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关键词： 飞行器   Kevlar织物   高速冲击   数值模拟  

摘要： 为研究Kevlar织物机身抗弹性能及防护阈值,对破片冲击Kevlar织物机身进行数值模拟,基于纱线单胞结构建立机身的织物靶模型,使用各向异性和ductile损伤描述其力学行为,开展典型破片在不同初速冲击不同厚度的织物靶数值模拟仿真。研究结果表明:基于织物模型能准确地描述Kevlar靶在破片冲击下的剪切冲塞破坏和纤维拉伸断裂;对比不同初速的破片冲击不同层数Kevlar织物的仿真结果,破片贯穿每层织物的动能损耗基本保持恒定,随着破片冲击初速增大,单层织物吸能略微降低;增加织物厚度可有效提高Kelvar的防护效能,织物的应变能与非弹性耗散能为主要的能量吸收方式。

关键词： 坚硬顶板   围岩松动圈   数值模拟   支护优化  

摘要： 为解决东曲矿14214工作面巷道面临的围岩应力高、变形大及支护难的问题,文章采用理论分析与数值模拟相结合的方法,深入研究了围岩松动圈的形成机制,通过理论计算确定了巷道围岩松动圈扩展深度及所需支护参数。借助FLAC3D数值模拟手段,对巷道围岩应力场演化特征、变形发展规律等进行三维可视化分析。研究结果表明,在坚硬顶板地质条件下,巷道顶板松动圈整体下沉引发双重破坏机制,导致应力场发生显著转移,呈现两帮区域应力集中度高于顶底板的特殊分布模式。基于上述规律,进行支护结构优化设计,有效解决了巷道支护技术难题。

关键词： 提升机   钢丝绳更换   液压系统   SimulationX   数值模拟  

摘要： 为解决矿井提升机钢丝绳传统更换方式存在效率较低、工人劳动强度大、人员受伤风险较大等问题,对矿井提升机钢丝绳更换方式进行研究,提出了一种提升机钢丝绳高效快速更换装置。利用三维建模软件设计了钢丝绳高效更换装置结构方案,并设计了配套液压控制系统回路。对液压控制系统原理进行分析,采用机电液联合仿真软件SimulationX中搭建了液压系统控制回路,设定仿真时间为15 s,对不同的履带负载工况进行仿真。仿真结果表明,换绳装置液压系统能自动适配不同负载,到达最大位移值仅需要2.8 s,位移变化平稳,冲击较小,速度波动小,运行平稳。表明液压控制系统稳定且不会出现较大的冲击,液压系统设计合理,能满足现场要求。

关键词： 反射式高能电子衍射   晶体衍射   表面物理   数值模拟  

摘要： 反射式高能电子衍射(RHEED)是一种广泛用于晶体结构表征的技术,与X射线衍射相比,RHEED具有更简便的操作流程以及更强的衍射信号.这些优势使得RHEED特别适合用于物理实验教学,有效辅助学生理解晶体结构.尽管如此,RHEED在教学中的普及仍受限于缺乏简单直观的数学模拟方法.本文基于自由电子的平面波模型,提出了一种简单的RHEED衍射理论模型,并将其扩展应用到有限尺寸晶体.通过与实验数据的对比,验证了我们提出的模拟方法的准确性和可靠性,因此有望促进其在物理教育领域的广泛应用.

关键词： 络合铁法   脱硫   硫磺颗粒   沉降特性   富液内循环   含硫化氢气体  

摘要： 目的 研究气-液-固三相复杂体系下反应器底部流场变化对硫磺颗粒沉降特性的影响。方法 基于计算流体力学,采用k-ω-SST湍流模型(液相)和离散相模型(discrete phase model, DPM),对络合铁法脱硫装置吸收塔硫磺颗粒生成的分布及颗粒运动轨迹进行模拟研究。结果 在气体分布器对称分布的情况下,受制于静压分布的影响,硫磺生成量并非均匀分布,距离原料气进气主管线最远、离壁面最近的鸭嘴阀,其气体流量最大,硫磺产量最多;另一方面,随着吸收塔底部富液出口流速的增大,产生的硫磺颗粒在向下沉降的过程中向轴心偏移。当出口流速<0.90 m/s时,硫磺在锥面上的沉积速率和沉积面积随富液出口流速的增大呈直线下降趋势;当出口流速>0.90 m/s时,沉积速率和沉积面积下降趋势减缓。结论 出口流速控制为0.90~1.10 m/s为宜,吸收塔塔底富液采用内循环工艺可有效防止硫磺颗粒的沉积和堵塞。

关键词： PDC钻头   磨损规律   破岩机理   热力耦合   数值模拟  

摘要： PDC钻头在触及高温硬岩等复杂地质条件时,往往会遭遇环境温度、载荷以及切削热等多重因素的耦合作用,使得PDC齿的磨损加剧。为了揭示三棱形PDC钻头在热力耦合作用下的磨损规律与破岩特性,基于ABAQUS/Explicit有限元分析平台构建了PDC齿磨损与破岩仿真模型,模拟了热力载荷下PDC齿不同结构参数对磨损率、齿面温度、切削力以及破岩比功的影响规律。分析结果表明:当PDC三棱齿脊面倾角从4°增加到16°时,磨损率降低了47.92%,最大磨损深度减小了54.76%,并且齿面摩擦热与磨损点具有一定的相关性;PDC三棱齿切削破岩时,推荐最优前倾角在15°~20°之间,此时对地层具有更好的破岩效果;PDC三棱齿冲击破岩时,需要关注齿面底部三角形区域的磨损率和变形失效,并且PDC齿切削力和破岩比功随脊面倾角的增大而减小,当脊面倾角为16°时,最节约破岩输入能量。该研究可为优选适用于深层、超深层勘探的耐高温PDC齿提供理论指导与技术储备。

关键词： 冷却塔   环境风   高温高湿   逆温   数值模拟   稳定运行  

摘要： 自然通风冷却塔受环境气象影响导致不稳定运行对电厂安全经济运行十分不利。为评估不利气象因素瞬间发生后,冷却塔及机组是否能满足设计中负荷变化的调节能力,建立了淋水面积18000 m^(2)的自然通风冷却塔三维数值计算模型,研究了不利风速、高温高湿、逆温不利气象条件突现后,冷却塔的热力特性及机组的背压、出力的变化幅度及变化速率。结果表明:在设计中应重点关注突现高温高湿气象对自然通风冷却塔及配套机组稳定性的影响。高温高湿突现可导致出塔水温升高12.6℃,机组背压升高6.99 kPa,阶跃负荷变化最大约4%,线性负荷变化约0.19%min,约60 min系统恢复稳定状态。不利风速和逆温对常规塔及配套机组的影响远小于高温高湿气象条件。

关键词： 山洪灾害   定量评估   水文水动力模型   数值模拟   暴雨洪水   桥梁淤堵   过流能力  

摘要： 【目的】山洪往往因洪水改道、泥沙淤积、流木堵塞桥孔等原因造成灾害放大,具有极大的不确定性。使用水文水动力模型可以定量评估桥梁在不同淤堵情景下对山洪灾害带来的放大效应的影响。【方法】以广东省清远市连南瑶族自治县的寨岗河为例,采用中国山洪水文模型(CNFF-HMS),IFMS水动力模型,分别用11场和4场暴雨洪水资料对水文模型和水动力模型开展参数率定和结果验证。以2022年“6·21”典型洪水为例,计算桥梁无淤堵、部分淤堵和全淤堵工况下断面水位和淹没范围变化,并对桥梁阻水原因进行分析。【结果】结果表明:(1)桥梁淤堵会导致上游水位明显上涨,全淤堵工况比无淤堵工况水位上涨1.5 m;(2)桥梁淤堵会导致淹没范围明显增加,全淤堵工况比无淤堵工况淹没面积增大0.99 km^(2),为无淤堵工况的1.34倍;(3)桥梁淤堵会导致桥梁位置的过流能力减弱,全淤堵工况下过流面积仅为无淤堵工况的38.4%。【结论】桥梁淤堵对山洪灾害存在放大效应,桥梁淤堵越严重,桥梁过流能力越差,上游水位抬升越明显,导致洪水极易发生漫溢,洪水淹没范围增加。初步量化了灾害的放大效应,为山洪灾害风险早期识别和指导人员避险转移提供了更为科学精准的支撑。

关键词： 混凝土   重力坝   温控防裂技术  

摘要： 混凝土重力坝是水利工程中重要的基础设施,其施工过程中,混凝土的温度控制和裂缝防治问题一直是影响工程质量和安全的关键因素。在混凝土重力坝的施工期,由于水泥水化放热、外部气候变化等因素,容易导致混凝土内部温度应力集中,从而引发裂缝。本文通过分析混凝土的温控机制及裂缝形成的原因,探讨了混凝土重力坝施工期温控防裂的优化策略,重点介绍了温控方案的科学设计、外加剂与掺合料的选择、低热水泥的应用及防裂纤维的添加等技术措施,并通过具体案例分析了这些技术的实际应用效果和成效。

关键词： 串联弯管   计算流体动力学-离散相模型(CFD-DPM)   冲蚀磨损   数值模拟  

摘要： 在天然气管道输送系统中,串联弯管由于其特殊结构以及天然气出砂特性,管道弯管处特别容易受到冲蚀的影响。串联弯管的冲蚀行为受到多个因素的影响,其中两弯头的连接管长度是不可忽视的变量。为此采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)-离散相模型(discrete phase model,DPM)数值模拟方法,对含砂天然气在不同间距下串联弯管冲蚀行为进行研究。结果表明:当两个弯管串联安装时,下游弯管的腐蚀形貌和速率受两个弯管之间距离的影响较大。随着串联弯管中间段长度的增加,上游弯管的腐蚀形貌均呈V字形,但下游弯管的腐蚀形貌则由三角形逐渐变化为V字形。此外,因重力对砂粒运移轨迹产生的影响,下游弯管冲蚀磨损最严重区域相较于上游弯管要靠后5°~8°。通过对下游弯管多角度切面流场进行分析,气流经过中间段后在下游弯管处产生了较复杂的二次流,因此下游弯管的最大冲蚀速率随着串联弯管中间段长度的增加,呈现出先减小后增大的变化规律。研究成果可为优化双弯管系统的工程设计和冲蚀防控提供一定的理论指导和依据。