气液两相流管道流固耦合问题

气液两相流的不稳定流动和管道变形之间的相互作用,极大地改变了流体管道系统的特性,促进了气液两相流管道流固耦合的研究进程。概述了国内外单相输流管道流固耦合研究现状,重点阐述了海洋立管气液两相混输中严重段塞流的流动规律及其流固耦合问题的研究情况,评述了输流管道流固耦合的常用数值计算方法。分析了当前气液两相瞬变流流固耦合研究中存在的问题,展望了其发展前景。     

分布随从力作用下含裂纹输流管道的稳定性

以Pflüger柱模型和普通输流管道模型为基础,建立了在流动流体和分布随从力共同作用下管道的运动微分方程,并采用Galerkin法进行离散.通过传递矩阵法结合边界条件求出模态函数的频率特征值,研究了分布随从力作用下含裂纹输流管道的稳定性.分析了裂纹深度与位置对分布随从力作用下简支输流管道临界流速和失稳形式的影响,数值计算结果表明:简支输流管道裂纹深度越大,裂纹位置与端部距离越远,分布随从力对其稳定性的影响越明显,且其失稳形式也会发生相应变化.     

水平管中油气水三相流动实验研究

长距离油气水三相流管道混输技术,已经成功应用于海洋油田的开发,目前正引入沙漠、滩涂和极地油田的开发。混输技术研究的重要内容是油气水三相流动的规律,包括流动形态、压降和持液率的规律,其成果对多相流混输系统的设计和运行非常重要。综述了90年代以来国外开展水平管中油气水三相流动研究的情况。由于三相流远比两相流复杂,因此研究工作大多是在借鉴两相流成果的基础上进行的,取得了一些有价值的结果,为进一步深入研究奠定了基础。针对国内外的此项研究工作现状,提出了继续开展研究工作的几点建议。     

几何非线性非保守系统弹性动力学两类变量的广义拟变分原理的应用

非线性非保守系统弹性动力学的广义变分原理的研究,是一个相当重要的研究领域。它不仅在有限元素法和其它近似计算方法中得到广泛应用,而且可以方便地求得非线性非保守系统弹性动力学问题的精确解。文章应用几何非线性非保守系统弹性动力学中的第一类两类变量广义拟余能原理,研究了一个典型的非保守动力学系统边值问题的动态特性,并给出同时求解一个典型的几何非线性非保守系统的内力和变形两类变量的计算方法。     

一个金融混沌系统的动力学分析及混沌控制

分析了一个非线性金融混沌系统的复杂动力学及其混沌控制。借助于中心流形和规范形理论获得了系统双曲平衡点和零/双零平衡点的稳定性,并利用分岔理论证明了系统Hopf分岔的存在性。继而引入滑动模块控制方法在非线性金融混沌系统中的应用,研究了系统闭轨分岔问题。最后通过数值模拟,得到系统的动力学特性,证明了该方法的可靠性。     

管道不满流对装船计量的影响

南输成品油管道(抚顺至鲅鱼圈新港)末站油库装船管道经过翻越点后出现不满流管段,影响了末站装船计量的准确性。根据装船管道管路特征及运行工况,结合实际生产数据,对不满流管段运行状态进行了描述,分析了不满流管段对装船差量影响的原因,提出了解决差量问题的具体措施。     

矩形底面扁球面网壳的分岔问题

对曲面为正三角形网格矩形底面扁球面单层网壳,用拟壳法建立非线性动力学方程,在固定夹紧的边界条件下,给出满足边界条件的动态解。通过Galerkin法得到该问题的非线性动力学方程,用Floquent指数方法研究系统的分岔问题,讨论了平衡点(奇点)领域的稳定性问题。并且通过数字仿真绘出了不同平衡点处系统的分岔图,指出系统在动静载荷作用下平衡位置的变化情况。     

系统动力学在玉米种业系统中的应用研究

为了提高玉米种业科学管理与决策水平,针对种业系统多变量、多因子、多风险、非线性等问题,采用系统动力学原理、方法、技术对玉米种业系统进行了仿真实验研究,并开发了为玉米种业决策领导层进行决策的决策支持系统.     

保鲜运输用管道式加湿装置的设计与试验

【目的】研究厢内管道式超声波加湿装置的工作特性,提高保鲜运输加湿系统的工作性能,改善保鲜环境的湿度均匀性。【方法】设计了一套管道式加湿装置,搭建保鲜运输加湿系统试验平台并研究水雾输送管管径(12.5,19.0和25.4mm)、开孔数(2,4,6和8孔)、水雾输送风机电压(12,18和24V)、回风道风速(4,6和8m/s)对加湿特性的影响。【结果】水雾输送管管径、回风道风速、水雾输送管开孔数、水雾输送风机电压对加湿均匀性的影响程度依次减小;在水雾输送管管径为25.4mm、回风道风速为4m/s、水雾输送管开孔数为4孔、水雾输送风机电压为24V时,厢内相对湿度标准差最低,为2.92;在回风道风速为8m/s、水雾输送风机电压为24V、水雾输送管开孔数为8孔、水雾输送管管径为25.4mm时,加湿速率最高,加湿时间为372s。【结论】综合考虑确定水雾输送管管径25.4mm、回风道风速4m/s、水雾输送管开孔数4孔、水雾输送风机电压24V为保鲜运输用管道式加湿装置的最优参数组合。     

天然气水合物生长及堵管规律研究进展北大核心

为了保障混输管道管输介质的安全、稳定流动,调研了国内外关于天然气水合物的研究成果,分析了水合物堵管试验结论,系统总结了混输管道天然气水合物形成、生长及堵管的研究进展。结果表明:水合物的形成并非达到热力学形成条件后瞬间完成的,其在相界面处开始形成、生长和发展;动力学、传质及传热是水合物生长的关键因素;水合物的堵管过程分为形成、聚集及堵管3个阶段。单纯依赖水合物热力学相平衡研究不足以描述水合物结晶与生长过程的多阶段性,研究水合物的生成机理需要从热力学和动力学两方面开展,以期对水合物的形成机理和管道堵塞规律有更深入的认识和更精确的预测。     

种子在气流管道中运动规律的研究

本文从理论上分析了种子在气流管道中的运动规律,采用电测的方法,对八种农作物种子、十种不同形式的气流输种管道,在各种气流速度 Ua 下进行试验。结果表明:(a)在直管中,种子运动速度的变化规律和理论分析基本一致;(b)在弯管中,种子速度呈指数函数衰减;(c)输种管倾角小时,Ua 增大,输种均匀性提高;倾角大时,Ua 过大或过小都不利均匀输种;(d)Ua 较小的情况下,弯管半径对输种均匀性影响很大,当 Ua>18.5m/s 时,影响并不显著;(e)水平→水平形式弯管输种均匀性最差;水平→垂直上升和垂直下降→水平这两种形式输种均匀性较好。     

油水两相乳化液管内输送的流变学特性研究

通过对垂直上升弹状流中油水乳化液在气体掺入时流变学特性的研究,建立了管内流动油水乳化液粘度模型,基于此模型,油水乳化液在气体掺入下的流动特性可表现为气 扰动变稠的非牛顿流体特性,气体扰动变稀的非牛顿流体特必和与气体无关的非牛顿流体特性。     

基于遗传小波神经网络的非线性动态自治网络故障诊断仿真算法

为避免用状态方程计算和分析非线性动态网络的约束计算困难,特别是计算响应跨越边界时间的问题,针对非线性动态自治网络,提出一种基于规范式分段线性化总体表达式以及非线性网络的混合参数方程.求解该方程组可得到非线性动态自治网络的故障响应仿真算法,再由小波提取故障响应的特征.采用遗传算法对BPNN进行结构和参数优化,将得到的电路故障状态特征输入至遗传优化的BP神经网络进行故障诊断.仿真结果表明了该故障诊断算法的有效性.     

基于CFD-EDM耦合的气吸式红枣捡拾机气力输送装置仿真分析

为明确气吸式红枣捡拾机气力输送装置的运动特性,开展了气力输送装置气固两相流的模拟研究。基于气固两相流理论,分别建立了计算流体模型与离散元模型,通过计算流体力学与离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method)耦合求解,对红枣从气力输送装置入口到出口的运动状态、颗粒分布和气流场分布进行仿真分析,通过仿真优化试验探究清选箱箱体的设计并试验验证。结果表明：①多数枣撞击拦枣栅和挡枣板后被排出,少数残留于箱体中,少部分被拦枣栅卡住或通过拦枣栅;②箱体的分离室与沉降室易产生涡流现象,增大能量损失,通过拦枣栅的平均流速为17.85 m·s^-1,气流轨迹混乱;③优化后箱体内部气流轨迹沿箱体路径运动并减少涡流现象发生,通过拦枣栅的平均流速减小为6 m·s^-1,可降低红枣因自身动能过大而造成损伤;④优化后箱体的拐角内径为200 mm、箱体入口高度为65 mm时结构最佳;⑤样机试验结果与仿真试验结果较接近。上述结果说明,采用CFD-EDM两相流耦合技术对气吸式红枣捡拾机气力输送装置仿真是可行的,且通过优化箱体结构缩短红枣在气力输送装置中的输送时间、提高样机工作效率,该研究结果可为气力式红枣收获机气力输送装置仿真与优化设计提供参考。     

长距离链式提升机动力载荷计算

链式提升机瞬时应力峰值对提升机系统有很大的危害,容易导致链条和其它构件的损坏。关于长距离链式提升机动力载荷的计算有待探讨,本文通过设计的链式提升机与数学模型的相关性进行分析,提出了减少和消除这些应力的方法及动力载荷的近似计算。     

时间迭代步长对单层网壳非线性动力分析的影响

在进行地震作用下网壳结构的非线性动力分析及动力稳定分析过程中,不同的计算时间迭代步长对网壳的动力响应有着很大的影响,进而影响到动力稳定临界荷载的判断。针对两个网壳实例就时间迭代步长对其非线性动力响应的影响进行分析比较,在兼顾计算精度及计算量的基础上,提出了针对此类结构非线性动力分析时间迭代步长的选取建议。     

时间分数阶Klein-Gordon型方程的精确解及其动力学性质

利用变量分离法与齐次平衡原理相结合的方法,对非线性时间分数阶Klein-Gordon型方程进行了研究,获得了这个非线性时间分数阶偏微分方程的各类精确解,进一步讨论了这些解的动力学性质,并且通过图像模拟的方式直观地展示了部分精确解的动力学演化行为和动力学现象.     

轴向腐蚀缺陷宽度对管道极限内压荷载的影响

针对海底管道的中高强度钢腐蚀极限内压预测问题，采用有限元弹塑性分析方法，考虑材料非线性和几何非线性，建立非线性分析模型并与试验数据进行对比分析，验证了有限元模型的合理性和准确性。基于有限元计算结果分析得出腐蚀深度、腐蚀长度及腐蚀宽度对海底管道极限内压的影响，并回归得到了适用于轴向腐蚀管道极限荷载的计算公式。通过与腐蚀管道爆破试验数据和现有腐蚀管道计算方法的比较分析，验证了该方法能够得到较准确的结果，可为海底腐蚀管道在内压荷载作用下的评估提供一定的依据。     

K8型单层球面网壳非线性动力稳定分析

以K8型单层球面网壳为研究对象,依据非线性有限元理论,分析了K8型单层球面网壳的几何非线性动力稳定性。在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载。通过分析,对K8型单层球面网壳在竖向地震荷载作用下的动力稳定性能有了较全面的了解。     

Engineering complex dynamical structures: sequential patterns and desynchronization

We used phase models to describe and tune complex dynamic structures to desired states; weak, nondestructive signals are used to alter interactions among nonlinear rhythmic elements. Experiments on electrochemical reactions on electrode arrays were used to demonstrate the power of mild model-engineered feedback to achieve a desired response. Applications are made to the generation of sequentially visited dynamic cluster patterns similar to reproducible sequences seen in biological systems and to the design of a nonlinear antipacemaker for the destruction of pathological synchronization of a population of interacting oscillators.