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关键词： 椭圆微通道散热器   响应面法   NSGA-Ⅱ多目标优化   数值模拟  

摘要： 为提高椭圆微通道散热器的综合性能,文章开展了椭圆截面微通道散热器的多目标优化设计研究。为获得最佳的散热性能及最低的泵送功率,文章结合数值模拟、响应面法和NSGA-Ⅱ多目标优化算法,系统研究了椭圆微通道散热器不同参数对散热器性能的影响规律,并获得了最优设计方案。结果表明,与基准圆形截面散热器相比,优化后的椭圆截面微通道散热器在系统最大温度(降低2.16K)、热阻(下降4.6%)、对流换热系数(提高22.2%)和泵功率(降低2.2%)等方面均表现出显著优势。

关键词： 盾构下穿   施工参数   正交试验   代理模型   优化设计  

摘要： 为保障盾构下穿施工过程中既有线路的安全运营与新建隧道的顺利施工,提出一种结合数值模拟与机器学习的小样本数据驱动的盾构下穿施工参数优化方法。首先,基于实际工程建立精细化数值模型,并通过正交试验分析支护压力、刀盘正面摩阻扭矩、注浆压力及盾壳摩阻力等盾构施工参数对既有线隧道变形的影响程度。然后,选取主要影响因素(支护压力、注浆压力)作为变量,利用拉丁超立方抽样生成具有代表性的工况数据,并基于对应数值模拟结果构建代理模型。最后,利用代理模型对区间工况进行遍历预测,确定盾构施工参数最优组合。研究结果表明,开挖面支护压力与注浆压力是影响既有线隧道变形的关键因素;通过优化拉丁超立方抽样算法获得的数值工况具有较好的代表性,构建的代理模型预测精度满足工程需求。现场实践表明,优化后的施工参数不仅能有效抑制既有线隧道的变形,还能显著降低计算成本,相较于传统方法具有更高的效率和实用性。

关键词： 液化天然气   输配管道   数值模拟   预冷规律   优化方案  

摘要： 本文通过某工程案例,介绍了利用数值模拟技术建立液化天然气输配管道三维模型,分析流速对于直管、弯管的热应变和热应力的影响,提出了预冷作业优化方案,可为后续类似工程提供借鉴和指导。

关键词： 邻近老桥   新桥施工   钻孔桩   地基土   应力位移响应   数值模拟  

摘要： 在老桥附近建设新桥,为给新桥设计与施工提供数据分析,采用有限元软件建立了新桥与邻近老桥的三维模型,分别对新桥钻孔灌注桩施工、基坑开挖、承台及上部结构施工进行了数值模拟,分析了新桥施工不同阶段周围土体及邻近老桥的响应特性,并采用现场测试数据予以验证。结果表明:1)随着钻孔钻进深度增加,钻孔周围地基土大都受到挤压作用,在深度方向水平位移和竖向位移近似线性变化;2)不同部位钻孔施工对邻近老桥不同部位桩基的影响规律相近,随着钻进深度增加,老桥桩基位移增大,桩顶、底部位移较小而中部较大,桩顶、底部位移方向相反;3)老桥承台、桥墩及桥面位移变化规律与桩基相似,随着施工逐步推进,水平位移与竖向位移均不断增加,并在新桥上部结构施工时达到最大值。

关键词： 球墨铸铁   轴承座   铸造工艺   数值模拟  

摘要： 介绍了轴承座铸件的结构及技术要求,详细阐述了铸件的垂直分型铸造工艺,并运用MAGMA软件对铸件的充型过程与凝固过程进行数值模拟,分析铸件可能存在的砂眼、缩孔及缩松等缺陷。通过生产验证,轴承座的外表面光洁,无砂眼,铸件内部未发现明显的气孔、缩孔、缩松等缺陷,铸件尺寸符合要求,铸件本体的金相组织和力学性能均符合技术要求。最后指出:采用减压浇注系统,横浇道与垂直浇道采用扁平的搭接方式,阻挡浇道的散砂和夹渣进入铸件型腔,从而降低夹砂与夹渣的风险;铸件实现顺序凝固,很好地保证了冒口的补缩作用,有效防止了铸件缩孔、缩松缺陷的产生。

关键词： 铁路隧道   浅埋黄土   围岩失稳破坏   模型试验   数值模拟   破坏过程  

摘要： 以中卫至兰州铁路白石二号隧道工程为背景,制备黄土相似材料并设计模型试验系统,研究了在先开挖后加载的试验过程下围岩的应力、变形及宏观渐进破坏过程。建立摩尔-库仑本构的缩尺数值模型,对模型试验结果进行对比验证,得出模型试验与数值模拟结果吻合度较好。结果表明:拱顶土体竖向呈“松动”状态,水平方向呈“楔紧”状态,使得拱顶围岩具有一定自承能力,边墙靠近临空面的土体受开挖扰动明显;开挖阶段,松动围岩的重量是初期荷载的主要来源,加载阶段,大断面黄土隧道围岩渐进破坏过程主要表现为拱顶上部围岩松动区逐渐扩大和边墙处围岩横向收敛变大;隧道加载过程中发生了三次坍塌,由于拱顶上方松动块重量大于围岩的极限抗拉强度而发生第一次坍塌,后两次塌方是围岩沿着“欲成拱”裂缝渐进破坏;整个加载阶段,大断面黄土隧道围岩坍塌区域不仅在竖向范围扩大,而且水平方向也有延伸,呈现出“洋葱状”的分级特征。

关键词： 永磁同步直线电机   槽极配合   数值模拟   优化设计  

摘要： 以平板型永磁同步直线电机(PMSLM)为研究对象,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,开展电机建模与性能验证研究。首先,基于电磁场理论分析PMSLM的工作原理,确定电机的基本类型与拓扑结构,完成槽极数配合计算及动子绕组分相设计;然后,运用有限元分析软件对电机的电磁场进行数值模拟,优化铁芯、永磁体等关键部件的结构尺寸;最后,对构建的PMSLM模型进行静磁场、空载及负载特性分析。仿真结果表明:该模型磁力线分布合理,铁芯最大磁通密度为1.65 T,低于材料饱和点;气隙磁通密度波形畸变率小于5%;空载反电势总谐波畸变率(THD)为3.2%;负载反电势THD为4.8%,均满足设计要求。

关键词： 选区激光熔化   AlSi10Mg合金   数值模拟   扫描策略   工艺参数  

摘要： 以典型的悬垂结构为研究对象,通过Simufact Additive建立有限元模型,并对SLM成形工艺过程进行模拟分析,考察工艺过程中总变形量和残余应力的变化情况,讨论扫描策略、扫描速度、光斑直径、激光功率及铺层厚度对悬垂结构的总变形量和残余应力的影响。分析结果表明,当SLM打印完成后制件的总变形量最小,残余应力最大,支撑去除后,残余应力有所降低,但总变形量会随之增大。扫描角度的旋转增量为60°时,悬垂结构总变形量及残余应力最小。在一定范围内,随着扫描速度和光斑直径的增大,悬垂结构总变形量及残余应力呈减小趋势;随着激光功率的增大,其总变形量呈增大趋势。随着铺层厚度的增大,其总变形量及残余应力呈先减小后增大的趋势。

关键词： 沿空留巷   高水无机材料   水压致裂   数值模拟   围岩控制  

摘要： 针对留煤柱采出率较低且巷道围岩控制效果差以及采掘接替紧张等问题,在巍山煤业150120综放工作面开展沿空留巷技术研究。通过对沿空留巷方案设计,确定使用高水无机材料巷旁充填沿空留巷与巷道顶板切顶卸压联合控制技术。通过FLAC3D数值模拟分析了沿空留巷切顶卸压联合控制技术的巷道围岩变形及垂直应力分布规律,结果表明,高水无机材料沿空留巷未进行切顶卸压时,充填体水平位移量达到368.5 mm;在经过切顶卸压后,水平位移量降低至101.8 mm。综合分析可知,采用高水无机材料巷旁充填式的沿空留巷与水压致裂联合控制技术,可以明显降低巷道围岩变形量,提高沿空巷道围岩的稳定性。该技术取得了显著的应用成果。

关键词： 矿热炉   数值模拟   电磁场   电热转化   电弧弧长预测  

摘要： 矿热炉是一种以电弧热作为主要热源的埋弧电炉,原料入炉后将会自上而下经过升温反应过程形成产品。现有的操控方式大多依托于电流、电阻等表观电气参数。分析炉内不同工况对表观电气参数的作用机制,明晰炉内电弧运行状态有利于提高现有操作水平。通过采用数值模拟方法求解电磁场方程,得到炉内的电热分布情况,并对电极入料深度、电弧弧长、炉料性质等关键参数对操作电阻及全炉功率的影响因素进行了分析,结果表明,电极入料深度对表观电气参数影响不明显,但是会改变炉内热源区域的分布深度,电弧弧长对电气参数的影响最为显著,其次是熔池深度和坩埚区物性。最后,基于模拟结果建立了电弧弧长的预测方案,并采用实际生产数据进行了计算,得到的电弧弧长在300~850 mm间变化。