摘要：在设计V带轮初始阶段引入结构轻量化思想,利用PTC Creo与ANSYS Workbench无缝连接技术建立V带轮的简化三维模型和有限元模型,对其进行静力强度分析和前6阶模态分析。首先运用拓扑优化方法对V带轮进行初步轻量化设计;然后根据拓扑结果对带轮结构优化并二次设计后,以V带轮质量、最大应力、最大变形以及前六阶固有频率为目标函数,对其进行多目标函数的响应面法优化;最终,在满足带轮强度、刚度的前提下,使V带轮质量减小了44.498%,并降低了带轮结构固有频率,避免共振。结果表明:运用响应面法联合拓扑优化方法对V带轮进行优化设计可行且有效,具有较强的工程实用性。

摘要：目前T型管式分离技术分离效率较低,为提高油水分离效率,提出一种U型管式分离结构。为验证新型管式分离结构的性能,利用Fluent定量研究了外部参数对U型管油水分离装置内部流场的变化规律,主要研究因素包括入口速度、入口含油率、旋转半径、油滴粒径等参数对U型管分离效率的影响。主要得出如下结论:混合物入口速度对分离效率影响较大,随着入口速度的增大,油水分离率分离率减小;油水分离率随着U型管旋转半径增大而增大,但当旋转半径超过0.6 m时,分离效率不再显著增加;油水分离率随着油滴粒径的增大而逐渐提高。研究结论为油水分离U型管设计提供了参考。

摘要：为了解决已有的天然气水合物(以下简称水合物)采掘工具不适用于大规模、大范围矿层开采而影响开采效率和经济性的问题,基于水合物固态流化开采法的技术思路及工艺特点,设计研发了一种可用于破碎并收集水合物的伞式工具;依据开采工况建立了该伞式工具的三维结构模型,并通过仿真对其进行了稳态力学模拟分析,进而对其开采效果进行了预估。研究结果表明:①伞式工具处于工作状态时,工具整体不会发生失稳现象,最大应力处发生在刀翼与外管杆的连接处,其应力值小于该处所用材料的屈服强度,其余部位的应力值也均在所使用材料的屈服极限内;②该工具刀翼发生侧偏时,结构上有可能产生形变从而影响开采范围,但不会影响旋转破碎水合物;③在开采扭矩的动力传递中,钻杆最大等效应力值小于材料的抗扭强度,且整体并没有发生扭曲变形,仅产生了可忽略的位移量;④采用伞式工具进行水合物开采,其日采掘量可满足经济性要求,具有用于水合物商业化开采的潜力。

摘要：在高速及小直径涡轮钻具的叶型设计中,采用常规方法难得到令人满意的叶型,而采用奇点分布法来设计涡轮钻具叶型是值得尝试的。根据奇点分布法的设计流程,首先计算了涡轮钻具叶栅的叶片数、绕翼型环量、无穷远处均匀来流速度。其次,选取环量密度分布规律,设计了涡轮钻具的叶型骨线,并采用六次多项式对叶型骨线进行光滑。再次,根据翼型库中翼型的表达方式,研究了沿叶型骨线加厚叶型的方法,得到了有厚叶型,并确定了厚度圆与叶片吸力面和压力面型线的切点计算方法,提供了叶片在制造时的必需坐标点。最后,根据工程数据,设计了某型涡轮钻具的叶型,采用CFD软件对其叶型进行了流场仿真。仿真结果表明叶型性能优良,证明了奇点分布法在涡轮钻具叶型设计中的可行性,特别是对设计高速涡轮钻具更是一种行之有效的方法。

摘要：针对天然气井口节流阀阀杆柱塞被拔出这一失效问题,基于有限元仿真软件并结合实际工况,对阀杆与柱塞过盈配合的热装过程进行理论和仿真分析,并运用控制单一变量的实验方法分别对不同屈服强度的材料、配合长度、阀杆与柱塞的配合直径、过盈量和摩擦系数等因素进行仿真模拟,讨论各因素对过盈结合力的影响。研究结果表明在影响因素中,材料的屈服强度、配合长度和配合面的粗糙程度都与结合力有较好的线性正相关;而配合直径在由小变大的过程中,结合力呈抛物线变化;过盈量在由小变大的过程中,过盈结合力随过盈量的增加而增大,当过盈量达到0.18mm后,结合力趋于稳定不变。基于仿真结果设计的阀杆与柱塞在实际应用中效果较好。

摘要：针对光纤消逝场硫化氢（H2S）气体浓度传感器存在的光源波动噪声、灵敏度低等问题,设计了双光路光谱吸收式检测系统,分析了消逝场光功率与气体浓度、检测灵敏度之间的关系,研究了光纤腐蚀过程中消逝场功率与光纤剩余直径之间的关系;研制消逝场功率比不同的传感光纤进行H2S气体浓度检测实验,探讨了小范围温度变化对气体浓度检测的影响。实验结果表明：当传感光纤消逝场功率比为10%时,灵敏度高达4.4W·L/mol,最低检测H2S气体浓度可达5.1×10-6,且温度在273~333 K范围内变化时对H2S气体浓度检测的影响很小。光纤消逝场传感器制作成本低、灵敏度高、精度高,可用于油气勘探开发过程中H2S气体的检测。

摘要：先通过PTC Creo参数化建模软件建立了曲柄销轴参数化三维模型;接着建立PTC Creo与ANSYS Workbench无缝连接,是为了实现参数传递不丢失。在结构强度有限元分析的基础上,运用ANSYS Workbench的结构设计优化模块对其尺寸进行了有限元分析、敏感性分析、响应曲面分析、优化分析。通过分析结果,得出了最佳的优化方案,相对于原方案而言,此方案曲柄销轴的总变形量有效地减小了约82.22%,等效应力最大值减小了37.69%,强度增强,质量也降低了15.85%,实现了优化目标。

摘要：介绍一种以滚珠丝杠为动力端的六缸往复泵,阐述其机理,并建立其动力学方程,完成了相位误差下流量不均匀度的公式推导和数值计算,再通过AMESim液压仿真软件对往复泵系统进行仿真,得到几种相位组合误差下流量不均匀度值,最大不超过3.98%,与数值计算基本吻合,为将来往复泵的设计和研究提供了重要参考。

摘要：针对深水浅层非成岩天然气水合物借鉴刨煤机刨削采煤过程提出一种新的拉削开采方法,参照拉刀结构特点设计了一种集开采、收集和输送为一体的拉削管。建立了拉削开采三维模型,对其工作原理和工作步骤进行了说明。用有限元仿真对采空区和拉削管受力进行了分析。结果表明,岩土力学仿真下采空区开采半径和开采角度的增大都会引起剪切应力的增加,最大剪切应力发生在采空区上部的起始位置和终止位置;在不发生剪切破坏的采空区中选择体积较大者作为理想采空区,估算出拉削开采方法的日产气量为142000 m^3,具有应用潜力;开采工况下,拉削管的最大等效应力小于管材的屈服极限,表明开采过程中拉削管处于弹性形变,满足方法需求。

摘要：针对油田传统的计量方式不能满足油田生产测试过程中各井的产量测试,特别是几乎不可能同步测试、记录功图测试阶段的产油气量,难以在较宽的计量范围内实现精确计量要求的现状,设计了移动式多级分离计量装置的方案。介绍了移动式多级分离计量装置的结构、原理、主要技术指标、系统的组成、技术关键和需要在设计中重点考虑的几个问题。着重阐述了设计过程中在以往的技术和经验的基础上开发和采用了高效气-液旋流分离技术、高效多级液-液旋流分离技术、破乳技术、多次沉降分离提高纯油计量精度技术、计量分离器的排液技术和最佳流量计的选择标准等几项关键技术,并对如何破除混合液中的乳化水以增强分离效果,以及在串联旋流器时应重点考虑以底流还是溢流为主的参数控制方式等问题做了研究。