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第一届全国储能科学与技术大会

作者：朱建宇冯捷敏郭战胜上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海大学理学院力学系

锂离子电池尽管已成为便携式电子设备的主流电源,也是电动汽车、混合动力汽车等电源的主要选择之一,但依然存在使用过程中因形成锂枝晶而发生内短路的安全隐患。本文设计了一个宏微观实验研究商业用锂离子电池电极材料的充放电循环性能... 详细信息

锂离子电池尽管已成为便携式电子设备的主流电源,也是电动汽车、混合动力汽车等电源的主要选择之一,但依然存在使用过程中因形成锂枝晶而发生内短路的安全隐患。本文设计了一个宏微观实验研究商业用锂离子电池电极材料的充放电循环性能。在常温小电流充放电条件下,实时原位地捕捉电极中的锂枝晶,观测锂枝晶的产生、生长、消融以及死锂残留等过程。实验结果揭示了锂枝晶不仅仅只是大电流过充或低温充电状态下的产物,常温常态小电流充电条件下依然能够生成锂枝晶。实验发现:锂枝晶出现在充电后期,随后直线伸长,尖端区域形貌保持不变;放电时,锂枝晶逐渐消融,尖端区域形貌依然不变,放电结束后电极上有死锂残留。

关键词：锂离子电池原位实时观测锂枝晶死锂

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基于密封性能要求的超深井钻柱极限提升力的确定

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石油学报 2013年第6期34卷 1176-1180页

作者：陈锋狄勤丰王文昌王明杰袁鹏斌周永其上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海海隆石油管材研究所上海200949

为了评估大轴向载荷作用下的钻杆接头密封性能,保证钻杆接头的使用性能,采用三维有限元方法建立了双台肩钻杆接头高精度有限元模型,研究了钻杆接头的密封机理,并分析了其在上扣扭矩和轴向拉力作用下的力学特性。研究结果表明,双台肩钻... 详细信息

为了评估大轴向载荷作用下的钻杆接头密封性能,保证钻杆接头的使用性能,采用三维有限元方法建立了双台肩钻杆接头高精度有限元模型,研究了钻杆接头的密封机理,并分析了其在上扣扭矩和轴向拉力作用下的力学特性。研究结果表明,双台肩钻杆接头的密封以主台肩、副台肩为主,只有当上扣扭矩使主、副台肩上产生一个合理的接触压力后,才能保证接头的密封性能;轴向拉力的作用将降低主、副台肩上的接触压力,从而影响接头的密封性能;当轴向拉力超过2 500kN时,主、副台肩将失去密封性能,从而增加接头发生应力腐蚀的风险。该研究结果对超深井钻杆接头使用性能的提高和钻柱极限提升力的确定具有一定的参考价值。

关键词：钻具接头密封性能三维有限元极限提升力超深井

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Gurney襟翼对机翼地面效应气动特性和流动结构的影响实验研究

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空气动力学学报 2013年第5期31卷 572-578页

作者：肖涛代钦上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

介绍了加装Gurney襟翼的NACA0012机翼在地面效应下的升/阻力、翼尖涡和尾流场的风洞实验结果,以探讨其气动特性与流场结构之间的相关性。结果表明,加装Gurney襟翼后,与自由空间机翼相比,在相同攻角下地效机翼升力增加明显。与净NACA001... 详细信息

介绍了加装Gurney襟翼的NACA0012机翼在地面效应下的升/阻力、翼尖涡和尾流场的风洞实验结果,以探讨其气动特性与流场结构之间的相关性。结果表明,加装Gurney襟翼后,与自由空间机翼相比,在相同攻角下地效机翼升力增加明显。与净NACA0012机翼相比,Gurney机翼阻力会显著增加,从而导致在约2°以上攻角时升阻比小于NACA0012机翼,但机翼升阻比变化没有明显的峰值和升降趋势,表明机翼的纵向稳定性得到改善。在地效的作用下,翼尖涡强度被抑制,而且会向机翼外侧偏移,从而降低了诱导速度,引起机翼升/阻力的变化;此外,采用PIV技术,观察到了Gurney襟翼周围的速度场在地面效应下的分布状态。

关键词： Gurney襟翼地面效应升阻力七孔探针翼尖涡 PIV测量

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二维移动载荷引起漂浮板的非定常水弹性波阻和波形研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2013年第5期28卷 615-625页

作者：张辉卢东强上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

该文解析研究了漂浮在无限深无黏流体的无限长弹性板受二维移动载荷作用下变形以及载荷所受阻力。移动载荷分匀速运动和突然启动两种形式;使用Fourier积分变换法,得到积分形式解;对匀速运动的情况,采用留数定理得到波阻和波形的稳态解... 详细信息

该文解析研究了漂浮在无限深无黏流体的无限长弹性板受二维移动载荷作用下变形以及载荷所受阻力。移动载荷分匀速运动和突然启动两种形式;使用Fourier积分变换法,得到积分形式解;对匀速运动的情况,采用留数定理得到波阻和波形的稳态解。结果发现:当载荷移动速度小于最小相速度时,无挠曲重力波波阻产生,稳态波形与静载下板的挠度分布相似;载荷速度大于最小相速度时,波阻存在并随移动速度的增加而呈现先增后减的趋势,挠曲波和重力波分别存在于前导区和后尾区。对于突然启动载荷的情况,水弹性响应包括稳态和瞬态两部分。使用驻相法得到瞬态波阻和波形渐近解。结果显示,瞬态动力特性依赖于载荷速度和最小群速度的关系,波阻和波形均随时间的增长而衰减,系统达到稳态。

关键词：水弹性挠曲重力波波阻瞬态响应驻相法

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平板电解槽内电解质湍流运动和传质的直接数值模拟(英文)

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计算物理 2013年第1期30卷 75-81页

作者：周晓兰刘财喜董宇红上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

应用流体动力学、传质学和电化学理论,建立三维电解槽二元电解质溶液湍流运动的物理和数学模型,针对Butler-Volmer定律下极限电流和恒电流两种情况,通过直接数值模拟研究电解质溶液传质和运动特性,分析不同Schmidt数对电解质溶液平均浓... 详细信息

应用流体动力学、传质学和电化学理论,建立三维电解槽二元电解质溶液湍流运动的物理和数学模型,针对Butler-Volmer定律下极限电流和恒电流两种情况,通过直接数值模拟研究电解质溶液传质和运动特性,分析不同Schmidt数对电解质溶液平均浓度和脉动浓度的影响,考察湍流的脉动量控制电沉积的过程规律.对瞬时脉动浓度云图的分析可知,在高Schmidt数下脉动浓度拟序结构间距密集,且集中在壁面附近,表明高Schmidt数下传质过程主要由近电极处薄层内的流动行为所主导.

关键词：湍流传质直接数值模拟电解质浓度 Schmidt数

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缝隙引流叶轮离心泵空化试验研究

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排灌机械工程学报 2013年第7期31卷 570-574页

作者：陈红勋林育战朱兵上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

在额定转速、不同流量工况下,对带有缝隙引流叶轮和常规叶轮的低比转数离心泵进行空化试验,通过安装在待测试离心泵不同位置上的加速度传感器获得相应的振动加速度信号,进而分析2种叶轮离心泵的空化特征信号,对比2种离心泵的空化特性.... 详细信息

在额定转速、不同流量工况下,对带有缝隙引流叶轮和常规叶轮的低比转数离心泵进行空化试验,通过安装在待测试离心泵不同位置上的加速度传感器获得相应的振动加速度信号,进而分析2种叶轮离心泵的空化特征信号,对比2种离心泵的空化特性.试验结果表明:缝隙引流叶轮离心泵比常规叶轮离心泵有更好的抗空化性能;Q=26 m3/h时,在空化过程中3个振动测点处的加速度信号有效值均随有效空化余量的减小而增大,并且缝隙引流叶轮离心泵的振动弱于常规叶轮离心泵,说明振动加速度测试可有效监测空化发生前后信号的变化;在本次试验的多个测点中,出口处的振动测点对空化较为敏感,更适宜作为空化监测点.

关键词：离心泵缝隙引流空化振动测试加速度传感器

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双台肩钻杆接头副台肩间隙的优选

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工程力学 2013年第B06期30卷 353-357页

作者：陈锋狄勤丰欧阳彦辉王文昌王明杰袁鹏斌周永其上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841000 上海海隆石油管材研究所上海200949

随着钻井深度的不断增加,双台肩钻杆得到了越来越多的应用。双台肩钻杆接头相比API标准钻杆接头最重要的特征在于增加了一个副台肩,其通过提供额外的载荷承载面和上扣定位来为钻杆接头带来更高的扭矩承载能力和更好的密封性能,从而保证... 详细信息

随着钻井深度的不断增加,双台肩钻杆得到了越来越多的应用。双台肩钻杆接头相比API标准钻杆接头最重要的特征在于增加了一个副台肩,其通过提供额外的载荷承载面和上扣定位来为钻杆接头带来更高的扭矩承载能力和更好的密封性能,从而保证钻杆接头的使用性能。根据双台肩钻杆接头的受力特点,副台肩处应该留一定量的初始间隙。副台肩处的间隙量决定了副台肩的承载比例,从而影响接头的应力分布。研究表明:副台肩间隙过小将加重公扣小端几牙螺纹的承载,同时也容易造成副台肩处的损伤;而副台肩间隙过大将加重公扣大端几牙螺纹的承载,同时也使得副台肩的作用不能得以充分的发挥,进而加重主台肩的负担。合理的副台肩间隙有利于改善接头的应力状态,提高接头的使用性能。

关键词：双台肩钻杆接头副台肩间隙接触压力应力分布螺纹

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回转式空气预热器柔性密封片摩擦功率计算分析

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中国电机工程学报 2013年第14期33卷 93-100,3页

作者：李虎朱卫平祝雷渊李世强顾义上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市闸北区200072 上海上电漕泾发电有限公司上海市金山区201507 上海大学上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海市闸北区200072 上海尚甸电站设备有限公司上海市奉贤区201499

回转式空气预热器(空预器)是电站锅炉系统中的重要辅机之一,柔性密封是克服该设备高漏风率缺陷的主要手段。柔性密封片引起的功率损耗(摩擦功率)是评价柔性密封改造工程可行性的重要条件,但目前的估算缺乏理论依据,大多只凭经验进行,这... 详细信息

回转式空气预热器(空预器)是电站锅炉系统中的重要辅机之一,柔性密封是克服该设备高漏风率缺陷的主要手段。柔性密封片引起的功率损耗(摩擦功率)是评价柔性密封改造工程可行性的重要条件,但目前的估算缺乏理论依据,大多只凭经验进行,这无疑增加了设备运行的风险和不确定性。从应用力学角度出发,分析了柔性密封片的运行及受力情况,推导出3个不同方向的柔性密封片摩擦功率计算公式,最后考虑结构大变形和材料非线性,通过有限元软件ANSYS给出了摩擦功率的典型算例,为电站锅炉回转式空气预热器柔性密封改造及新型柔性密封片的研发提供参考。

关键词：回转式空气预热器柔性密封摩擦功率有限元分析 ANSYS

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老年人动脉壁的变形与应力分布

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力学季刊 2013年第4期34卷 578-584页

作者：徐沈鑫任九生上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学力学系上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200444

基于纤维加强各向异性不可压超弹性复合材料三层厚壁圆筒模型,在大变形超弹性理论框架下研究了内压作用老年人动脉壁的变形与应力分布等力学特性.通过数值计算给出了正常和非正常状态下动脉壁的变形曲线和应力曲线,考虑了动脉壁中残余... 详细信息

基于纤维加强各向异性不可压超弹性复合材料三层厚壁圆筒模型,在大变形超弹性理论框架下研究了内压作用老年人动脉壁的变形与应力分布等力学特性.通过数值计算给出了正常和非正常状态下动脉壁的变形曲线和应力曲线,考虑了动脉壁中残余应力、平滑肌主动作用、纤维分散现象、基体模量、纤维强度及纤维角度的影响,得到了正常和疾病状态下动脉壁的变形和应力分布规律,分析了各种因素的影响规律,讨论了变形曲线的稳定性.

关键词：大变形超弹性理论动脉壁残余应力纤维强度纤维角度

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肺部肿瘤运动的数值模拟

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医用生物力学 2013年第1期28卷 25-30页

作者：陈开姚毅张东升上海市应用数学和力学研究所上海200072 苏州雷泰医疗科技有限公司苏州215000 上海大学力学系上海200444 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

目的模拟肺部肿瘤在呼吸作用下的运动,探索有限元分析方法模拟肺的变形和肺部肿瘤运动的可行性。方法利用四维CT影像获得病人从吸气开始到结束各相位的图像,以计算机辅助设计表面重建方法提取吸气过程中的肺表面形态。根据吸气开始时刻... 详细信息

目的模拟肺部肿瘤在呼吸作用下的运动,探索有限元分析方法模拟肺的变形和肺部肿瘤运动的可行性。方法利用四维CT影像获得病人从吸气开始到结束各相位的图像,以计算机辅助设计表面重建方法提取吸气过程中的肺表面形态。根据吸气开始时刻表面建立有限元模型。根据各相位表面与吸气开始时刻表面的差异,提取位移载荷。将位移载荷施加到模型表面,通过有限元计算,模拟肿瘤在呼吸过程中的运动和变形。结果数值模拟表明,肺变形的误差在2 mm以内,肿瘤位移和变形的误差在1 mm以内。肿瘤在弹性模量为50 kPa时,模拟的位移和变形精度更高。结论采用有限元法可实现肺部和肺内肿瘤运动模拟,本研究为基于数值模拟的肺部肿瘤非射线追踪方法提供了依据。

关键词：肺部肿瘤有限元分析呼吸运动变形位移

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