【摘 要】
:
多柱体结构在实际工程中十分常见,如桥墩和海洋中的输油管道等。在深海油气开采过程中,考虑到技术需要和经济成本,会在主管线附近铺设直径较小的辅助管线,并通过夹钳将其固定在主管线上,辅助管线会对主管线周围的流场产生影响,改变其受力特性。当流体通过该结构时,会产生交替脱落的旋涡,主管线的受力发生改变,甚至产生涡激振动而破坏。在研究该类结构的绕流问题时,均可将其简化成多柱体结构。本文利用商业软件FLUENT
论文部分内容阅读
多柱体结构在实际工程中十分常见,如桥墩和海洋中的输油管道等。在深海油气开采过程中,考虑到技术需要和经济成本,会在主管线附近铺设直径较小的辅助管线,并通过夹钳将其固定在主管线上,辅助管线会对主管线周围的流场产生影响,改变其受力特性。当流体通过该结构时,会产生交替脱落的旋涡,主管线的受力发生改变,甚至产生涡激振动而破坏。在研究该类结构的绕流问题时,均可将其简化成多柱体结构。本文利用商业软件FLUENT详细分析了附属圆柱对主圆柱受力和结构流场特性的影响。其中主圆柱的直径D=1,附属圆柱直径d=0.25D,两圆柱中心间距G=D,两圆柱中心连线与来流方向的夹角为θ,其变化范围为0°~180°,Re分别取200和600。本文通过35个实验工况对不等直径双柱体结构的绕流问题进行了研究分析。主要研究成果如下:(1)附属圆柱对主圆柱受力、旋涡脱落和周围的流场特性都有较大的影响。在附属圆柱位置变化的过程中阻力系数时均值CDmean和升力系数均方根值CLrms存在相似的变化规律,而这恰与St的变化规律相反。(2)根据研究结果将不等直径双柱体结构尾涡形态分为六类:标准的卡门涡街、偏斜的单排卡门涡街I、偏斜的单排卡门涡街II、偏斜的单排卡门涡街III、耦合的单排卡门涡街和双排涡街模式。(3)在Re=200、θ=135°时,主圆柱会因受到持续的净升力作用而遭到破坏。(4)在低雷诺数下(Re≤600),对于本研究中的不等直径双柱体结构来说,我们在尾迹区域观测到了双排涡街,但却未出现双稳态现象。本文通过数值模拟的方法对不等直径双柱体结构进行了详细研究,清晰形象的展现了流场中的流速、压强和涡量的分布。相较于传统的实验方法,本文所采用的方法更准确、高效、经济。研究成果不仅是对相关研究的有效补充,也为以后同类问题的研究提供借鉴。此外,本文给出了各工况下主圆柱的旋涡脱落频率,为研究柱体结构流激振动提供了相应的理论支撑。总的来说,本研究不仅具有重要的理论价值,而且具有很强的实用意义。
其他文献
压裂管汇作为油气开采和输送作业中最重要的施工部件,主要承担向地下油层输送高粘度酸化压裂液的艰巨任务。伴随高压条件下的长时间使用,压裂管汇内部复杂的酸性流体及其携带的固体颗粒会对管道内壁造成一定程度的冲蚀磨损,进而累积形成腐蚀缺陷,最终可能导致压裂管汇因不可逆损伤而发生失效爆裂,引发严重安全事故。为了能够实时监测油气井压裂管汇的腐蚀损伤情况,保障管汇安全服役的同时最大限度地延长其使用寿命,本文着重开
天然气(Natural Gas)作为一种清洁燃料,具有热值高、无污染的特点,被广泛应用于化工生产、民用采暖等行业。经过加压液化后得到的液化天然气(Liquefied Natural Gas)适用于海运运输且回收率较高,接入燃气管网前需进行加热再气化。随着天然气在我国能源结构中所占比例的增加,对相应气化设备的研究有助于保证天然气供应链的稳定,浸没燃烧式气化器(Submerged Combustion
煤热解过程中,交联反应的发生会影响煤内芳簇的连接状况,进而影响产物分布。但是,交联反应多是伴随着侧链结构的裂解发生的,自由基作用关系复杂。在煤化学渗透热解(CPD)模型中没有建立完整的交联反应动力学特性描述方法,导致模型在慢速热解条件下对产物产率的预测值与实验值偏差较大。利用不稳定桥链相比于侧链反应活性大、裂解快的特点,制备活性桥链裂解较为完全、侧链含量较多的半焦,对半焦进行二次热解,可以有针对性
天然气水合物能源储量巨大,能量密度高,分解后只产生水和甲烷,是一种清洁高效的能源。天然气水合物赋存需要必要的稳定条件,因此天然气水合物资源往往埋藏在多年冻土区和深海沉积物中,与其他常规化石燃料相比,天然气水合物的开采更加复杂。低渗透率水合物储层水合物产气速率慢,压力传递缓慢,提高水合物储层的渗透率是提高水合物分解效率的关键。针对南海含水合物沉积物特性,进行含水合物海洋沉积物分解研究,对我国南海水合
随着油气资源的日益短缺,我国不断推进海洋油气资源的发展。在海洋油气资源开采过程中,水下生产系统是必不可缺少的组成部分之一,而在实际工程中用于保护水下生产系统的水下沉箱基础一旦发生过大沉降变形,将引起管汇及沉箱跨接管、海底管线、脐带缆等发生断裂,从而酿成重大工程事故,故针对水下保护沉箱的沉降预测及关键影响因素分析研究具有重要的工程价值。本文利用离心机模型试验模拟水下沉箱基础自开挖到基础放置的实际施工
以"宁杞7号"为试材,在枸杞种植方式、田间管理条件均相同的情况下,采用7个不同盐浓度微咸水对枸杞进行灌溉,以当地地下水灌溉为对照,研究了不同盐浓度微咸水对枸杞实施灌溉后枸杞果实表型性状、有效成分、土壤电导率和pH的变化,以期了解不同盐浓度微咸水灌溉对枸杞品质的影响。结果表明:微咸水灌溉对枸杞果实表型性状的影响不显著;微咸水滴灌对枸杞品质有正向影响,适量浓度的微咸水灌溉可以在一定程度上增加枸杞总糖、
内蒙古大青山国家级自然保护区红召九龙湾旅游区是以一条山沟为依托,主要展示森林生态系统、自然山水风光,以登山步道、索道、漂流、玻璃栈道、儿童游乐场、农家乐等项目设施吸引游客。经营控制面积20万亩,预计投资10亿元,目前已初见规模,具备了集吃、住、行、游、娱、购为一体的初步接待能力。红召九龙湾旅游景区,2013—2019年累计总收入达到2360万元,接待游客120万人(次),社会
石油对于世界各国的战略意义非凡。为应对可能面临的石油危机,浆态床重油加氢催化裂化这一技术便应运而生且极具前景。在浆态床重油加氢催化裂化技术中,加热炉作为其重要工艺部分,易出现安全隐患。本课题借助Ansys workbench等数值模拟工具,针对浆态床加氢加热炉工作过程进行模拟分析,重点研究工作过程中的加热炉炉管(材质TP347H)的安全性能,经过绘制平面图、制作三维立体模型,先后对加热炉对流室内、
天然气水合物是一种广泛分布在深海中的新型清洁能源。传统水合物开采方法有很多,针对南海天然气水合物储层特性,周守为院士提出了固态流化开采法,其核心思想是将水合物储层破碎后注入海水使其流化,通过管道将浆液运输到工程船进行深度分解。在此过程中,水合物浆液流变特性对管道输运以及堵塞风险评估尤为重要。本文以南海海洋土为材料,制备不同质量分数水泥浆浆液,并在高压流变仪中进行甲烷水合物浆液生成实验。重点研究了不