气垫式保真筒保压特性的参数影响分析

介绍配套了气垫式保真筒的深海天然气水合物采样器的结构及其工作原理,同时为提升气垫式保真筒的保压性能,基于压降模型仿真分析了关键参数(预充压力、气腔长度、筒体长度、筒体内径和筒体壁厚)对采样终了筒内压降的影响。仿真研究结果表明:预充压力、气腔长度和筒体壁厚对气垫式保真筒的保压性能影响较大,且取值越大保压效果越好;筒体长度、筒体内径与筒内压降正相关且对其影响较小;同时综合保真筒的整体性能来讲,提高预充压力和增加气腔长度是提高气垫式保真筒的保压性能可选的有效方式。     

深弹发射装置高温抗腐蚀隐身涂层研究

高温抗腐蚀隐身涂层应用于深弹发射装置,具有深弹发射时耐高温、抗腐蚀、隐身性能较高的优点.为全面提高传统火箭深弹的隐身效果,其主要技术瓶颈是突破在高温尾焰工作环境下深弹发射装置有效提高隐身性能.针对该技术瓶颈,提出了一种吸波复合材料.通过对该方案的理论研究和仿真理论模型的计算表明:采用吸波复合材料满足深弹发射装置的隐身性...     

含腐蚀缺陷高强钢厚壁管道压溃压力预测方法

腐蚀是管道常见的缺陷形式之一,会极大降低管道的压溃压力,同时深海环境下高静水外压易引发管道压溃失效,威胁管道的安全运行,因此准确预测管道压溃压力显得尤为重要。采用数值模拟方法研究了含腐蚀缺陷的高强钢厚壁管道压溃失效模式,分析了管材、管道径厚比、腐蚀深度、长度和宽度等参数对高强钢厚壁管道压溃压力的影响规律。分析结果表明:管道径厚比愈大,对厚壁管道的承压能力提升愈显著;腐蚀缺陷的存在对管道压溃压力具有减小作用;随着管道材料等级的提升,压溃压力有明显提高。提出了相应的压溃压力预测公式,为厚壁管道完整性评价提供了参考依据。     

深海管道非线性屈曲理论计算方法

针对深海管道在侧向静水压条件下发生局部屈曲压溃的情况,研究了关于管道前屈曲阶段变形响应和压溃压力的计算方法。假定管道前屈曲阶段发生沿轴向均匀一致的椭圆度变形,建立基于圆环的力学模型,考虑几何大变形和材料的弹塑性本构关系,利用虚功原理建立平衡方程。通过选用合适的位移离散函数对方程组数值离散,并利用牛顿法进行数值求解,得到含椭圆度缺陷的管道截面的变形响应和压溃压力。通过试验、有限元分析和规范对理论计算结果进行了对比验证,证明该方法精度可靠,与事实吻合。最后,计算了初始椭圆度缺陷对不同径厚比管道的压溃压力的影响。     

浮式两级缓冲防撞系统及浮体结构构型研究

以浮式两级缓冲防撞系统为研究对象,介绍其工作原理,利用动力学分析软件LS-DYNA构建了碰撞模型并进行了仿真计算,依据仿真结果完成了以阻尼索组与浮体结构构型为主要内容的防撞系统设计。研究确定了阻尼索组的布置位置、材料及数量,为浮体内部结构构型设计了7种比选方案,分别对5 000 t船舶撞击浮体前梁和侧梁的动态过程进行了仿真分析,对比了不同方案及不同板梁厚度下的接触力。研究结果表明:浮体内部构造若选用板梁厚度12 mm的方案6设计,则碰撞发生时浮体前梁和侧梁分别可以稳定地提供10.4 MN和7.9 MN的均值力,以及11.5 MN和8.9 MN的峰值力,设计浮体能够满足整体刚度要求,防撞系统符合双保护原则。防撞系统及浮体结构构型设计为下一步全面开展船舶撞击防撞系统后的动力学响应分析奠定了基础。     

天然气水合物保压子取样装置压力特性研究

从海底采集的长柱状保压天然气水合物一般不能被直接分析,需要被切割成小段再转移。保压子取样装置是在天然气水合物保压转移系统的基础上研发的,该装置能够获取任意小尺寸的带压岩心,并将其转移到测试装置中进行原位检测。介绍保压子取样的总体结构和工作原理,并分析系统压力变化的趋势,然后利用AMESim软件对压力维持部分进行仿真,最后通过水合物转移实验,验证保压子取样技术的可行性。重点讨论了蓄能器对于系统压力维持能力的影响,得出预充压力越大蓄能器保压效果越好的结论。     

非定常条件下OWC径向透平冲击式动叶片优化研究

为优化径向透平动叶片的结构型式,有效提高透平工作效率,本文基于Ansys-Fluent软件构建振荡水柱波能发电装置径向冲击式透平的三维瞬态全流域数值模型,通过改变透平动叶片吸力面型式,研究了正弦往复入射气流条件下动叶片厚度差异对透平扭矩、压强等参量的影响及其对透平输入系数、扭矩系数和周期平均效率等非定常性能评价参数的影响。在保证压力面型式不变情况下,研究了5种动叶片厚度分别为7 mm、13 mm、16 mm、19 mm和22 mm的透平在呼气、吸气阶段的非定常工作性能,结果表明：不同动叶片厚度的透平的非定常工作性能存在较大差异,动叶片厚度为13 mm的透平非定常工作性能最优,最大峰值效率可达47.7%。     

底水稠油油藏人工隔层形态及影响因素研究

应用室内实验与数值模拟两种方法,系统地研究了底水稠油油藏人工隔层形态展布及其影响因素.室内物理模拟实验利用人造岩心,定性、定量地分析了不同沉积特征、不同注入隔层介质速度、体积和黏度下隔层形态特征,并应用数值模拟方法,对比验证了室内研究结果.结果表明：不同沉积特征形成的隔层形态有明显区别,针对不同沉积特征地层应采取不同的堵水措施;注入速度越小越好,但考虑到凝胶固结的时间和施工作业可以适当提高注入速度;改变注入凝胶浓度,对隔层形态的影响较大,注入凝胶的浓度越高、黏度越大,纵向上隔层厚度也越大;注入体积越大形成的隔层半径和厚度越大,但整体形态相似.     

基于大直径三轴试验的钙质砂相对破碎率公式修正

钙质砂因特殊的成因,具有不规则形状和复杂孔隙等特征,容易发生颗粒破碎。本文对南海某岛礁天然钙质砂进行等向压缩试验和大直径三轴排水试验,同时测量颗粒相对破碎率,结果表明：钙质砂强度随轴向应变逐渐增大,达到峰值后明显软化,且峰值偏应力随围压增大而增大;颗粒破碎随着剪切逐渐发生,且围压越大破碎程度越大。采用描述颗粒破碎的SIMSAND模型预测排水条件下的三轴剪切试验,通过试验与预测结果的对比,揭示了模型对钙质砂预测的局限性。本文改进了SIMSAND模型,提出了围压不超过1 MPa时的颗粒相对破碎率公式,优化后的公式能更合理地预测峰值应力对应的轴向应变和颗粒破碎程度的演化。     

多层砂土地基扩底桩单桩抗压模型试验及颗粒流模拟研究

利用室内半模试验和颗粒流数值模拟,揭示多层砂土地基扩底桩单桩抗压承载特性及变形特征。结果表明,通过对比分析极限承载力与H_h/D(持力层厚度与扩大头直径之比)的关系可以看出,单桩的抗压极限承载力随H_h/D逐渐增加,当H_h/D超过2.0时,极限承载力基本不再增加,此时的单桩抗压极限承载力稳定在300.01~303.25 N,是H_h/D=0.5时极限承载力(183.83 N)的1.65倍。扩大头下部土体发生局部压缩-剪切破坏,破坏面从扩大头底面边缘向斜下方扩展,在水平方向影响范围达到最大后逐渐向桩内侧收缩;荷载作用越大,地基破坏区域越大,相应的极限抗压承载力也越大;持力层厚度增加,扩大头分担的荷载比例增大,分担的荷载达到稳定需要的桩顶位移也越大,H_h=0.5 D试验扩大头分担的荷载比例稳定时为60%,对应的桩顶位移约为29 mm;桩顶位移达到33 mm后,H_h=1.0~3.0 D试验稳定在63%~65%之间;通过细观颗粒流理论对砂土移动特性的研究发现,持力层厚度从0.5 D增大至2.0 D,破坏面的起始扩展角度从31°增大至42°。数值模拟研究结果与模型试验数据吻合效果良好,证明该方法分析多层砂土地基扩底桩单桩抗压荷载传递机理是可行的。