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Cu(110)晶面催化还原CO_(2)制备甲酸机理的第一性原理研究

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功能材料 2024年第4期55卷 4102-4110页

作者：张旭昀汤静常庆王勇谭秀娟东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163000

铜基催化剂是一种高效还原CO_(2)为甲酸的绿色催化剂,明确不同晶面的还原机理对催化剂的设计及开发具有重要指导意义,但Cu(110)晶面的催化机理尚不明确。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Cu(110)表面的还原机理进行了研究,系统... 详细信息

铜基催化剂是一种高效还原CO_(2)为甲酸的绿色催化剂,明确不同晶面的还原机理对催化剂的设计及开发具有重要指导意义,但Cu(110)晶面的催化机理尚不明确。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Cu(110)表面的还原机理进行了研究,系统研究了不同中间产物的吸附相关性质并探讨了相关的吸附机理。吸附能结果表明,CO_(2)在Cu(110)表面无法发生化学吸附,而^(*)COOH、^(*)HCOO、HCOOH分子和H原子的最稳定吸附位点分别为长桥位点、短桥位点、顶位点和HCP位点。布居数结果表明,^(*)HCOO和HCOOH分子在吸附过程中与Cu(110)表面的Cu原子形成离子键,H原子和Cu原子之间存在氢键作用,^(*)COOH分子中的C和Cu原子形成共价键。此外,电子态密度结果表明^(*)HCOO基团和Cu原子之间形成O—Cu键,^(*)COOH基团中的C和Cu原子形成C—Cu键,HCOOH分子中的O和Cu原子形成O—Cu键。相比于^(*)COOH/Cu(110)体系,^(*)HCOO/Cu(110)吸附体系的电荷密度、电荷转移量和成键能力均较强,说明CO_(2)在Cu(110)还原过程中中间体^(*)HCOO更稳定,合成路径属于更加高效的:CO_(2)→^(*)HCOO→HCOOH路径。

关键词：电催化二氧化碳还原甲酸第一性原理铜基催化剂

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基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价分析

工程设计学报 2023年第2期30卷 144-153页

作者：丁宇奇杨超梁芦烨杨明张佳贺刘凯卢宏东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失。为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立... 详细信息

储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失。为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立了基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价方法。同时,通过数值模拟手段,采用CEL(coupled Euler-Lagrange,耦合欧拉-拉格朗日)流固耦合算法建立了储罐内爆三维有限元模型,对内爆载荷作用下储罐的破坏过程及不同影响因素下储罐的弱顶性能开展研究。计算结果表明:在基于压力和应力的弱顶性能评价中,储罐在90°,135°,180°位置处的峰值压力比大于1,满足弱顶要求;在基于结构断裂的弱顶性能评价中,由于裂纹延伸到液位以下,2条裂纹分别穿过液位1.99 m和5.21 m,储罐不具备弱顶性能。随着储罐容积的增加、液位的升高,储罐的弱顶性能增强。根据计算所得结果,采取在液位以上设置防护圈的方法对储罐进行优化,使得非弱顶储罐满足弱顶结构设计要求。所建立的储罐弱顶性能评价条件可为储罐的弱顶设计及分析提供参考。

关键词：储罐内爆结构破坏裂纹弱顶

典型单层砖木结构民居震害特点与抗震能力数值模拟研究

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地震工程与工程振动 2020年第6期40卷 225-231页

作者：宋微王素玲姜民政董康兴东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

针对东北地区量大面广的单层砖木结构民居,开展了结构抗震能力与震害调查。基于调查资料研究了单层砖木结构的建筑、结构、抗震构造措施以及工程震害特点,基于Abaqus软件研究了典型单层砖木结构民居的破坏原因和抗震能力,提出了增强结... 详细信息

针对东北地区量大面广的单层砖木结构民居,开展了结构抗震能力与震害调查。基于调查资料研究了单层砖木结构的建筑、结构、抗震构造措施以及工程震害特点,基于Abaqus软件研究了典型单层砖木结构民居的破坏原因和抗震能力,提出了增强结构抗震能力的改进方法,并通过数值模拟方法验证了改进效果。研究表明:(1)采用泥浆砌筑承重砌体墙是导致单层砖木整体抗震能力不足的关键因素;(2)墙体间缺乏有效拉结且木屋架与墙体之间浮放导致结构整体性较差;(3)山尖墙沿结构竖向发生刚度突变,导致山尖墙根部形成薄弱部位;(4)提出的改进方法的效果随着地震作用的加大效果越显著,在0.40 g时能够减少近50%的破坏。

关键词：单层砖木工程震害抗震能力数值模拟

储气库注采管柱屈曲后表面半椭圆裂纹力学分析

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塑性工程学报 2024年第6期31卷 208-216页

作者：张强张罡郭爽赵栋吕磊东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

采用有限元方法,研究了注采管柱屈曲后表面半椭圆裂纹的应力强度因子K_(Ι)和J积分。首先,由于储气库注采管柱是长直圆管结构,通过建立含外表面裂纹直管的有限元模型,对其进行有限元验证。然后,基于子模型法,建立了管柱屈曲后裂纹力学... 详细信息

采用有限元方法,研究了注采管柱屈曲后表面半椭圆裂纹的应力强度因子K_(Ι)和J积分。首先,由于储气库注采管柱是长直圆管结构,通过建立含外表面裂纹直管的有限元模型,对其进行有限元验证。然后,基于子模型法,建立了管柱屈曲后裂纹力学计算模型,计算了屈曲后不同裂纹形状参数、裂纹相对深度和轴线夹角下的应力强度因子K_(Ι)和J积分,分析了管柱不同螺距数对K_(Ι)和J积分的影响规律。结果表明,有限元法在计算应力强度因子时精度较高,造成有限元法误差明显的主要因素是网格尺寸和裂纹前缘网格划分份数;管柱螺旋屈曲后,K_(Ι)和J积分随裂纹形状参数的增加而减小,随裂纹相对深度的增加而增大;随着注采管柱屈曲螺距数以及轴线夹角的增加,K_(Ι)和J积分均呈增长趋势,且裂纹为周向裂纹时的增长速率最大。

关键词：有限元注采管柱裂纹螺旋屈曲应力强度因子 J积分

有理Hermite插值局部均值分解方法及其往复压缩机故障诊断应用

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机械工程学报 2015年第1期51卷 83-89页

作者：赵海洋徐敏强王金东哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 东北石油大学机械科学与工程学院大庆163318

针对往复压缩机振动信号的强非平稳特性,提出了一种基于有理Hermite插值的局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)方法。结合有理Hermite插值法的保形特性和曲线形状随参数可调特性,以其构建极值点间局部包络曲线。提出以极值对称... 详细信息

针对往复压缩机振动信号的强非平稳特性,提出了一种基于有理Hermite插值的局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)方法。结合有理Hermite插值法的保形特性和曲线形状随参数可调特性,以其构建极值点间局部包络曲线。提出以极值对称点为依据的局部包络线优选方法,进而提高局部均值与包络估计的拟合逼近精度。给出了有理Hermite插值LMD方法的算法与流程。利用仿真数据,通过与不同插值方法比较,验证了有理Hermite插值LMD方法拟合逼近性能的优越性。以往复压缩机轴承故障振动信号为研究对象,应用有理Hermite插值LMD方法实现了轴承间隙大故障的准确诊断,验证了该方法对强非平稳信号的适用性。

关键词：局部均值分解有理Hermite 插值包络故障诊断往复压缩机

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螺旋缝隙泄漏双向流固耦合方法

排灌机械工程学报 2024年第6期42卷 556-562页

作者：叶卫东王波波祖海英李恒岩张恩来汪旭东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

针对螺杆泵泄漏机理,利用数值模拟加数据拟合方法,提出了一种针对螺杆泵螺旋微小缝隙泄漏的双向流固耦合模拟方法.利用此方法,对比了单向流固耦合和双向流固耦合方法在螺杆泵泄漏计算结果的偏差,计算结果表明,间隙越小偏差越大,间隙为0.... 详细信息

针对螺杆泵泄漏机理,利用数值模拟加数据拟合方法,提出了一种针对螺杆泵螺旋微小缝隙泄漏的双向流固耦合模拟方法.利用此方法,对比了单向流固耦合和双向流固耦合方法在螺杆泵泄漏计算结果的偏差,计算结果表明,间隙越小偏差越大,间隙为0.500 mm时两结果相差20.3%,说明螺杆泵这种刚柔配合螺旋缝隙泄漏必须利用双向流固耦合求解才能获得准确结果.随后利用双向流固耦合方法对三维螺杆泵模型进行有限元分析求解,研究了初始间隙、流体介质黏度、螺杆泵单级腔室压差、进出口压力对螺杆泵泄漏的影响.结果显示:泄漏量随初始间隙的增大而增大,随流体介质黏度的增大而减少;进出口压力变化对螺杆泵泄漏影响很小,可以忽略;腔室间的压差造成橡胶定子变形形成间隙,间隙随着压差增大呈线性增大.最后利用双向流固耦合方法计算了不同举升压力螺杆泵的容积效率,与试验结果对比误差在±5%以内.

关键词：螺旋缝隙泄漏双向流固耦合容积效率螺杆泵

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在役石油井架起升过程的数值建模和仿真研究

系统仿真学报 2013年第12期25卷 3028-3032,3038页

作者：刘金梅赵庆程周国强刘伟东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

针对在役石油钻机井架实际性能状态和理想分析模型存在差异的情况,以反映结构性能参数的残差最小作为目标函数,提出了基于优化的模型修正方法,构建了起升全过程仿真模拟的基准数值模型,并仿真模拟其起升动态过程。其中根据几何关系和力... 详细信息

针对在役石油钻机井架实际性能状态和理想分析模型存在差异的情况,以反映结构性能参数的残差最小作为目标函数,提出了基于优化的模型修正方法,构建了起升全过程仿真模拟的基准数值模型,并仿真模拟其起升动态过程。其中根据几何关系和力矩平衡原理,描述人字架一次起升的原理,通过起升力学分析,提出了分析的具体实施步骤,同时以某油田使用的ZJ70D型井架为例进行了起升过程的数值建模和仿真模拟,结果表明:应用该方法可以对有损伤在役井架的起升安装工况进行数值预测,确定井架的薄弱部位,为现场实际起升操作提供有价值的建议,并通过试验验证了该方法的可行性,具有一定的实用价值,适合工程应用。

关键词：石油井架起升仿真建模模型修正

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电潜泵叶轮冲蚀磨损的数值模拟及验证

西南石油大学学报（自然科学版） 2014年第4期36卷 175-181页

作者：王尊策梅思杰陈思吕凤霞闫月娟东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

针对同井采注水中电潜泵叶轮出现的冲蚀磨损问题,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型,实现对冲蚀磨损的数值模拟。通过对不同粒径和转速条件下叶轮的冲蚀磨损进行分析,得到了冲蚀磨损规律和磨损机理。研究结果表明,叶片凹面中心是最严重... 详细信息

针对同井采注水中电潜泵叶轮出现的冲蚀磨损问题,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型,实现对冲蚀磨损的数值模拟。通过对不同粒径和转速条件下叶轮的冲蚀磨损进行分析,得到了冲蚀磨损规律和磨损机理。研究结果表明,叶片凹面中心是最严重的冲蚀磨损区域;转速和砂粒粒径增大都会加剧冲蚀磨损,逐步使冲蚀磨损较严重的区域由凹面中部的一点逐步扩展到整个凹面;0.07 mm是冲蚀磨损迅速增强的临界点;数值模拟结果与验证结果吻合较好。因此,利用CFD预测潜油电泵叶轮的冲蚀磨损是可行的。

关键词：电潜泵冲蚀磨损离散相 CFD 数值模拟

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含石蜡层玻璃幕墙动态传热特性实验

太阳能学报 2018年第11期39卷 3049-3052页

作者：李栋吴洋洋刘昌宇周英明刘晓燕东北石油大学土木建筑工程学院

基于搭建的含石蜡层玻璃幕墙传热实验装置,在大庆地区室外环境开展幕墙填充石蜡前后及在不同熔点石蜡等条件下幕墙动态传热实验,获得秋季和初冬季节典型天气下幕墙填充石蜡前后夹层温度、房内温度动态变化规律。实验结果表明:太阳的辐... 详细信息

基于搭建的含石蜡层玻璃幕墙传热实验装置,在大庆地区室外环境开展幕墙填充石蜡前后及在不同熔点石蜡等条件下幕墙动态传热实验,获得秋季和初冬季节典型天气下幕墙填充石蜡前后夹层温度、房内温度动态变化规律。实验结果表明:太阳的辐照度对环境温度升降有明显的促进作用;幕墙夹层填充石蜡使其温度显著降低,太阳辐照度越高,其降温效果越明显,而实验房内夜间温度升高、日间温度降低,使房内热舒适性明显改善。

关键词：幕墙石蜡传热实验