求解带线性边界条件的抛物型方程组的数值解法

研究了一类含中非线非线性反应扩散方程组的数值解法，把上下解方法应用到相应有限差分系统上，得到两个迭代序列。可以证明，当反应项以及边界条件为拟单调函数时，这两个序列均单调收敛到差分系统的唯一解，并且，当网格结点的间距趋于０时，该解收敛到相应微分方程组的解。     

交叉并行管道阴极保护干扰数值模拟

针对国内某油气管道存在的阴极保护干扰问题现状,开展检测分析并确定其阴极保护干扰特点。依据埋地管道参数和阴极保护系统工作参数,完成了对应的干扰现场数值模拟分析,结果表明：现场检测数据不能全面反映干扰电位的分布规律,现场检测阴极保护干扰时,必须采用密间隔电位测量技术（CloseIntervalPotentialSurvey,CIPS）,必要时借助数值模拟技术辅助分析。为了预先了解对应治理方案的治理效果,利用数值模拟技术对治理方案进行预评估,结果显示治理方案可以消除该处管道的阴极保护干扰影响,同时对治理方案的合理性进行了讨论。借助数值模拟技术对管道阴极保护干扰进行分析的做法,可以为解决类似工程问题提供借鉴。（图7,参12）     

求解带非线性边界条件的抛物型方程组的数值解法

研究了一类含有非线性边界条件的非线性反应扩散方程组的数值解法。把上下解方法应用到相应有限差分系统上, 得到两个迭代序列。可以证明, 当反应项以及边界条件为拟单调函数时, 这两个序列均单调收敛到差分系统的唯一解, 并且, 当网格结点的间距趋于0 时,该解收敛到相应微分方程组的解。     

海底管道腐蚀缺陷处阴极保护数值模拟

海底管道表面很容易因为腐蚀形成缺陷点,具有深度大、传播快且检测困难的特点,对管道安全运行产生很大隐患。通过数值模拟方法研究了X80海底管道钢表面存在腐蚀缺陷时缺陷点内部对阴极保护产生的屏蔽作用,利用有限元方法模拟缺陷处的局部电位和阳极/阴极反应电流密度。结果表明:在腐蚀缺陷处阴极保护电流被部分屏蔽,特别是在缺陷的底部位置;缺陷处对阴极保护的屏蔽作用随着缺陷深度的增加和宽度的减小而越来越强。研究结果可为现场海底管道腐蚀状况和剩余寿命的评估提供指导。     

周期性边界条件下管道传热规律数值研究

采用有限体积法对周期性地表温度边界条件下埋地管道传热规律进行了数值模拟,对比分析了有、无保温层对埋地管道传热规律的影响;分析了保温层导热系数、土壤导热系数、土壤比热容及地表温度波动参数等因素对土壤平均温度及管壁平均热流密度变化的影响.研究表明,保温层、土壤的导热系数及比热容的增加均有利于埋地管道的保温,此外,比热容对时均传热状况无影响;地表温度波振幅及频率的变化对管壁平均热流密度的振幅具有一定的影响,但不影响管壁时均热流密度.     

数值模拟在管道和站场阴极保护中的应用

采用边界元数值模拟软件BEASYCP对管道干线和站场储罐库区的阴极保护进行模拟计算,研究了均压线跨接对并行管道阴极保护的影响,以及深井阳极和近网状阳极对储罐外底板电位分布的影响,并对近网状阳极保护罐底的通断电位IR降和接地分流效应进行了分析.研究表明:先期建设管道的站间距、末端保护电位及后期建设管道的涂层电阻率是影响并...     

试片断电法在管道阴极保护中的应用

应用试片断电法对管道开展3次管道阴极保护有效性评价试验,并将检测结果与恒电位仪瞬时同步中断法测量的断电电位进行对比.结果表明:对于不同的管道涂层类型、涂层状况及测量点位置,测试结果呈现不同的规律.采用静电场理论探讨了基于极化试片的辅助试片断电法测得的断电电位的真实意义,结果表明:对于特定面积的极化试片,测量的断电电位介于管/地通电电位和试片自然电位之间;特定大小电极面积的试片无法适用于所有条件下的测量,电极面积需根据管道涂层类型、涂层状况及测量点位置进行调整,通过数值模拟对试片断电法测量断电电位的基本规律进行计算验证.有关结论也适用于极化探头断电法.     

东黄复线的阴极保护问题

阴极保护系统对管道的防腐起着重要作用。分析了东黄复线阴极保护系统存在的问题。通过对东营出站段管道,丈岭站东段管道及潍坊段管道的阴极保护电位的检测及调查,指出阴极保护率下降的主要原因是：地下金属管道搭接点难以保证管道间允许的相对净空距离,施工时又未对管道交叉点做很好的绝缘处理,使防腐层逐渐破损;施工质量较差,使防腐层严重劣化,有些管段阴极保护站的电源采用太阳能电源与交流电同步,而交流电源一直得不到解     

一类带有非线性边界条件和Hardy项的凸凹非线性问题

通过对偶喷泉定理,证明了当参数λ很小且1< q< 2 < p ≤ 2*=2N/N-2,0 ≤μ≤μ*时,方程-△u+u-μu/｜χ｜2=｜u｜p-2 u∈Ω、{0}δu/δv=λ｜u｜q-2u u∈δΩ有无穷多个解.     

埋地并行管道温度场模拟的边界条件

冷热管道并行敷设,将在管道及其周围土壤形成特殊的温度场.探讨了并行管道传热数值模拟过程中合理的传热计算边界条件,结果表明:对于埋地并行管道温度场,当计算区域足够大时,左右边界采用第一类边界条件和第二类边界条件的计算结果相同;采用第一类边界条件的计算结果偏大,而采用第二边界条件的计算结果偏小,在深度方向计算区域小于10倍管径的情况下,差别较明显;计算区域横向尺寸不应小于管道直径的20倍,而深度(纵向)方向的尺寸不应小于管径的10倍.研究结论可为管道工程设计和运行方案优化提供借鉴.(图7,参6)     

用分流法解决单侧管道保护电位偏低的问题

针对秦京输油管道大兴站进站方向管道阴极保护不足而出站方向管道阴极保护电位整体偏高的问题,进行了现场调查和原因分析。指出进出站管道防腐层差异和阴极保护进出站通电点连接电缆电阻差异导致进出站管道阴极保护电流分配不均匀,是问题产生的主要原因。对3种解决方案进行了试验研究,结果表明:改变阴极保护回路电阻,对阴极保护输出进行合理分流,可以使进出站两个方向的管道均得到有效保护。根据计算,在其它条件不变的情况下,减小进站电缆电阻,可提高进站方向管道电位;增大出站电缆电阻,可增大进站方向管道电流并保持出站方向管道电流不变。该方法虽然能暂时提高阴极保护电位,平衡阴极保护的输出,但增大了阴极保护的输出电流,因此,对于防腐层质量较差的管道,不能从根本上解决问题,应尽快安排大修。     

低温液化天然气膨胀机非定常数值模拟

为了研究低温膨胀机的压力脉动特性,采用数值模拟方法对膨胀机水力模型进行数值模拟。首先通过定常数值模拟得到膨胀机的外特性,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模拟结果的精确度,然后以定常数值模拟结果为基础进行非定常数值模拟,得到导叶与转轮内不同监测点的时域图,并通过快速傅里叶变换得到监测点的频域图。结果表明:转轮内监测点主频与导叶叶片数对流体的影响一致,导叶内监测点主频与转轮叶片数对流体的影响一致。监测点主频的幅值与监测点的位置相关,当监测点靠近导叶与转轮之间的无叶区时,幅值更大;与无叶区距离越远,幅值越小,受到导叶与转轮之间动静干涉的影响越小。研究结果可为低温膨胀机的设计提供参考。(图9,表1,参21)     

边梁效应的数值模拟

应用数值方法模拟了边梁的效应 ,给出了一个边梁的弯曲刚度与扭转刚度的配置公式 ,从而消除了板的挠度、弯矩、剪力等随边梁刚度的增大而增大的不合理现象 ,并对忽略边梁的抗扭能力所导致的误差进行了定量研究。     

茶园风力除虫机通风管道三维数值模拟

为改进和优化茶园风力除虫机通风管道的结构,结合流体力学雷诺时均N–S方程、 Simple流场求解算法、к–ε湍流模型,利用Fluent软件对茶园风力除虫机通风管道进行了数值模拟计算,得到了风量为16 m3/min的中亚风机在空载状态下通风管道内部流场的特征.通过数值模拟计算分析,两进风口由相距400 mm缩短至280 mm时,出风口风速分布较均匀     

仿生鱿鱼流体形态建模与数值模拟

随着人工智能与科技手段的逐步发展与提升,鱼类形态特征的研究与鱼类游动减阻机制对于仿生机器鱼设计与复杂游动行为至关重要。本文以茎柔鱼为研究对象,通过对茎柔鱼样本进行视觉图像采集,利用计算机视觉技术提取生物样本形态特征,根据生物特征长度建立生物形态外轮廓方程与三维简化模型,采用数值模拟与四面体非结构网格的方法,计算分析仿生鱿鱼在高速游动过程中的流场特性。分析表明：基于轮廓方程的仿生鱿鱼简化模型在高速游动时具有较低的游行阻力,速度达13.89m/s且俯仰角度在±30°内,其阻力系数在0.0004~0.0011之间,揭示了生物游动时其形态在减阻机制中的重要性;鱿鱼在高速游动时该种姿态为其完成俯仰、转向等奠定了流体形态基础。因此基于生物形态的外轮廓特征与计算流体力学方法为仿生鱿鱼进一步的设计与研究提供了参考依据。     

含水疏松砂岩隧洞冻结施工三维数值模拟

甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#引水隧洞出口,采用冻结施工法成功穿越了含水疏松砂岩地层.应用大型有限元软件ANSYS,对冻结施工过程进行了三维数值模拟,分析了隧洞开挖过程中冻土帷幕的位移和应力分布情况,并提出了在施工过程中的一些安全保障措施,以便准确地掌握冻土温度的变化及冻土帷幕厚度发展状况,从而确定最优的开挖时间.分析结果及工程实践表明:最大拉、压、剪应力计算值分别为3.02、0.15和0.97Mpa,计算值相对于设计值的安全系数分别为13、1.9和1.5,并确定了其极值发生位置.同时也表明利用冻结施工法穿越含水疏松砂岩地层隧洞是合理的,研究结果可为引洮供水一期工程总干渠7#引水隧洞出口冻结施工提供理论支持,同时也为类似工程提供参考.