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水泥浆流动性数值模拟与分析

水泥浆流动性数值模拟与分析

作者：倪长贺大连理工大学

学位级别：硕士

水泥基灌注材料的流变性能对于实际的工程质量有着十分重要的作用,是影响其后期性能优劣的关键。因此,通过灌注材料的流变性能直接判断其是否可以用于现场施工是解决灌注材料施工问题的关键。基于此,本课题将开展以新拌水泥净浆为研究材... 详细信息

水泥基灌注材料的流变性能对于实际的工程质量有着十分重要的作用,是影响其后期性能优劣的关键。因此,通过灌注材料的流变性能直接判断其是否可以用于现场施工是解决灌注材料施工问题的关键。基于此,本课题将开展以新拌水泥净浆为研究材料,基于cfd技术对实际工程中水泥浆漏斗流动性测量进行仿真分析、并基于数值分析对不同实验工具的差异性进行分析、以及建立新拌水泥净浆流变性与流动性之间的二元回归模型并探讨漏斗流动性影响因素敏感性问题等几方面的研究,主要取得了以下几方面成果。基于cfd技术建立了用于测量新拌水泥净浆漏斗流动性的日式浆体漏斗和马氏漏斗模型。同时,基于原尺寸、1/2尺寸以及准二维尺寸三种形态下的数值模型对新拌水泥净浆的漏斗流动性展开计算。最后对模型网格尺寸对于模拟结果的影响进行了分析。结果表明:1/2尺寸下的数值模型在模拟计算量以及精度上更加符合实际需求,同时,在满足模拟精度的前提下,在一定范围内调控网格尺寸并不会对模拟结果产生实质性影响。基于改进后的数值模型,进行了日式浆体漏斗与马氏漏斗模型差异性分析。结果表明:受模型出口长度影响,马氏漏斗中的新拌水泥净浆的流出速度明显不如其在日式漏斗中的流动速度,出口长度越大,新拌水泥净浆流出速度越慢。通过数值计算对新拌水泥净浆在漏斗内流动中发生的堵塞现象以及离析现象进行分析。分析表明:在流动过程中浆体流出速度持续降低,导致新拌水泥净浆内部剪切速率持续降低,当剪切速率低于流动临界值时,浆体就会失去流动性,进而堵塞出口。对于离析现象,通过将新拌水泥净浆在流动过程中的粘度恒定作为判定其发生离析现象的初步标准。基于数值分析,建立新拌水泥净浆流变性与流动性的二元回归方程。通过回归分析,得到浆体流变性与流动性的关系,对拟合效果进行分析并探讨浆体流动性影响因素的敏感性。结果表明:二元线性回归方程拟合效果良好,同时在影响浆体流动性的因素中,起决定性作用的是浆体的塑性粘度。上述研究建立了两种用于测量新拌水泥净浆漏斗流动性的数值模型,建立反应浆体流变性与流动性的二元回归方程。以上结果可为水泥浆的漏斗流动性以及流动性与流变性之间的关系研究提供可靠的数值模型以及理论参考。

关键词：新拌水泥净浆流变参数 cfd数值模型堵塞离析二元回归方程

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串联双弯头气固两相冲蚀数值研究

中国石油大学学报（自然科学版） 2021年第6期45卷 152-160页

作者：赵湘阳曹学文曹恒广谢振强吴超熊妮中国石油大学(华东)山东省油气储运安全省级重点实验室山东青岛266580

流体中携带的固体颗粒对弯头等部件产生极大的损伤。大多数研究都集中在单个弯头的冲蚀,而串联弯头的冲蚀行为更为复杂。为此建立一个串联双弯头cfd(computational fluid dynamics)数值模型,利用该模型研究颗粒直径、流速、弯头之间的... 详细信息

流体中携带的固体颗粒对弯头等部件产生极大的损伤。大多数研究都集中在单个弯头的冲蚀,而串联弯头的冲蚀行为更为复杂。为此建立一个串联双弯头cfd(computational fluid dynamics)数值模型,利用该模型研究颗粒直径、流速、弯头之间的连接长度以及曲率半径对两个串联弯头冲蚀行为的影响。结果表明:弯头1的冲蚀行为与单个弯头的情况类似;大尺寸颗粒在弯头1处造成的冲蚀更严重,在弯头2处造成的冲蚀反而较小;当气体速度较低时,颗粒二次碰撞无法造成较大的冲蚀损伤,V形冲蚀形貌并不明显;随着连接管长度增加,有更多颗粒以滑动摩擦方式通过弯头2,弯头2的冲蚀速率会随之降低;随着曲率半径增大,V形冲蚀形貌逐渐演变为闭合环。

关键词：串联弯头 cfd数值模型颗粒冲蚀

融合式叶尖结构变化对风力机叶尖区域流场及噪声场的影响研究

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太阳能学报 2020年第12期41卷 190-198页

作者：吴伟民姚建尧代元军刘竟成重庆大学航空航天学院重庆400044 新疆工程学院能源工程学院乌鲁木齐830091 重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆401331

针对模型尺寸风力机提出不同折角的融合叶尖结构形式,为了探索其叶尖区域流场和噪声场的影响,采用混合网格布局的cfd数值计算方法,利用LES模型和FW-H声学类比算法对不同尾迹中紧密相关的流场和噪声场的演化规律进行分析。结果表明:由于... 详细信息

针对模型尺寸风力机提出不同折角的融合叶尖结构形式,为了探索其叶尖区域流场和噪声场的影响,采用混合网格布局的cfd数值计算方法,利用LES模型和FW-H声学类比算法对不同尾迹中紧密相关的流场和噪声场的演化规律进行分析。结果表明:由于受到融合式叶尖结构的影响,叶尖涡的产生位置较原始设计叶轮条件下均明显向X轴负向移动,且叶尖涡影响的流场高梯度区域的范围呈逐渐缩小。又由于不同叶尖结构叶轮随折角的变化,造成叶尖涡向径向外移动,所对应的基频声压级值局部峰值位置也发生规律性外移。同时,具有融合式叶尖结构的叶轮的尾迹监测点处的基频声压级较原始叶轮对应声压级均有所降低,表明该融合式叶尖结构能影响叶尖涡的形成位置和强度,且具有一定的降噪性能。此外,因为该验证测试的风洞为非声学风洞,以及实测声压值是基于时域响应的平均值,而模型计算中采用尾迹流场对应的瞬态值,所以计算值和实验值偏差较大,但其呈现的频谱变化趋势一致,说明该研究能为设计高效低噪的小型水平轴风力机提供理论参考。

关键词：风力机叶尖涡声压级融合式叶尖结构 cfd数值模型

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热防护系统损伤容限分析

南京航空航天大学学报 2018年第4期50卷 509-515页

作者：黄杰姚卫星南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

建立了含初始矩形损伤的热防护系统(Thermal protection system,TPS)气动热分析的cfd数值模型,分析结果表明损伤区域侧壁出现了很高的热流密度峰值,并且迎风面侧壁峰值高于背风面,而损伤区域底部热流密度却很低。利用分析获得的热流密... 详细信息

建立了含初始矩形损伤的热防护系统(Thermal protection system,TPS)气动热分析的cfd数值模型,分析结果表明损伤区域侧壁出现了很高的热流密度峰值,并且迎风面侧壁峰值高于背风面,而损伤区域底部热流密度却很低。利用分析获得的热流密度建立了含损伤和无损伤TPS的有限元传热分析模型。分析结果表明:损伤的存在导致防热瓦最高温度急剧上升,超过其材料能承受的极限温度(1 500℃),防热瓦首先失效,而损伤对机体最高温度影响较小。最后进行了TPS损伤容限分析,在防热瓦极限温度约束下,外部热流密度最大值从100kW/m2增加到140kW/m2,矩形损伤宽度最大容许值从22.7mm减小到12.6mm,而弧形损伤宽度最大容许值从34.6mm减小到25.1mm,即随着外部热流密度最大值增加,损伤宽度的最大容许值降低,并且相同外部热流密度水平下弧形损伤宽度的最大容许值大于矩形损伤。

关键词：热防护系统初始损伤 cfd数值模型热流密度传热分析损伤容限分析

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刷式密封泄漏流动特性数值模拟

汽轮机技术 2019年第2期61卷 113-117页

作者：柴保桐赵玉柱吴峥峰华电电力科学研究院有限公司杭州310030

将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封cfd数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,对影响刷式密封泄漏流动规律的一些物理量,比如刷式密封栅栏高度、间隙大小、压... 详细信息

将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封cfd数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,对影响刷式密封泄漏流动规律的一些物理量,比如刷式密封栅栏高度、间隙大小、压比和刷丝束宽度等进行了相关模拟研究;推导并验证了文中所应用的多孔介质阻尼系数。结果表明:在相同压比情况下,栅栏高度越低,泄漏量越大。刷式密封泄漏量会伴随压比变化呈线性变化。对于相同的栅栏高度,随着压比的增加,泄漏量均呈直线上升。

关键词：刷式密封泄漏特性 cfd数值模型