取典型断面,采用COMSOL模拟耦合作用下隧道开挖引起的围岩渗流场及塑性区变化规律,并将拱顶沉降值与现场实际观测结果进行对比。结果表明:隧道开挖扰动原岩发生应力重分布,使拱腰和拱底附近塑性区范围发生显著变化;对比不考虑流固耦合作用和考虑流固耦合作用下的模拟结果可知,流固耦合作用下隧道拱腰和拱底处围岩的应力值相对较高,高出的应力值最大可达0.2 MPa,且流固耦合作用下隧道围岩变形稳定后,拱顶沉降值可达55 mm。采取喷砼支护措施后,隧道拱腰和拱底处的应力集中区范围显著减小,隧道拱顶沉降值可降低至26 mm。由此可见,流固耦合作用增加了围岩的应力和位移,支护措施减小了拱腰和拱脚处应力集中区范围和拱顶沉降值。

关键词：隧道开挖流固耦合作用渗流场应力场

流固耦合作用下偏航速度对复合材料螺旋桨应力应变的影响研究

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流固耦合作用下偏航速度对复合材料螺旋桨应力应变的影响研究

考虑流固耦合作用对滑坡稳定性的影响分析 ——以凉山州美姑河拉马老滑坡为例

第15届全国转子动力学学术大会（ROTDYN2023）

作者：叶焱陈城卫北京工业大学材料与制造学部

飞机螺旋桨在实际工作过程中,需要承受由于旋转产生的离心力,以及螺旋桨工作时产生的升力、阻力和滑流的影响。复杂的载荷共同作用对复合材料螺旋桨桨叶的变形产生了极大的影响,并成为威胁飞机安全的一大主要原因。本文主要通过ANSYS软... 详细信息

飞机螺旋桨在实际工作过程中,需要承受由于旋转产生的离心力,以及螺旋桨工作时产生的升力、阻力和滑流的影响。复杂的载荷共同作用对复合材料螺旋桨桨叶的变形产生了极大的影响,并成为威胁飞机安全的一大主要原因。本文主要通过ANSYS软件对流场响应以及结构响应进行分析,分析随偏航速度变化其轴向及径向应力应变变化规律,

关键词：复合材料螺旋桨流固耦合作用应力应变

来源： cnki会议评论

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考虑流固耦合作用对滑坡稳定性的影响分析 ——以凉山州美姑河拉...

作者：王伟成都理工大学

学位级别：硕士

本文以拉马老滑坡为研究对象,根据应力场和渗流场耦合作用原理展开考虑地下水作用的应力场和渗流场耦合分析计算。主要得到如下结论：(1)在研读了大量参考文献的基础上,总结并归纳了渗流场和应力场耦合作用的已有研究成果。(2)地下水与... 详细信息

本文以拉马老滑坡为研究对象,根据应力场和渗流场耦合作用原理展开考虑地下水作用的应力场和渗流场耦合分析计算。主要得到如下结论：(1)在研读了大量参考文献的基础上,总结并归纳了渗流场和应力场耦合作用的已有研究成果。(2)地下水与滑坡体间的作用分为三类：物理作用包括润滑作用、软化和泥化作用等;化学作用包括离子交换、水化作用、溶解作用、水解作用、氧化还原作用;力学作用有孔隙静水压力、动水压力和浮托力作用。地下水是通过降低有效应力,减小摩阻力,增大下滑力等表现来对滑坡稳定性产生不利。(3)阐述了滑坡内地下水力学作用机制,孔隙水压力实质是孔隙水压力的存在削减了有效正应力,使滑坡体的抗剪强度降低,以致滑坡失稳滑动;动水压力实质是对滑坡体产生动水压力,作用方向指向临空面,增大下滑力,使滑坡稳定性降低。(4)数值模拟结果表明滑坡内应力场分布符合一般滑坡内应力场的分布规律;主应力及切应力在滑带及坡脚处均有集中,这是明显的应力集中现象,对滑坡的稳定性不利。(5)通过数值模拟,表明地表开挖,回填土加载,降雨及地表水入渗地下水位升高,对滑坡的稳定性都有影响,并且通过1-1’剖面与3-3'剖面位移增大量的比较,可得出地下水位上升幅度越大,对滑坡的稳定性影响越大。(6)从渗流场分析可得出,孔隙水压力最大值均在营地及开关站位置滑带处,这表明滑带在该处较为平缓,当达到稳定渗流时,地下水容易在此积聚,这与实际情况相符。(7)使用2#监测孔数值模拟计算的位移与2#监测孔监测结果进行了对比,计算值与监测值的变化趋势基本一致,说明通过FLAC3D数值模拟计算所选取的计算模型和计算方法是合理的。

关键词：老滑坡复活成因 FLAC3D数值模拟流固耦合作用

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流固耦合作用下水力旋流器内流场的数值模拟

化工机械 2015年第5期42卷 706-710页

作者：李森张健王尊策徐德奎徐艳闫月娟东北石油大学机械科学与工程学院北京工业大学机械工程与应用电子技术学院

基于小变形假设,流体域采用有限体积法,固体域采用有限元法,对主直径为28mm的水力旋流器变径圆管内的耦合流场进行数值模拟研究。并对耦合条件与非耦合条件下的速度场、压力场和湍动能分布进行了对比分析,结果表明:耦合作用对变径圆管... 详细信息

基于小变形假设,流体域采用有限体积法,固体域采用有限元法,对主直径为28mm的水力旋流器变径圆管内的耦合流场进行数值模拟研究。并对耦合条件与非耦合条件下的速度场、压力场和湍动能分布进行了对比分析,结果表明:耦合作用对变径圆管结构内流场的影响不能忽视,流体与结构的相互作用不但改变了流场分布,还改变了结构的运动特性,加快了流体能量的衰减。

关键词：水力旋流器变径圆管结构流场分布流固耦合作用