气力输送在工业生产中的应用越来越广泛,减少输送过程中的能量损耗、提高颗粒运送效率变得尤为重要。以90°气力输送管道弯头为研究对象,设计了一种非对称球形弯头,以改善弯头内颗粒流动及分布特性,提高输送效率。采用CFD-DEM耦合方法,讨论了弯头球体半径和进出口管道偏心距对颗粒流动分布特性的影响。结果表明进、出口偏心距增大,旋流增强,弯头内部颗粒堆积减少,颗粒分布更均匀,气体能量转化效率提高;球体半径增大,颗粒能量损耗增加,气体能量转化效率降低,更容易产生堆积。

盾构用泥水循环系统排渣时,其排渣特性直接影响排渣效率,进而影响盾构的施工效率。针对实际工程施工中,泥浆管道的排渣过程不能直接观察,内部泥浆和岩渣的运动规律也不明确的问题,以广州地铁7号线三模式盾构地铁隧道施工为背景,采用CFD-DEM耦合方法建立管道泥浆和岩渣耦合的数值仿真模型,通过单因素影响实验方法,分析泥浆流速、密度、黏度及管道直径等泥水循环系统关键参数对泥浆管道排渣特性的影响规律。结果表明:岩渣颗粒在管道中的运动形态大部分为在管道底部做推移运动,经过弯管部分时会对弯管外侧造成冲击,泥浆经过弯管时在内弯管处流速增大;随着泥浆流速、泥浆黏度的增加与管道直径的减小,泥浆压力损失以二次方的形式增加,泥浆压力损失随着泥浆密度的增加而线性增加。

由于川渝地区的地层结构较复杂,在钻探过程中产生的岩屑容易在井内沉积,使得岩屑运移难度大,最终还会造成卡钻与钻具断裂等重大井下事故。为了提高页岩气井的携岩能力,提出一种新型铝合金钻杆,对新型铝合金钻杆的携岩原理进行分析,得出该钻杆既可以提高岩屑运移能力,也可以降低摩阻,减少钻井液压耗,再对该钻杆进行力学分析与建模,利用实际参数计算,验证了钻杆的可浮性;然后对岩屑沉降与排出全过程进行分析,提出岩屑沉降与排出全过程的5个阶段;最后在充分考虑了钻井液、岩屑颗粒、钻杆和井壁相互作用的影响下,利用CFD-DEM耦合对新型铝合金钻杆的携岩过程进行精确仿真。改变钻井液排量、钻杆转速、岩屑粒径、钻杆偏心度,对新型铝合金钻杆的携岩能力进行分析,并将该钻杆的携岩效率与传统钢钻杆进行对比,研究了两种钻杆的岩屑运移率,...

由于当前具有微小孔的结构等零部件加工难度大,精度要求高,传统加工方法无法满足现有的加工精度要求,该文采用一种软性加工方法—磨粒流加工技术,实现微小孔结构精密加工。采用CFD(computational fluid dynamics)和DEM(discrete element method)相结合的方法对磨粒流加工过程进行数值分析。在数值分析过程中,考虑颗粒对壁面的碰撞作用,对不同入口速度条件下的流体和颗粒的分布状态进行对比分析,揭示磨粒流微切削作用行为,通过对材料去除机理的分析揭示颗粒对壁面的作用规律。数值模拟结果表明随着入口速度的增大,颗粒与零件表面的摩擦与碰撞作用更为剧烈,颗粒动能转化为切削能,提高了材料的去除率;当颗粒碰撞应力小于材料极限应力时,材料只发生塑性变形,当碰撞应力大于材料极限应力时,才会发生材料去除。试验结果表明经磨粒流加工的表面粗糙度Ra...