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中短半径水平井弯曲井段套管受力分析 被引量：22
1
作者 庄保堂 李黔 邓传光 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2006年第5期80-81,共2页
套管柱在高井[曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况,采用三维实体单元,运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算... 套管柱在高井[曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况,采用三维实体单元,运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型,分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值,并分析其随井[曲率的变化规律。计算表明,井[曲率增大,弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大;同一井[曲率下,外径较大的套管,径向变形和应力也较大。通过研究,对高井[曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 中短半径水平井 井眼曲率 套管应力 套管变形 有限元
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立式多级筒袋泵吸入装置的优化设计 被引量：3
2
作者 庄保堂 罗先武 +3 位作者 余伟平 朱雷 李映男 许洪元 《排灌机械工程学报》 EI 2010年第1期1-6,共6页
通过试验和数值计算,研究了立式多级筒袋泵的空化性能及泵内空化流场.为改善立式多级筒袋泵的吸入性能,分析了几种叶轮几何参数对泵空化的影响.研究结果表明:采用叶片进口断面面积较大的双吸式首级叶轮,且在首级叶轮的两侧进口加设诱导... 通过试验和数值计算,研究了立式多级筒袋泵的空化性能及泵内空化流场.为改善立式多级筒袋泵的吸入性能,分析了几种叶轮几何参数对泵空化的影响.研究结果表明:采用叶片进口断面面积较大的双吸式首级叶轮,且在首级叶轮的两侧进口加设诱导轮,大幅提高了立式多级筒袋泵的空化性能,使泵的空化比转速达1 479;基于均衡混合流假设的空化模型,可合理预测泵的平均空化性能,模拟的空化流场有助于了解水力设计诸因素对泵内空化发展的影响;在设计诱导轮及首级叶轮时,选取较大的叶片进口安放角有利于改善泵装置的吸入性能,同时有利于发挥诱导轮的功效. 展开更多
关键词 立式多级筒袋泵 吸入装置 空化性能 水力设计 空化流模拟
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微重力环境下导流叶片流体传输速度的试验研究 被引量：5
3
作者 庄保堂 李永 +2 位作者 潘海林 胡齐 李泽 《空间控制技术与应用》 2012年第6期1-5,共5页
导流叶片是板式表面张力贮箱的关键部件之一,微重力条件下,它的流体传输性能决定了表面张力贮箱的推进剂管理能力.搭建导流叶片模型试验系统,针对不同截面形状的导流叶片模型的流体传输行为进行微重力落塔试验研究,得到微重力环境下导... 导流叶片是板式表面张力贮箱的关键部件之一,微重力条件下,它的流体传输性能决定了表面张力贮箱的推进剂管理能力.搭建导流叶片模型试验系统,针对不同截面形状的导流叶片模型的流体传输行为进行微重力落塔试验研究,得到微重力环境下导流叶片流体传输规律.试验结果表明,不同截面形状的导流叶片对流体传输性能有较大影响,合理设计导流叶片截面形状可有效地控制液体传输速度,并且为推力器提供不夹气的推进剂.该试验成果不仅为新型板式流体管理部件优化设计提供参考,同时也为空间环境下流体控制提供了一种新的方法. 展开更多
关键词 微重力 导流叶片 流体管理 落塔试验
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非均匀载荷作用下割缝衬管抗挤强度数值模拟 被引量：2
4
作者 庄保堂 李黔 伍贤柱 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期54-55,共2页
针对割缝管在非均匀载荷作用下引起套管损坏的问题,在研究非均匀载荷对套管抗挤强度影响的基础上,以有限单元法为基础,建立了割缝衬管的力学模型,分析了割缝衬管在不同载荷模式下的抗挤强度以及不同壁厚割缝衬管的抗挤强度随不均匀系数... 针对割缝管在非均匀载荷作用下引起套管损坏的问题,在研究非均匀载荷对套管抗挤强度影响的基础上,以有限单元法为基础,建立了割缝衬管的力学模型,分析了割缝衬管在不同载荷模式下的抗挤强度以及不同壁厚割缝衬管的抗挤强度随不均匀系数的变化关系。结果表明,相同不均匀系数条件下,随着壁厚的增加,割缝衬管的等效抗挤强度增大;随着不均匀系数增加,衬管的抗挤强度增加;载荷的作用形式和非均匀程度是影响抗挤强度的主要因素。该研究成果在哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田采用刚级N-80割缝衬管完井的7口试验井中应用,没有发生堵塞现象,取得了显著的经济效益。 展开更多
关键词 完井 固井 割缝衬管 抗压强度 抗盐特性 数值模拟
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割缝防砂筛管抗挤强度有限元计算模型 被引量：11
5
作者 庄保堂 李黔 罗长生 《石油矿场机械》 2007年第3期32-33,共2页
针对割缝防砂筛管周围或缝内部堵塞,造成井眼压力增加,可能会导致筛管被挤毁的问题,采用有限元方法,通过大型有限元程序,建立了其抗挤强度的有限元计算模型。根据弹塑性理论,对割缝防砂筛管进行分析,得出其抗挤强度。结果与国外的实验... 针对割缝防砂筛管周围或缝内部堵塞,造成井眼压力增加,可能会导致筛管被挤毁的问题,采用有限元方法,通过大型有限元程序,建立了其抗挤强度的有限元计算模型。根据弹塑性理论,对割缝防砂筛管进行分析,得出其抗挤强度。结果与国外的实验数据进行对比,数值模拟结果比实验值略大,但两者相差较小,证明了该模型的正确性。为其他尺寸割缝筛管的抗挤强度设计提供了一种数值计算方法。 展开更多
关键词 割缝筛管 有限元 抗挤强度 力学模型
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微重力环境下蓄液器流体蓄留特性的试验研究 被引量：2
6
作者 庄保堂 李永 +1 位作者 潘海林 胡齐 《空间控制技术与应用》 2014年第1期27-30,51,共5页
为验证板式贮箱蓄液器的蓄液性能,搭建了蓄液器模型试验系统,针对蓄液器模型的蓄液性能和流体传输行为进行微重力落塔试验研究,得到微重力环境下蓄液器的流体蓄留和传输规律.试验结果表明,相对于楔形蓄液器,双圆锥形蓄液器具有更好的蓄... 为验证板式贮箱蓄液器的蓄液性能,搭建了蓄液器模型试验系统,针对蓄液器模型的蓄液性能和流体传输行为进行微重力落塔试验研究,得到微重力环境下蓄液器的流体蓄留和传输规律.试验结果表明,相对于楔形蓄液器,双圆锥形蓄液器具有更好的蓄液能力,对于双圆锥形蓄液器,承受侧向加速度时仍具有良好的蓄液能力,合理设计蓄液器结构可有效地蓄留液体并控制液体传输速度.该试验成果不仅为新型板式流体管理部件设计优化提供参考,同时也为空间环境下流体控制提供了一种新方法. 展开更多
关键词 微重力 蓄液器 流体管理 落塔试验
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立式多级筒袋泵诱导轮及首级叶轮内的空化流动模拟 被引量：10
7
作者 庄保堂 罗先武 +2 位作者 王鑫 余伟平 许洪元 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期267-271,共5页
为了改善立式多级筒袋泵的空化性能,研究其内部的空化流动规律,采用基于质量输运方程的混合流空化模型和标准k-ε模型,运用大型通用计算程序ANSYS CFX,计算了立式多级筒袋泵内的三维湍流空化流动的临界空化数,并与实验进行对比。基于数... 为了改善立式多级筒袋泵的空化性能,研究其内部的空化流动规律,采用基于质量输运方程的混合流空化模型和标准k-ε模型,运用大型通用计算程序ANSYS CFX,计算了立式多级筒袋泵内的三维湍流空化流动的临界空化数,并与实验进行对比。基于数值计算的结果,分析了较小流量及较大流量运行工况下该泵的空化流场。研究表明:采用诱导轮改善了泵的空化性能;从小流量至大流量,泵内的严重空化区域由诱导轮转移至首级叶轮。本文采用的空化流动模拟方法可较好地预测立式多级筒袋泵在设计流量附近的平均空化性能。 展开更多
关键词 立式多级筒袋泵 诱导轮 首级叶轮 空化流动 数值模拟
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无轴双吸式血液泵内部流动分析
8
作者 庄保堂 罗先武 +1 位作者 纪晶晶 许洪元 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2608-2613,共6页
基于带有叶轮转子的双吸叶轮的概念,设计了一种新型无轴双吸式血液泵。为了研究血液泵的水力性能和溶血性能,对设计工况下血液泵进行了三维非定常数值模拟,同时考虑作为人类心脏用时的搏动流工况,以此为边界条件计算分析了搏动流工况下... 基于带有叶轮转子的双吸叶轮的概念,设计了一种新型无轴双吸式血液泵。为了研究血液泵的水力性能和溶血性能,对设计工况下血液泵进行了三维非定常数值模拟,同时考虑作为人类心脏用时的搏动流工况,以此为边界条件计算分析了搏动流工况下的内部流场的速度、压力和壁面剪切应力分布以及对泵运行稳定性的影响。数值计算结果表明,搏动流工况下,实现泵流量与扬程的波动输出,与非搏动流相比,其压力稳定性较差。该结果为血液泵在人工心脏、人工透析等现代机械辅助系统的应用提供有益的参考。 展开更多
关键词 血液泵 双吸 非定常 数值模拟
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基于湍动能的水泵水轮机无叶区流动分析 被引量：7
9
作者 刘锦涛 李永 +2 位作者 胡齐 高永 庄保堂 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1933-1936,共4页
水泵水轮机采用非同步导叶时,无叶区的压力脉动幅值增大,流动更加不稳定。为了弄清无叶区的流动形态,分析预开启导叶对无叶区流动的影响,选取预开启导叶开度为21°下的飞逸工况点为研究对象,基于湍动能求解雷诺应力并对无叶区流动... 水泵水轮机采用非同步导叶时,无叶区的压力脉动幅值增大,流动更加不稳定。为了弄清无叶区的流动形态,分析预开启导叶对无叶区流动的影响,选取预开启导叶开度为21°下的飞逸工况点为研究对象,基于湍动能求解雷诺应力并对无叶区流动进行分析,详细分析各正应力项对流动稳定性的影响规律。对比同步导叶流场分布,提出无叶区流动稳定性的影响因素。在预开启导叶尾迹方向接近叶片压力面入口处,存在一个范围较大的高湍动能区域,其与雷诺应力的极值位置基本重合。 展开更多
关键词 水泵水轮机 湍动能 雷诺应力 数值模拟
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一种双吸式血液泵水力设计 被引量：1
10
作者 田爱民 庄保堂 +2 位作者 朱雷 罗先武 许洪元 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期662-666,共5页
为了更好地满足体外循环装置和人工心脏的运行要求,该文采用RANS方法和SSTk-ω湍流模型对一种双吸式血液泵进行了三维定常湍流计算;在详细分析血液泵内部流动特征的基础上,对泵的水力部件如叶轮及压水室进行了设计优化,并探讨了各种设... 为了更好地满足体外循环装置和人工心脏的运行要求,该文采用RANS方法和SSTk-ω湍流模型对一种双吸式血液泵进行了三维定常湍流计算;在详细分析血液泵内部流动特征的基础上,对泵的水力部件如叶轮及压水室进行了设计优化,并探讨了各种设计对血液泵主要运行参数的影响。结果表明:压水室隔舌附近的流道容易出现较大的局部壁面剪切应力,是泵内血细胞容易受到损伤的危险区域;适当增大压水室断面面积有利于提高泵的水力效率;选择较大的叶片出口安放角时血液泵可获得较高的扬程,但采用径向叶片叶轮(出口叶片安放角为90°)时须设法控制流动扩散及其对泵性能的影响;所设计叶轮的平均壁面剪切应力为20～26 Pa,小于损伤血细胞的临界值。 展开更多
关键词 血液泵 水力设计 壁面剪切应力 数值模拟
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