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基于浸入边界-有限元法的流固耦合碰撞数值模拟方法 预览
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作者 杨明 +2 位作者 岳欠杯 丁宇奇 姚利明 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第8期880-892,共13页
针对流固耦合碰撞问题,建立了流体中固体与固体碰撞界面解析直接模拟方法,采用清晰界面浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方法在求解流体中存在固体间碰撞问题时网格出现负体积的问题,采用基于罚函数的有限元方法对... 针对流固耦合碰撞问题,建立了流体中固体与固体碰撞界面解析直接模拟方法,采用清晰界面浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方法在求解流体中存在固体间碰撞问题时网格出现负体积的问题,采用基于罚函数的有限元方法对固体的运动和碰撞进行求解,以分域耦合方式实现流体域和固体域的耦合求解.通过与静止流体中球形颗粒与壁面正碰撞和斜碰撞的实验数据对比,验证了建立的数值模拟方法对流体中固体与固体碰撞数值模拟的正确性,获得了流体域流场在碰撞前后随时间的变化,同时通过该文建立的数值模拟方法也获得了固体域中固体的碰撞力和应力.未来,将把该数值模拟方法应用到流体流动环境中,如固体颗粒对管道的冲蚀、流体诱导海洋立管之间的碰撞、坠物对海底管道的撞击等. 展开更多
关键词 浸入边界法 有限元法 分域流固耦合 碰撞
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两相流诱导变径管振动实验研究 预览
2
作者 庄申阳 姚利明 《机械设计与制造工程》 2019年第6期84-88,共5页
在非常规油气藏水力压裂过程中,高砂比、高流速携砂压裂液会诱导管柱振动,特别是压裂液在通过管柱变径结构时,管柱振动会加剧。为进一步研究高砂比两相流诱导管柱振动问题,研制了两相流诱导变径管振动实验装置,进行了不同流量、砂比的... 在非常规油气藏水力压裂过程中,高砂比、高流速携砂压裂液会诱导管柱振动,特别是压裂液在通过管柱变径结构时,管柱振动会加剧。为进一步研究高砂比两相流诱导管柱振动问题,研制了两相流诱导变径管振动实验装置,进行了不同流量、砂比的两相流诱导变径管振动实验。结果表明:随着砂比的增高,管柱振幅增大;管柱中间位置振幅比进口位置大,进口位置振幅比出口位置大;管柱竖直方向振幅大于水平方向振幅;随着流量的增加,28Hz、35Hz频率对应的振幅增大,并引入了15Hz的振动。 展开更多
关键词 振动 两相流 变径管
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垂直井筒内悬挂管柱屈曲演变有限元分析 预览
3
作者 张强 蒋豹 +2 位作者 崔巍 朱昱 《中国石油大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期151-158,共8页
摒弃常规方法中管柱屈曲挠曲线的假设,建立垂直井筒内悬挂管柱的几何和接触双重非线性力学模型,虚拟较大的阻尼比,进行有限元计算。采用正向加载法得到管柱稳定的连续接触的螺旋屈曲构型;采用逆向加载法,根据螺旋屈曲构型,逐渐增加悬挂... 摒弃常规方法中管柱屈曲挠曲线的假设,建立垂直井筒内悬挂管柱的几何和接触双重非线性力学模型,虚拟较大的阻尼比,进行有限元计算。采用正向加载法得到管柱稳定的连续接触的螺旋屈曲构型;采用逆向加载法,根据螺旋屈曲构型,逐渐增加悬挂拉力,进行屈曲演变分析;并分析摩擦力和管柱长度对临界载荷的影响。结果表明:螺旋屈曲向正弦屈曲转变是突变的过程,屈曲模态构型包括螺旋屈曲构型、刚螺旋屈曲和正弦屈曲。摩擦力对临界载荷的影响甚微。随着管柱长度增加,各阶屈曲模态的临界载荷均逐渐减小并趋于常值。此方法适用于斜井、曲率井和水平井管柱的屈曲过程分析。 展开更多
关键词 悬挂管柱 正弦屈曲 螺旋屈曲 有限元 正向加载 逆向加载
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悬挂管柱正弦向螺旋屈曲转变时的临界载荷研究 预览 被引量:1
4
作者 张强 蒋豹 +2 位作者 崔巍 朱昱 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期105-111,共7页
悬挂管柱正弦向螺旋屈曲转变时的屈曲构型发生跳跃性变化,管柱与井筒存在接触和脱离等非线性力学问题。基于慢动力法,将悬挂管柱静力屈曲问题转换成动力学问题,建立了悬挂管柱上端受拉、下端受压的后屈曲分析有限元模型。研究表明,通过... 悬挂管柱正弦向螺旋屈曲转变时的屈曲构型发生跳跃性变化,管柱与井筒存在接触和脱离等非线性力学问题。基于慢动力法,将悬挂管柱静力屈曲问题转换成动力学问题,建立了悬挂管柱上端受拉、下端受压的后屈曲分析有限元模型。研究表明,通过虚拟较大的阻尼比,能够有效地抑制管柱振动,可以计算出稳定的正弦屈曲和螺旋屈曲构型。当无量纲长度取8时,正弦向螺旋屈曲转变的无量纲临界载荷为4. 11,螺旋屈曲构型中存在两个接触点,两接触点之间的螺旋角为77.9°,下接触点距井底的无量纲长度为1.30。摒弃了管柱屈曲挠曲线假设,得出了悬挂管柱螺旋屈曲的最小临界载荷,对扶正器安放位置设计具有实际意义。 展开更多
关键词 悬挂管柱 螺旋屈曲 临界载荷 慢动力法
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基于数值计算方法的储罐内爆辐射区域影响研究 预览
5
作者 丁宇奇 芦烨 +4 位作者 吕涛 戴希明 戴子威 周辉宇 《化工机械》 CAS 2019年第2期152-157,181共7页
以5000m^3立式拱顶储罐为研究对象,建立了储罐内外流场三维有限元模型,在考虑储罐壁面传热的前提下,采用组分概率密度运输燃烧模型对储罐内爆过程进行数值模拟分析,计算不同工况内爆载荷作用下的辐射半径。结果表明:空罐中心起爆时,爆... 以5000m^3立式拱顶储罐为研究对象,建立了储罐内外流场三维有限元模型,在考虑储罐壁面传热的前提下,采用组分概率密度运输燃烧模型对储罐内爆过程进行数值模拟分析,计算不同工况内爆载荷作用下的辐射半径。结果表明:空罐中心起爆时,爆炸压力波辐射距离为55m,相比靠近罐壁一侧起爆时的辐射距离减少10%;爆炸压力波辐射距离随液位的升高逐渐缩短,满灌、半罐液位相比空罐爆炸压力波辐射距离依次缩短37%、17%;在空罐中心起爆时,正向爆炸压力波传播距离相比侧向辐射的更远、更危险,辐射传播距离增加20%。 展开更多
关键词 储罐 内爆载荷 内外流场 辐射半径 辐射区域 数值模拟
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涡激诱导并列双圆柱碰撞数值模拟研究 预览
6
作者 杨明 +2 位作者 岳欠杯 丁宇奇 王明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1785-1796,共12页
圆柱类结构物的涡激振动是工程中较为常见的一种现象,如果圆柱结构物之间的距离较小,就会产生涡激诱导碰撞现象,而涡激碰撞会比涡激振动对结构物疲劳破坏产生更严重的威胁.采用浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方... 圆柱类结构物的涡激振动是工程中较为常见的一种现象,如果圆柱结构物之间的距离较小,就会产生涡激诱导碰撞现象,而涡激碰撞会比涡激振动对结构物疲劳破坏产生更严重的威胁.采用浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方法在求解流体中存在固体间碰撞问题时出现数值求解不稳定问题,采用有限元方法对圆柱的运动和碰撞进行求解,通过数据回归方法建立了流体流动条件下的润滑模型,对不同间隙比下涡激诱导并列双圆柱振动及碰撞过程进行了数值模拟,数值结果表明,如果两圆柱产生了碰撞将会有连续的碰撞发生,碰撞时出现了多阶频率,振动主频率要比无碰撞时大,两圆柱碰撞时的相对速度比自由来流速度小;当两圆柱相互接近时,随着涡环分离角度的逐渐倾斜,横向流体力先逐渐减小,当两圆柱间涡环开始相互影响发生挤压时,横向流体力开始逐渐增大;当两圆柱开始反弹时,两圆柱间形成了低压区,改变了横向流体阻力的方向,使两圆柱又产生了接近运动,如此反复从而产生了碰撞后横向流体力和圆柱速度的振荡现象. 展开更多
关键词 涡激振动 碰撞 浸入边界法 有限元法 润滑模型
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缩扩管内携砂压裂液的压力损失实验与数值模拟
7
作者 姚利明 +5 位作者 李星月 岳欠杯 张强 张晓川 张宏岩 王海涛 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期86-98,共13页
携砂压裂液在缩扩管内形成的湍流流动和颗粒群动力学耦合是产生压力损失的根源。通过建立实验系统,研究了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的压力损失,得到了缩扩管降阻比随流量、变径比增加呈指数下降,并随支撑剂质量浓度(砂比)增大呈线性增... 携砂压裂液在缩扩管内形成的湍流流动和颗粒群动力学耦合是产生压力损失的根源。通过建立实验系统,研究了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的压力损失,得到了缩扩管降阻比随流量、变径比增加呈指数下降,并随支撑剂质量浓度(砂比)增大呈线性增加的变化规律,拟合出了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的降阻比计算公式。考虑非牛顿流体的湍流流动和颗粒群碰撞、堆积的动力学耦合,建立了缩扩管内携砂压裂液固液两相耦合的数值分析模型和计算方法,其数值模拟结果与实验得到的压力损失误差均不大于10%,验证了数值模型和计算方法的准确性。经数值模拟研究表明:缩径和扩径端面区域存在流体速度大于颗粒速度以及高颗粒碰撞率和滞逸率现象,扩径端面存在较大旋涡区,且随支撑剂质量浓度增加旋涡流速增大;当支撑剂质量浓度从0增加到700kg/m3(砂比56%)时,缩扩管压力损失的增加幅度达15%,与实验得到的16%基本一致,其中突缩管和突扩管压力损失的增加幅度分别为22%和12%。 展开更多
关键词 压裂液 缩扩管 压力损失 颗粒群 两相流
管壳式换热器内双弹性管涡激振动特性研究 预览
8
作者 +2 位作者 岳欠杯 丁宇奇 魏永和 《化工机械》 CAS 2018年第4期495-500,514共7页
利用有限元方法离散控制方程,结合动网格技术,建立了三维流固耦合振动的数值模型,对管壳式换热器内串列、并列、交错排列的双弹性管受横向流诱发的涡激振动进行了数值模拟,着重研究了不同节径比排列下的双弹性管中与圆筒轴线重合的中心... 利用有限元方法离散控制方程,结合动网格技术,建立了三维流固耦合振动的数值模型,对管壳式换热器内串列、并列、交错排列的双弹性管受横向流诱发的涡激振动进行了数值模拟,着重研究了不同节径比排列下的双弹性管中与圆筒轴线重合的中心管振动特性。结果表明:双根管间距的增大,对中心管的运动振幅起到了抑制作用;双根管串列且中心管直面来流方向时,中心管的振动较为显著,振动轨迹接近"一"字形;双根管并列时,随着间距的增大,中心管的振动幅度逐渐减小;双根管交错排列时,中心管的振动轨迹均为椭圆形。 展开更多
关键词 管壳式换热器 双弹性管 流固耦合 横向流 涡激振动
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环空缩扩和扩缩圆管压降计算方法探讨 预览
9
作者 姚利明 +3 位作者 李星月 张晓川 玉喜 杨明 《化工机械》 CAS 2018年第3期375-380,共6页
通过成熟的缩径和扩径圆管压降公式,验证了数值方法准确性,建立了环空缩扩和扩缩圆管数值模型,研究了压力损失规律。结果发现:仅当环空缩扩圆管和扩缩圆管的变径长大于1.3De和5.0De时,利用环空缩径和环空扩径压降累加求和的方法可以准... 通过成熟的缩径和扩径圆管压降公式,验证了数值方法准确性,建立了环空缩扩和扩缩圆管数值模型,研究了压力损失规律。结果发现:仅当环空缩扩圆管和扩缩圆管的变径长大于1.3De和5.0De时,利用环空缩径和环空扩径压降累加求和的方法可以准确计算环空缩扩圆管或扩缩圆管压降。最终,通过对环空缩扩和扩缩圆管数值计算,回归出了适用于变径长小于1.3De和5.0De的环空缩扩和扩缩圆管压降计算公式。 展开更多
关键词 环空管道 缩扩圆管 扩缩圆管 压降公式 数值仿真
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不同排列方式和间隙比下双圆柱流致振动特性研究 预览
10
作者 杨明 +2 位作者 岳欠杯 丁宇奇 姚利明 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期105-113,共9页
采用基于ALE的流固耦合分析方法,将圆柱体振动模型简化为平面双自由度质量一弹簧一阻尼系统,进行了计算参数无关性分析.对不同θ角和间隙比r下的双圆柱流致振动进行数值模拟,并与单圆柱振动计算结果进行比较,得到了不同沒角和间隙比r下... 采用基于ALE的流固耦合分析方法,将圆柱体振动模型简化为平面双自由度质量一弹簧一阻尼系统,进行了计算参数无关性分析.对不同θ角和间隙比r下的双圆柱流致振动进行数值模拟,并与单圆柱振动计算结果进行比较,得到了不同沒角和间隙比r下中心圆柱的升阻力系数、流场分布和运动轨迹变化情况.通过分析发现小间隙比下由于两圆柱间的相互干扰,改变了中心圆柱的尾涡结构,导致了升力和阻力系数随不同θ角而发生变化;小间隙比下由于两圆柱间的相互干扰影响,均使中心圆柱的轨迹在不同θ角下发生了较大的变化,顺流向的振动频率与单圆柱振动时相比出现了多倍频,导致其运动轨迹发生了变化. 展开更多
关键词 流致振动 双圆柱 不同排列 间隙比 升阻力系数
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换热器管板与换热管胀接密封性能影响因素分析 预览 被引量:1
11
作者 丁宇奇 董日治 +3 位作者 杨明 戴希明 吕涛 《化工机械》 CAS 2018年第1期90-95,123共7页
以换热器管板与换热管胀接区域为研究对象,分别采用实体单元和接触单元对管板与换热管结构以及二者胀接区域的接触状态进行了模拟,并建立了三维数值模型。通过有限元计算方法分别对不同胀接压力、开槽参数和操作温度下的胀接区域的残余... 以换热器管板与换热管胀接区域为研究对象,分别采用实体单元和接触单元对管板与换热管结构以及二者胀接区域的接触状态进行了模拟,并建立了三维数值模型。通过有限元计算方法分别对不同胀接压力、开槽参数和操作温度下的胀接区域的残余接触压力进行了计算,得到了在不同影响因素下胀接区域形成密封环数量的变化情况,并对胀接区域的密封性能进行了研究。最后对室内高温拉脱实验结果与模拟计算结果进行了对比分析,得到二者最大相对误差为10.6%,证明了所建数值计算模型的正确性。 展开更多
关键词 换热器 管板 换热管 胀接区域 残余接触压力 密封环
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环空缩径和扩径圆管压降计算方法研究 预览 被引量:1
12
作者 姚利明 +2 位作者 王澈 李星月 杨明 《化工机械》 CAS 2018年第2期184-189,共6页
根据缩径、扩径圆管压降公式和压力损失规律推导出环空缩径和扩径圆管的压降公式;建立了缩径和扩径圆管数值模型,验证了数值模型的准确性,而后开展了不同环空变径圆管的流速和压力分布研究,确定了环空缩径和扩径圆管内流体产生不可恢复... 根据缩径、扩径圆管压降公式和压力损失规律推导出环空缩径和扩径圆管的压降公式;建立了缩径和扩径圆管数值模型,验证了数值模型的准确性,而后开展了不同环空变径圆管的流速和压力分布研究,确定了环空缩径和扩径圆管内流体产生不可恢复压降的位置。根据数值模拟结果验证和完善了所推导的环空缩径和扩径圆管压降公式。 展开更多
关键词 变径圆管 环空管道 压降公式 不可恢复压降
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圆筒流体域内管束振动与碰撞接触的流固耦合动力学方法研究 预览
13
作者 岳欠杯 +1 位作者 罗敏 张强 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第5期568-583,共16页
在海洋平台、核电站、石油石化等工业中,海洋从式井组隔水管、换热器管束等在流体作用下,可能诱导管束振动过大,引起管束之间碰撞,从而导致管束失效.这是一种典型的管束振动与碰撞接触的流固耦合动力学问题.但管束与流体耦合动力... 在海洋平台、核电站、石油石化等工业中,海洋从式井组隔水管、换热器管束等在流体作用下,可能诱导管束振动过大,引起管束之间碰撞,从而导致管束失效.这是一种典型的管束振动与碰撞接触的流固耦合动力学问题.但管束与流体耦合动力学及其碰撞接触的研究成果还未见报道.该文针对管束振动与碰撞接触非线性动力学问题,以三维管束及圆筒流体域内的非定常流体为研究对象,不仅考虑流固耦合界面位移、速度协调以及载荷平衡条件,还考虑管束接触边界以及流体域耦合边界拓扑结构的改变,建立了圆筒流体域内管束振动与碰撞力学模型及算法.算例结果表明,在圆筒流体域内,弹性管束发生接触碰撞时,流体压力在管束接触点处相等,且流体在管束侧流面流动较快. 展开更多
关键词 管束振动 碰撞 拓扑结构 流固耦合 耦合界面
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不等径连续变截面圆管结构压降计算方法研究 预览
14
作者 姚利明 +1 位作者 花明泽 玉喜 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第12期262-265,共4页
在石油管道和井下作业工具中,存在大量不等径连续变截面圆管结构,其压降计算还没有可靠的理论公式。特别是大型水力压裂施工过程中,高速流体通过压裂管柱及工具的连续变截面结构时,产生的压力损失不容忽视,需准确计算。通过对进出口不... 在石油管道和井下作业工具中,存在大量不等径连续变截面圆管结构,其压降计算还没有可靠的理论公式。特别是大型水力压裂施工过程中,高速流体通过压裂管柱及工具的连续变截面结构时,产生的压力损失不容忽视,需准确计算。通过对进出口不等径的缩扩和扩缩结构进行理论和数值模拟分析,得到了进出口不等径的缩扩和扩缩结构压降计算公式,进一步推演出了不等径连续变截面圆管结构压降计算公式,为石油管道、工具及地面其他输流管线内部存在的连续变截面圆管结构压降计算提供可靠的方法和理论依据。 展开更多
关键词 圆管 变截面 压降 数值仿真
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缩径管内两相流砂粒碰撞和冲蚀特性研究 预览
15
作者 姚利明 +2 位作者 张宏岩 张晓川 岳欠杯 《中国机械工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期674-681,704共9页
针对目前建模方法在描述两相流中砂粒碰撞行为方面存在的不足,运用计算流体力学和离散单元耦合方法建立了压裂工况下的缩径管两相流模型,实验验证了仿真模型的准确性。分析了缩径管内砂粒间碰撞及缩径斜面受力规律,研究发现,缩径斜面冲... 针对目前建模方法在描述两相流中砂粒碰撞行为方面存在的不足,运用计算流体力学和离散单元耦合方法建立了压裂工况下的缩径管两相流模型,实验验证了仿真模型的准确性。分析了缩径管内砂粒间碰撞及缩径斜面受力规律,研究发现,缩径斜面冲蚀深度随砂比增大而增大,砂比大于40%时,相同时间的冲蚀深度增量减小,并趋于最大值;缩径斜面冲蚀深度随黏度增大而减小,流体黏度对缩径斜面外缘比对内缘的冲蚀深度影响大。 展开更多
关键词 冲蚀 两相流 砂粒碰撞 计算流体力学和离散单元耦合方法
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钻头钻削桥塞过程受力分析与试验研究 预览 被引量:1
16
作者 兰乘宇 丁宇奇 +3 位作者 戴子威 周辉宇 玉喜 《石油钻探技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期68-74,共7页
为了定量分析和控制连续油管钻头钻削桥塞过程中的钻压和扭矩,预防钻屑过大,返屑困难,对复合桥塞钻削过程进行了力学分析。通过建立连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型,分析了钻头钻压与压入深度和扭矩与切屑之间的力学关系,得到了... 为了定量分析和控制连续油管钻头钻削桥塞过程中的钻压和扭矩,预防钻屑过大,返屑困难,对复合桥塞钻削过程进行了力学分析。通过建立连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型,分析了钻头钻压与压入深度和扭矩与切屑之间的力学关系,得到了钻压、扭矩与切削深度的力学方程。为验证该力学方程计算结果的准确性,在2口井进行了现场试验,共钻掉9个桥塞。试验显示,计算结果与现场试验结果的最大相对误差为15%,可满足预测实际钻塞深度的精度需求。研究结果表明,建立的连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型可以描述钻压、扭矩与切削深度之间的力学关系,对桥塞钻削施工中钻压与扭矩的控制具有指导意义。 展开更多
关键词 连续油管 钻头 桥塞 钻压 扭矩 切削深度
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圆筒内横向流体与弹性管耦合的分域求解算法 预览
17
作者 岳欠杯 +1 位作者 董日治 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期770-778,共9页
海洋丛式井组隔水管和换热器管束等在流体作用下,会诱导管束振动及碰撞,导致管束断裂失效。将弹性管离散成梁单元,采用非线性结构动力学方程描述;将圆筒流体域离散成实体单元,采用计算流体动力学方程描述。在流固耦合界面处,推导了界面... 海洋丛式井组隔水管和换热器管束等在流体作用下,会诱导管束振动及碰撞,导致管束断裂失效。将弹性管离散成梁单元,采用非线性结构动力学方程描述;将圆筒流体域离散成实体单元,采用计算流体动力学方程描述。在流固耦合界面处,推导了界面位移、速度和载荷计算公式及收敛判断准则,建立了圆筒内横向流体与弹性管耦合的分域求解算法。算例表明,其分域与全域求解计算结果吻合较好,本文算法为复杂流体域内多根管束的振动及碰撞问题求解提供行之有效的计算方法。 展开更多
关键词 管束振动 流固耦合 分域求解 弹性管
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井下喷射孔结构压降计算中流量系数的探讨 预览 被引量:7
18
作者 姚利明 +3 位作者 韩雪 玉喜 花明泽 董日治 《石油钻采工艺》 CSCD 北大核心 2017年第2期169-175,共7页
石油钻采工程中有大量喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构,在复杂工程流体下,其喷射压降计算流量系数选取范围大,严重影响工艺设计和施工安全。为此,基于钻采、压裂和套管射孔中常见的喷射孔结构压降计算公式,分析了影响喷射孔压降计算的... 石油钻采工程中有大量喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构,在复杂工程流体下,其喷射压降计算流量系数选取范围大,严重影响工艺设计和施工安全。为此,基于钻采、压裂和套管射孔中常见的喷射孔结构压降计算公式,分析了影响喷射孔压降计算的主要因素,采用数值模拟方法,得出了圆锥、圆弧带圆柱出口的喷射孔结构流量系数计算公式,并考虑流体物性对流量系数的影响,给出了流量系数的统一计算公式。经实验和数值仿真计算,验证了该流量系数公式的可靠性,为石油钻采工程中喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构的压降计算提供了理论依据。 展开更多
关键词 喷嘴 压降 流量系数 数值仿真
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基于数值计算方法的换热器管板等效方法研究 预览 被引量:1
19
作者 丁宇奇 戴希明 +3 位作者 戴子威 周辉宇 吕涛 《化工机械》 CAS 2017年第6期710-716,共7页
换热器管板等效方法影响到管板受力变形计算的准确性。以管壳式换热器为例,分别建立了开孔管板结构、共用节点的实心管板结构和主从节点绑定的实心管板结构有限元模型。采用数值计算方法,对管板的应力和变形进行了分析。有限元计算结果... 换热器管板等效方法影响到管板受力变形计算的准确性。以管壳式换热器为例,分别建立了开孔管板结构、共用节点的实心管板结构和主从节点绑定的实心管板结构有限元模型。采用数值计算方法,对管板的应力和变形进行了分析。有限元计算结果表明:采用主从节点绑定的实心管板结构与开孔管板结构变形最大相对误差为8.4%、孔边应力相对误差超过60%,说明主从节点绑定的实心管板结构仅可准确描述管板的变形。通过对比分析主从节点绑定的实心管板结构与开孔管板结构开孔区域应力分布,得到开孔边缘的应力集中系数为约3,开孔中部的应力集中系数约为2。 展开更多
关键词 换热器 管板 数值计算 主从节点绑定 应力集中系数
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分层压裂管柱冲蚀特性数值模拟与实验分析 预览 被引量:9
20
作者 丁宇奇 兰乘宇 +2 位作者 迟云萍 董春鹏 《石油钻采工艺》 CSCD 北大核心 2017年第2期231-236,共6页
水力分层压裂技术由于施工排量大、携砂量大、管柱工具井下工作时间长,导致压裂管柱工具部件冲蚀严重。为了研究井下压裂工具冲蚀规律,有针对性分析了井下压裂部件的3种易冲蚀结构:轴向键结构、径向开孔结构和变径结构。采用CFX流场... 水力分层压裂技术由于施工排量大、携砂量大、管柱工具井下工作时间长,导致压裂管柱工具部件冲蚀严重。为了研究井下压裂工具冲蚀规律,有针对性分析了井下压裂部件的3种易冲蚀结构:轴向键结构、径向开孔结构和变径结构。采用CFX流场仿真模拟软件,研究了混砂液在易冲蚀结构位置的流场分布,总结出混砂液对易冲蚀结构的冲蚀磨损规律,并通过井下易冲蚀部件实验对有限元计算结果进行了验证。研究表明,键尖冲蚀率随轴向键的键尖形状由大到小变化顺序为:键尖角度60°、90°、45°、180°(键尖圆形)、30°,且键尖部位冲蚀率明显大于键尾冲蚀率;方形出砂口比圆形出砂口抗冲蚀能力强;缩径结构变径比越小冲蚀影响越明显,扩径结构的冲蚀影响可忽略;室内实验结果与有限元计算结果的最大相对误差为10.9%,说明了数值模拟结果的准确性。研究结果为分层压裂工具结构与管柱组合设计提供了理论和施工依据。 展开更多
关键词 压裂管柱 冲蚀 数值模拟 轴向键结构 径向开孔结构 变径结构
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