大型往复压缩机管路振动分析与优化北大核心CSCD

为保证往复式页岩气压缩机管路的运行安全,以振动最为剧烈的二级排气管路为研究对象,基于平面波动理论和振动理论,开展了管路气流脉动分布规律和管路振动特性研究,锁定了管路气流脉动超标区域与振幅超标部位。开展了管路关键部位的振动测试,结果表明,管路振幅超标,试验与仿真结果的振动峰值频率、振幅吻合度高,验证了仿真模型与结果的准确性。综合试验与仿真结果,分析得出管路气流脉动超标是诱发管路振动超标的主要原因。针对管路振动超标问题,开展了孔板孔径比正交试验和管路结构优化设计,优化后管路的气流脉动和振幅得到了明显改善,且均在API 618标准许用值范围内,降低了管路结构破坏风险,提高了压缩机组的可靠性和安全性。     

孔板及缓冲罐对管内气流脉动影响实验研究

孔板与缓冲罐均是通过消减气流脉动对振动起到一定抑制作用的装置,且二者常常组合使用。孔板的安装位置及缓冲罐的容积大小均对气流脉动有很大影响,然而相关研究却未见报道。鉴于此,本文对孔板安装在缓冲罐前、缓冲罐后、前后同时安装三种不同工况及两种不同容积大小的缓冲罐对气流脉动的影响分别进行了实验研究,研究结果表明:在缓冲罐后添加孔板对气流脉动的抑制作用总体效果最好,在缓冲罐前添加孔板则可以使缓冲罐后的管路气流脉动明显降低,而缓冲罐前后均加孔板与只在缓冲罐前添加孔板的作用效果相同;缓冲罐对压力脉动的影响相比孔板更加显著,其容积是决定作用效果的关键因素,而最小容积依据API-618给出的公式确定或利用Bentley PULS软件进行模拟计算较为合理。     

光催化氧化VOCs净化设备结构优化与数值模拟

采用计算流体力学方法对光催化氧化VOCs处理设备三维模型进行模拟,考察了设备结构优化前后入口管路气相组分混合程度以及反应室内部气流分配效果。结果表明,现场实验数据与模拟结果高度吻合,最大相对误差为14.6%,模型可靠;原处理设备入口管路监测面浓度梯度较大,速度均方根值高达0.96,反应室空间流线紊乱,速度梯度为1.8 m/s,脉动压强为1.5 kPa;入口管路替换为Kenics型静态混合器监测面组分浓度基本保持为定值,混合效果较好;反应室进气口加入旋流器,监测面速度梯度减小为0.1 m/s,压强保持在5 kPa,有效改善了气流分配的均匀性。     

汽车后排座椅侧气囊仿真系统参数优化研究

为提升侧面碰撞中后排乘员胸腹部保护效果,在国内某款汽车原有侧面碰撞系统模型基础上,构建后排座椅侧气囊(RSAB)仿真试验模型,通过各项零部件试验与气囊模型对标后导入侧面碰撞系统试验模型;分析RSAB及气帘对后排被试的保护性能,针对胸腹部损伤防护优化侧面气囊相关参数,设计正交试验,运用极差分析法,得出最优参数组合,并对比优化前后结果与实车试验数据,验证优化方案的有效性与可行性。研究结果表明:通过选取关键参数,结合正交试验设计和极差分析法,对胸部气囊的泄气孔直径、位置以及点火时刻进行参数匹配优化,得到座椅侧气囊防护最优参数组合为泄气孔位置在上方、点火时刻为5 ms、泄气孔直径为25 mm,胸腹部压缩量可分别降低21.29%和18.93%。     

电除尘器分布板孔形对气流分布影响的仿真研究

针对不同气流分布板孔形,采用欧拉-拉格朗日多相流模型,应用CFX软件对电除尘器内部流场进行数值模拟计算,获得气流分布板孔形对气流均匀性影响的关系规律。仿真结果表明,孔形为方形的气流分布板能获得较佳的气流分布均匀性。     

孔板管路对磁力泵工作的安全保护

磁力泵作为石化流程用无泄漏泵 ,由于自身结构的原因 ,必须保证泵输送流量不小于最小热流量。另一方面 ,泵输送流量也不能大于允许最大流量。否则都将造成磁力泵的损坏 ,引起事故。笔者提出在磁力泵管路系统增设辅助管路并安装最小流量孔板和主管线安装允许最大流量孔板即可同时解决上述两方面问题 ,进行泵系统性能曲线合成分析 ,并通过磁力泵实例 ,给出了最小热流量孔板和允许最大流量孔板的设计方法。这一技术用于重要的石化流程装置具有实际意义。     

湿式电除尘器流场数值模拟及验证

利用计算机流场模拟的方法探讨增加气流分布板对湿式电除尘器气流分布的影响;利用实际流场测试与计算机模拟对比的方法,探索了选用的k-ε湍流模型应用于湿式电除尘器中的可靠性与准确性。结果表明,试验实测与计算机模拟具有一致性,设计的气流分布板具有良好的气流分布性,可为工程应用提供精确的设计依据。     

配对进近保护区的优化研究

进近航空器采用配对进近的方式可以提高近距平行跑道进近着陆容量。针对配对进近过程中配对前机错误侵入后机航向道的情况与航空器转弯过程相似，根据前机的转弯角度、转弯半径等参数，构建了基于风螺旋的安全前界优化模型，来解决安全前界求解繁琐的问题。通过引入配对参考点对安全后界模型进行优化，解决了安全后界求解范围过大的问题。最后用不同机型数据对上述模型进行仿真，计算了不同机型配对情况下的安全前界与安全后界。仿真结果表明：优化后的安全前界在计算过程上更加简便；优化后的安全后界为3 119 m,相对于其他参考文献数值更小，达到了优化的目的。该方法可以使配对进近方式下配对两机保护区的安全前界计算更简便，且能优化保护区安全后界。     

沥青烟电除尘器本体气流分布数值仿真研究

为了保证沥青烟电除尘器的捕集效率,优化其本体结构设计,明确其气流均布板的布置是否合理,对其本体内的气流状态做了三维数值仿真研究。首先建立了k-ε双方程模型,然后在ANSYS平台中用有限体积法对气流空间进行网格划分,最后用解压力耦合方程的半隐式算法进行仿真计算。仿真结果显示,除尘器本体内气流分布正常,说明设计的沥青烟电除尘器本体结构合理,为进一步优化其本体结构提供了依据,也为其在较高除尘效率下运行提供了帮助。     

环境噪声与振动北京市重点实验室微穿孔板吸声结构的研究进展

正微穿孔板吸声结构由金属或其他材料的薄板,穿以孔径小于1mm的微孔,再加上板后的空腔组成,具有清洁、无污染、耐高温、耐腐蚀、能承受高速气流冲击的特点,是一种高声阻、低声质量的共振吸声体,具有良好的吸声特性。环境噪声与振动北京市重点实验室长期从事微穿孔板吸声材料方面的理论和实验研究。为了更好的了解各种材料的吸声性能,实验室针对多种吸声材料,包括吸声穿孔板、微穿孔板、无纺布、吸声     

基于改进粒子群算法的儿童防护系统优化

为保障儿童乘车安全，采用改进多目标粒子群算法优化儿童约束防护系统。首先，开展40%偏置碰撞的台车试验，验证儿童座椅台车试验仿真模型的有效性，建立儿童安全气囊模型；然后，建立防护系统参数与儿童头部、胸部损伤指标的二阶响应曲面模型，融合遗传算法的交叉变异和精英保留策略，提出改进的多目标粒子群算法，并验证改进算法的有效性；最后，利用多目标模糊优选决策算法获得系统设计参数的最优值，结合台车试验仿真模型，验证优化模型及算法的有效性。结果表明：模型的最优值兼顾对儿童头部和胸部的防护；遗传算法和粒子群算法的融合算法，可提高模型的收敛速度。     

高速磁浮铁路轨道梁振动分析及控制研究

磁浮车辆系统动力学的研究 ,直接影响到磁浮列车安全行车、运行平稳性、线路设计及系统造价。以德国Transrapid高速磁浮铁路系统为基础 ,笔者采用动力有限元和耦合振动理论 ,建立了高速磁浮车辆 -轨道梁动力学模型 ,通过仿真计算后 ,得到了系统动力响应特征 ,为磁浮车辆平稳运行及高架线路优化设计 ,提供了理论依据。在此基础上 ,为保证运行安全 ,又对轨道梁设计提出了建议并给出了降低振动的措施。     

基于优化IGA-ELM模型的爆破振动特征参量预测研究

为有效预测露天矿爆破振动特征参量,建立基于组合赋权的免疫遗传算法(IGA)优化极限学习机(ELM)预测模型。建立该模型之前,根据爆破振动影响因素确定输入层参数,根据爆破安全规程判据确定输出层参数;然后,应用调和平均数概念整合模糊层次分析法(FAHP)所得主观权重和熵权法所得客观权重,量化输入层参数权重;其次,针对现有ELM输入层权值、隐含层偏差的选择问题,引入IGA对其进行优化选择,并通过逐步增减法探究ELM隐含层最优节点数。该模型曾被应用于某露天矿。研究结果表明:用所构建优化IGA-ELM模型能够更准确地预测露天矿爆破振动特征参量,且所得均方误差、决定系数、仿真误差明显优于其他模型。     

冲击载荷作用下煤岩孔隙演化特征试验研究

为研究冲击载荷作用下煤岩的孔隙与裂隙演化特征,以贵州马场矿的突出煤岩为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统、核磁共振(NMR)试验系统和扫描电镜(SEM)试验系统对不同冲击载荷作用下的煤岩孔隙与裂隙的演化特征进行试验研究,分析煤岩在冲击载荷的作用下的孔隙、裂隙的演化规律与煤岩冲击对煤与瓦斯突出的影响。研究表明:随着冲击气压的增加,煤岩的微小孔峰值信号量与孔径占比先增大后减小,孔隙与裂隙的连通性增强,中大孔峰值孔径占比先减小后增大;马场矿煤样微小孔的孔喉分布占总孔喉的38. 85%～56. 14%,中大孔的孔喉分布占总孔喉的43. 86%～61. 15%;在冲击载荷作用下,煤体中孔隙与裂隙演化是以孔隙扩展、裂隙扩张与延伸和次生裂隙的产生等形式进行的,冲击载荷增强了孔隙与裂隙的连通性,瓦斯的吸附/解吸平衡被打破,瓦斯压力升高,煤体中产生了应力集中和能量积聚,使得煤与瓦斯突出发生的可能大大增加。     

烟气消白烟道导流板CFD数值模拟流场设计

Fluent是一款常用CFD软件,在烟气消白工程设计烟道系统过程中增设导流板,采用CFD数值模拟,能优化换热器进口处烟气流场分布,该文通过比较烟道系统中有、无设置导流板流场模拟分析,得出两种不同流场模拟结果,优化后的换热器进口流场不均匀系数为0.085(优化前为0.346),较优化前改善明显,优化后换热器进口处的流场分...     

基于IWOA-PNN模型的管道焊缝腐蚀剩余强度预测

针对管道焊缝腐蚀问题构建基于改进鲸鱼优化算法(Improved Whale Optimization Algorithm, IWOA)的概率神经网络(Probabilistic Neural Network, PNN)剩余强度预测模型。首先，通过种群初始化、非线性收敛因子和惯性权重因子提高鲸鱼优化算法的寻优速度和精度；然后，利用IWOA算法优化PNN的光滑因子，构建IWOA-PNN预测模型；最后，以水压爆破试验数据为基础，使用MATLAB软件进行仿真试验，并与另外2个模型进行对比分析。结果表明：IWOA-PNN模型的E_RMS为0.633 1,E_AR为2.19%,R²为0.954 6,均优于PNN和鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)-PNN模型；IWOA-PNN模型与传统模型相比误差更小，能够更为准确地预测焊缝腐蚀后剩余强度，为管道的维修和更换提供参考。     

袋式除尘器喷吹管的气流均匀性研究

针对袋式除尘器喷吹气流不均匀性的问题,利用CFD数值模拟建立含有不同结构参数的喷吹管气流分布模型,通过正交试验方法,选取了喷吹管管径D,喷嘴孔径d,喷嘴个数N,喷嘴间距L及喷嘴长度H为主要因素,选取L25（56）正交表得到25组方案,用方差分析法找到了影响喷吹气流不均匀性的主要因素,并采用流量修正和重复迭代的方法对喷嘴孔径进行优化设计,获得较好的气流量分布,为喷吹管设计提供了参考;对修正后的喷吹管,得到不同入口流量下的喷吹管气流不均匀的变化情况。     

校车儿童乘员约束系统的参数优化研究

为预防校车正面碰撞对儿童乘员的伤害,有必要分析和优化校车儿童乘员约束系统(CRS)参数。首先利用多刚体动力学分析软件(MADYMO),建立包括地板、前后排座椅、安全带与6岁儿童假人在内的校车乘员正面碰撞仿真模型。根据某型客车实车试验结果,验证模型的有效性。通过分析CRS参数的灵敏度,确定主要影响参数。采用正交试验的设计方法进行主要影响参数的正交优化;应用极差分析方法,得到一组最佳水平组合数据;对改进后的模型进行仿真计算,并与原模型比较。结果表明,经过优化的CRS能使6岁乘员的头部和胸部伤害指标都下降20%左右,并使伤害曲线变得更加平缓。     

矿井通风风量测量及误差补偿的仿真研究

为解决风速法测风量时因搭建支架使巷道内风流发生变化,造成较大测量误差,影响对矿井通风安全评价的准确性问题,以拱形巷道为例,首先用改进的切贝切夫横向型线方法确定测风点及传感器安装位置;然后,建立巷道仿真模型,通过仿真分析支架对风流分布的影响,得到测风断面处风速分布云图、测试线上的速度散点图及测风点风速值,并采用曲线拟合法由仿真数据得到风速误差补偿方程,以此修正风量测量值;最后,通过试验验证仿真分析结果和误差补偿方程。研究表明:搭建支架使各测点风速值增大,风量相对误差达到6.5%~6.8%,通过误差补偿后下降至0.5%~0.6%。     

基于FDS的天然气集气站分离器喷射火特性仿真研究

天然气集气站火灾事故对集气站安全生产构成严重威胁,研究集气站内关键设备泄漏引发的火灾特性具有重要意义.基于大涡模拟(Large Eddy Simulation)数值方法,针对分离器内介质成分、相态等参数特殊性,采用火灾动力学模拟软件FDS建立集气站卧式气液分离器喷射火模型,对分离器典型泄漏孔径下的喷射火进行数值仿真,研究其火焰几何特性、火场温度及热辐射特性.结果表明,随分离器泄漏孔径的增大,喷射火火焰长度及火焰最大宽度也相应增大.大、小两泄漏孔径的喷射火在充分燃烧区域火焰最高温度分别为1 525 ℃和1 065 ℃.大孔径泄漏的喷射火热辐射值明显高于小孔径,并由于湍流浓度脉动的作用导致热辐射值波动较大,喷射火火焰轴向对称面与相距1.5 m的侧平面上测点热辐射峰值之比与泄漏孔径成正比.根据模拟结果,定量分析了两泄漏孔径下喷射火的危险距离,并提出相应的事故控制措施.