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堰塞体漫顶溃决溃口冲蚀特性试验研究

水利水运工程学报 2024年第3期 14-23页

作者：成泽霖夏云峰徐华吴道文闻云呈刘祺南京水利科学研究院江苏南京210029 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098

针对堰塞体漫顶溃决室内试验中库容普遍过小的现状,开展了较大库容下堰塞体漫顶溃决试验,观测分析了溃口冲蚀特性和演化规律。研究结果显示堰塞体漫顶溃决的冲蚀过程可分为初始阶段、加速冲蚀阶段和减速冲蚀阶段,各阶段动力特性和冲蚀... 详细信息

针对堰塞体漫顶溃决室内试验中库容普遍过小的现状,开展了较大库容下堰塞体漫顶溃决试验,观测分析了溃口冲蚀特性和演化规律。研究结果显示堰塞体漫顶溃决的冲蚀过程可分为初始阶段、加速冲蚀阶段和减速冲蚀阶段,各阶段动力特性和冲蚀特性均有显著差异。初始阶段冲蚀特性表现为局部跌坎的溯源冲刷,加速冲蚀阶段为全断面高速下切,减速冲蚀阶段为上游冲刷下游淤积。溃决期间侵蚀速率峰值出现在溃决加速阶段,同时溃口流量峰值总是滞后于侵蚀速率峰值。初始坡比1∶3条件下,在初始阶段与减速冲蚀阶段堰塞体下游坡面坡度持续变缓,在加速冲蚀阶段则先变陡后变缓;坝顶坡度在初始阶段变陡,在加速冲蚀阶段和减速冲蚀阶段不断变缓。冲刷历时方面,上游入库流量变化对初始阶段历时存在较大影响,但对加速冲蚀阶段和减速冲蚀阶段影响较小。初始阶段泄流槽内局部抗冲刷能力较强的材料会阻碍溯源冲刷发展,对该阶段历时产生一定影响。研究结果有助于深入认识堰塞体漫顶溃决机制,并为相关防洪减灾工作提供参考。

关键词：堰塞坝库容冲蚀特性宽级配材料溃决历时纵向形态演化

电站锅炉低低温省煤器ND钢管束冲蚀特性模拟

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化学工程与装备 2024年第6期 1-6+30页

作者：杨超群王大为黄志鸿杨祉聪毛裕权龚凌诸福建理工大学能源装备与储能安全研究所福州市绿色化工与清洁生产行业技术创新中心福建省福能龙安热电有限公司

以某电站锅炉低低温省煤器ND钢管束为研究对象，针对其前端的冲蚀磨损问题，考虑过渡段和不同工况的影响，采用CFD-DPM气固两相流耦合方法，对烟气流动特性和管束冲蚀特性进行了数值模拟。结果表明，冲蚀磨损主要集中在前6排管束靠近入... 详细信息

以某电站锅炉低低温省煤器ND钢管束为研究对象，针对其前端的冲蚀磨损问题，考虑过渡段和不同工况的影响，采用CFD-DPM气固两相流耦合方法，对烟气流动特性和管束冲蚀特性进行了数值模拟。结果表明，冲蚀磨损主要集中在前6排管束靠近入口的位置。冲蚀速率随入口烟气速度的增加呈指数增长，随质量流量呈线性增长；随着颗粒粒径的增大，总冲蚀速率波动增长，当颗粒粒径增长到80μm时，峰值冲蚀速率趋于稳定。当速度冲蚀速率明显高于X方向和-Y方向。

关键词：低低温省煤器 ND钢 CFD-DPM 冲蚀特性

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螺杆钻具传动轴水帽冲蚀特性分析及结构优化

石油矿场机械 2024年第4期 34-42页

作者：龙尧周军吴频王建宝吴东明中国石油华北油田分公司物资装备部渤海石油装备(天津)中成机械制造有限公司中海石油(中国)有限公司天津分公司

螺杆钻具是目前广泛使用的井下动力钻具，其工作性能直接影响钻井效率。但结构中的传动轴和水帽因水力冲蚀易发生断裂，进而导致螺杆钻具无法正常工作，因此有必要对水帽和传动轴冲蚀特性开展研究。基于计算流体力学(CFD)建立三维水帽... 详细信息

螺杆钻具是目前广泛使用的井下动力钻具，其工作性能直接影响钻井效率。但结构中的传动轴和水帽因水力冲蚀易发生断裂，进而导致螺杆钻具无法正常工作，因此有必要对水帽和传动轴冲蚀特性开展研究。基于计算流体力学(CFD)建立三维水帽及传动轴冲蚀有限元计算模型，分析水帽导流孔数量、当量直径、倾角及传动轴结构对冲蚀的影响，并对其结构进行优化。研究结果表明：综合冲蚀范围和冲蚀率，建议水帽导流角度为45°；导流孔数量的增加会增加冲蚀区域，建议导流孔个数为3个；传动轴冲蚀率随着凹槽宽度的增加而增加，且圆弧截面可有效减小冲蚀；传动轴出口直径对其冲蚀率的影响较小。研究结果可为获得螺杆钻具水帽及传动轴的冲蚀特性和结构优化设计提供借鉴。

关键词：冲蚀特性传动轴水帽结构优化

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含缺陷的高压弯管冲蚀特性影响研究

石油机械 2022年第6期50卷 135-142页

作者：张永学何涛樊建春张来斌张金亚祁紫伟中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京市102249 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院

高压弯管在压裂作业过程中,由于冲蚀磨损问题极易产生缺陷,缺陷又反过来影响管道内部流动,导致弯管的冲蚀特性发生改变。为此,根据弯管处冲蚀缺陷位置及类型,建立含冲蚀缺陷的高压弯管三维几何模型,运用Fluent软件对其进行冲蚀特性数值... 详细信息

高压弯管在压裂作业过程中,由于冲蚀磨损问题极易产生缺陷,缺陷又反过来影响管道内部流动,导致弯管的冲蚀特性发生改变。为此,根据弯管处冲蚀缺陷位置及类型,建立含冲蚀缺陷的高压弯管三维几何模型,运用Fluent软件对其进行冲蚀特性数值模拟,对比有、无缺陷时高压弯管冲蚀磨损情况,分析不同缺陷因素对冲蚀特性的影响。分析结果表明:无缺陷高压弯管冲蚀磨损较为严重的区域在弯头外侧处,此区域最大冲蚀率远大于入口与出口直管段区域;含缺陷高压弯管冲蚀磨损较为严重的区域在缺陷处,且含缺陷弯管最大冲蚀率约是无缺陷弯管的6倍;含缺陷高压弯管的最大冲蚀率随着缺陷长度的增大而增大,随着缺陷宽度的增大,最大冲蚀率减小;缺陷位置在弯头0°、15°和30°处的最大冲蚀率较大,45°、60°和75°处的最大冲蚀率较小且变化较为平稳。研究结果可为高压弯管冲蚀磨损的安全预警提供参考。

关键词：高压弯管冲蚀特性冲蚀率缺陷类型轴向角度 Fluent

含缺陷油气管道冲蚀特性数值模拟及剩余强度预测技术研究

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含缺陷油气管道冲蚀特性数值模拟及剩余强度预测技术研究

作者：王琪哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

管道运输是输送油气最广泛的方式,且一旦发生泄漏会造成严重后果。油气输送过程中高速通过的流体夹杂着杂质颗粒对管道内壁造成冲蚀磨损,是管壁减薄甚至穿孔泄露的主要原因。本文采用数值方法探究了管道的冲蚀磨损规律,并利用神经网络... 详细信息

管道运输是输送油气最广泛的方式,且一旦发生泄漏会造成严重后果。油气输送过程中高速通过的流体夹杂着杂质颗粒对管道内壁造成冲蚀磨损,是管壁减薄甚至穿孔泄露的主要原因。本文采用数值方法探究了管道的冲蚀磨损规律,并利用神经网络模型准确预测含缺陷管道冲蚀速率、剩余寿命与剩余强度,主要研究内容如下:首先,论文以冲蚀磨损机理为基础,针对缺陷弯管冲蚀磨损规律开展研究,建立含缺陷弯管冲蚀磨损计算模型,获取质量流率、入口流速、颗粒粒径对含缺陷弯管冲蚀磨损的影响规律。其次,为了分析缺陷弯管剩余强度的影响因素,本文结合失效判定准则,建立含缺陷弯管剩余强度计算模型,并通过数值模拟方法对公开的实验数据进行计算,验证了计算模型的正确性。利用该模型,分别研究了不同参数的点形缺陷、条形缺陷及双条形缺陷对弯管剩余强度的影响,发现缺陷深度对弯管剩余强度影响最大。在以上研究基础上,本文预测了缺陷弯管冲蚀率、剩余寿命和剩余强度。建立了基于遗传算法优化的极限学习机预测模型,根据公开的实验数据,验证了该预测模型的有效性,并对模型预测准确率的影响因素进行分析。利用本文数值模拟数据开展预测工作,改进后模型的预测准确率显著高于传统极限学习机模型,缺陷弯管冲蚀率、剩余寿命和剩余强度预测准确率分别提高了5.301%、2.967%、3.102%。

关键词：含缺陷弯管冲蚀特性剩余强度剩余寿命极限学习机

基于径向基网络的堰塞体溃决峰值流量预测研究

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水力发电学报 2024年第5期43卷 68-79页

作者：王琳张润宇苑鹏飞王桑蓬西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

堰塞体由天然滑坡堆积而成,受上游来流冲刷和渗透极易发生溃决,给下游人们生命财产造成严重威胁。快速、准确地预测溃决峰值流量是堰塞体抢险工作的重中之重。现有研究基于数据库—统计回归—溃决模型的思想,提出了一系列堰塞体溃决峰... 详细信息

堰塞体由天然滑坡堆积而成,受上游来流冲刷和渗透极易发生溃决,给下游人们生命财产造成严重威胁。快速、准确地预测溃决峰值流量是堰塞体抢险工作的重中之重。现有研究基于数据库—统计回归—溃决模型的思想,提出了一系列堰塞体溃决峰值流量预测模型,但均未综合考虑堰塞体冲蚀特性和颗粒组成对溃决流量的影响,且随着数据的不断扩充,预测模型难以取得预期效果。因此,本研究基于国内外2060例堰塞体溃决信息数据库,通过考虑堰塞体几何特征、冲蚀特性和颗粒组成,提炼出堰塞体高度(H_(d))、堰塞体宽度(W_(d))、堰塞体体积(V_(d))、水库库容(V_(l))、溃口深度(H_(w))、溃口平均宽度(W_(b))、堰塞体中值粒径(d_(50))7个影响参数,并将堰塞体冲蚀程度分为5类,构建了考虑冲蚀特性的堰塞体溃决峰值流量预测模型。选取数据齐全的120座堰塞体溃决案例对模型进行验证,均方根误差(RMSE)和相关系数(R2)分别为9581 m^(3)/s与0.965,并和国内外已有典型参数模型进行比较。结果表明,考虑堰塞体冲蚀特性和d50参数的模型可以更好地预测溃决峰值流量,能够为堰塞体溃决抢险进程中的溃决洪水演进、下游受灾区域划分等工作内容提供合理参考。

关键词：堰塞体冲蚀特性溃决流量参数模型

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强风沙环境下高速列车气动特性及冲蚀性研究

机械设计与制造 2022年第4期374卷 187-191,195页

作者：李虎金阿芳刘芳李文涛新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

为研究高速列车在风沙环境中运行时的空气动力学性能及冲蚀特性,基于Navier-Stokes方程和标准κ-ε方程控制模型,运用FLUENT软件中离散相模型(DPM)对沙粒进行离散化处理,对气流进行连续化处理。数值模拟了高速列车运行速度为250km/h,风... 详细信息

为研究高速列车在风沙环境中运行时的空气动力学性能及冲蚀特性,基于Navier-Stokes方程和标准κ-ε方程控制模型,运用FLUENT软件中离散相模型(DPM)对沙粒进行离散化处理,对气流进行连续化处理。数值模拟了高速列车运行速度为250km/h,风速为20m/s时,高速列车在风沙环境下的表面压力、气动阻力、黏性力及冲蚀特性,采用欧拉-拉格朗日方法进行求解计算。研究结果表明:列车在高速运行时最大正压主要在分布在车头鼻翼处,受风沙影响时列车的表面压力有所增大;列车运行的速度越大或沙粒颗粒直径越大,车头冲蚀越严重;在风沙环境下行驶时,头车阻力系数增加了32%,车尾增加了25%,升力和黏性力有不同程度的减少。

关键词：高速列车空气动力学流固耦合沙粒冲蚀特性数值模拟

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渣浆泵内固相颗粒冲蚀特性的数值模拟

中南大学学报（自然科学版） 2012年第1期43卷 124-129页

作者：吴波严宏志徐海良谭援强中南大学机电工程学院湖南长沙410083 湘潭大学复杂轨迹加工工艺及装备教育部工程研究中心湖南湘潭411105

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟。研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒... 详细信息

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟。研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒径的增大,颗粒冲击叶片表面的位置逐步移向叶片的头部,颗粒的冲击速度和冲击角度随之增大;不同叶片参数的叶轮对固相颗粒的冲蚀行为影响明显;数值模拟的研究成果可应用于抗冲蚀磨损叶轮的设计。

关键词：渣浆泵全流道离散相模型固相颗粒冲蚀特性数值模拟

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风沙环境下钢结构涂层低角度冲蚀特性研究

摩擦学学报 2013年第4期33卷 343-348页

作者：郝贠洪李永内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051

针对风沙环境中钢结构涂层长期受冲蚀,涂层破坏直接降低钢结构体系耐久性的现状,采用能模拟风沙环境的气流挟沙喷射法对钢结构涂层试件进行了低角度冲蚀试验,用失重测量法测定涂层冲蚀失重量与沙剂量和冲击速度关系,进而评定冲蚀程度,... 详细信息

针对风沙环境中钢结构涂层长期受冲蚀,涂层破坏直接降低钢结构体系耐久性的现状,采用能模拟风沙环境的气流挟沙喷射法对钢结构涂层试件进行了低角度冲蚀试验,用失重测量法测定涂层冲蚀失重量与沙剂量和冲击速度关系,进而评定冲蚀程度,用扫描电镜(SEM)观测分析涂层冲蚀区的微观形貌来分析冲蚀机理,并提出了涂层冲蚀程度评价计算公式.结果表明:涂层冲蚀失重量随沙剂量和冲击速度的增大而增加;低角度冲蚀主要为微切削作用,材料硬度起决定因素,高角度冲蚀主要为冲蚀挤压变形作用,材料韧性起决定作用,由于涂层材料硬度低而韧性高,故在低冲角下其受冲蚀程度严重;验证了评价计算公式用于评价涂层冲蚀程度的可靠性.研究结果将为准确评价风沙区钢结构体系耐久性提供依据.

关键词：风沙环境钢结构涂层冲蚀特性冲蚀评价耐久性