教学课程资源库 更多>>

关键词： 玻化微珠   混凝土   高温   氯离子传输   数值模拟   服役寿命  

摘要： 【目的】火灾高温引起的隧道衬砌结构开裂损伤往往会对结构耐久性维持埋下巨大隐患。【方法】基于此,通过MATLAB和COMSOL软件交互使用,建立了包含粗骨料、玻化微珠、砂浆和界面过渡区的玻化微珠混凝土(GIC)凸多边形骨料数值模型,开展了考虑高温影响的氯离子传输模拟并进行了有效性验证。依据钢筋脱钝寿命理论,建立了灾后服役寿命参数影响评价机制。【结果】结果表明:随着玻化微珠体积分数的增加、界面过渡区厚度的减小及最大骨料直径的增大,混凝土灾后服役寿命得到一定改善,其中,玻化微珠体积分数影响尤为显著。【结论】基于参数分析,通过单因素相关性分析及多元非线性分析方法,最终建立了考虑高温影响的耐久性极限状态函数,可为实际工程中建筑结构设计及灾后寿命评估提供参考。

关键词： 地源热泵   水泥土能源桩   相似模型试验   数值模拟   传热机理  

摘要： 土壤源热泵供热制冷系统是当前浅层地热能最主要的开发利用方式。为了解决土壤源热泵系统中传统地埋管热效率低、占地面积大等瓶颈问题,本研究提出了一种新方案:将地埋管与水泥土桩复合地基相耦合,即一边钻进一边将水泥与原土在桩孔内现场搅拌成桩,利用地基处理材料良好的热力特性提高地埋管热效率。通过COMSOL Multiphysic5.0软件的数值模拟以及相似比为1∶2的相似模型试验,对比研究了地埋管分别在水泥土桩和土壤的热传递机理,探讨了温度场分布的时空变化规律,初步建立了水泥土能源桩的计算方法。研究表明:水泥土能源桩有效减小了能源桩传热系统中的最大热阻部分,极大提高了能源桩的热效率;在制冷或制热工况下,水泥土能源桩单位孔深换热量比常规地埋管分别提升了22.88%~34.20%和21.20%~55.60%;但是,仅靠提高埋管内的流速并不能进一步提高水泥土能源桩的换热能力,需要选择合适的流速与管径。水泥土能源桩系统这种建筑物绿色供热与制冷新模式,充分发挥了土壤源热泵系统适用性广和水泥土桩环保降本等各自的主要优势,为浅层地热能的高效开发提供了新的途径。

关键词： 15Cr14Co12Mo5Ni钢   DEFORM数值模拟   锻造方案   变形量   晶粒度  

摘要： 目的解决15Cr14Co12Mo5Ni钢齿轮锻件易出现粗晶和晶粒度不均匀的问题。方法采用DEFORM数值模拟软件分析15Cr14Co12Mo5Ni钢齿轮成形过程,基于分析结果优化锻件设计方案和锻造工艺方案。结果优化了锻件小端头厚度、中心凹坑尺寸及锻造工艺方案中制坯镦粗高度,使模锻成形过程中齿轮锻件各部位的变形量更加均匀,保证了齿轮小端头难变形区域的变形量≥40%,达到了细化晶粒的目的。结论采用优化后的工艺进行零件试制,结果与DEFORM数值模拟结果相吻合。

关键词： 低空风切变   计算流体力学模型(CFD)   WRF模式   大涡模拟   长短期记忆网络  

摘要： 为提升低空风切变预报精度,本文综合运用欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料[European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)fifth-generation reanalysis data,ERA5]和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的FNL全球再分析资料(Final Operational Global Analysis)、先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型以及兰州中川机场的实况观测资料,采用中尺度数值天气预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF)、WRF结合计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法、长短期神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)方法,对2021年4月15-16日兰州中川机场的两次风切变过程进行模拟分析。结果表明:(1)在小于1 km的网格中使用大涡模拟,WRF模式在单个站点风速模拟任务中表现更好,但在近地面水平风场风速模拟效果上,不如WRF模式结合计算流体力学模型方案;(2)对于飞机降落过程中遭遇的两次低空风切变的模拟,WRF-LES和WRF-CFD两种模式都可以模拟出第一次低空风切变,而第二次受传入模式的WRF风速数据值较小的影响,两种模式风速差都没有达到阈值,需要在后续工作中进一步验证;(3)低风速条件(6 m·s^(-1))下,基于LSTM的单变量风速预测模型平均绝对误差基本维持在0.59 m·s^(-1),能较好地把握不同地形与环流背景条件下风速变化的非线性关系,虽然受到WRF误差和观测要素不全的限制,多变量风速预测能在保证平均绝对百分比误差小于6.60%的情况下,以更高的计算效率和泛化能力实现风速预测。本文不仅验证了WRF-CFD和WRF-LES耦合方案在风场和低空风切变预报中的差异,还探讨了基于LSTM的风速预测的可行性和准确性,期望为提高风场模拟精度,缩短精细风场模拟时间提供新的视角和方法。

关键词： 抽采条件   采空区   多孔介质   瓦斯浓度   分布规律  

摘要： 以某矿32320工作面和40205工作面为研究对象,结合定制的瓦斯分布实验平台,通过数值模拟分析了抽采条件下采空区瓦斯分布规律。研究结果表明:在32320工作面,瓦斯浓度在煤层厚度为4.5 m时达到峰值,随后逐渐降低,但在6.0 m时又有所回升;在40205工作面,瓦斯浓度波动相对平缓,在煤层厚度为4.0 m时达到高峰,之后虽有波动但整体保持稳定。成功揭示了抽采条件下采空区瓦斯分布与煤层厚度间的关联规律。

关键词： 相邻隧洞   洞口段   围岩稳定性   数值模拟  

摘要： 山西垣曲二期抽水蓄能电站进厂交通洞和通风洞洞口结合布置在下水库韩家沟北侧边坡处,两洞洞口平行布置。本文采用Midas GTS软件进行数值模拟计算,探究相邻隧洞围岩稳定性问题,结果表明,围岩条件、洞室净距、洞顶岩体厚度是影响相邻隧洞围岩稳定的重要因素,计算结果能够为相邻隧洞设计和施工提供一定的依据,计算模型具有良好的适用性。

关键词： 维修车间   污染物浓度测试   通风系统优化   数值模拟  

摘要： 以某维修车间为研究对象,调研了车间内污染物组成,实地测试了车间内污染物浓度,并把污染物测试浓度与相关国家标准进行了对比分析;对维修车间的通风系统进行了数值模拟,计算出了维修车间需要的通风量,并根据模拟结果,对维修车间排风口布置给出了优化方案。通过对维修车间内污染物浓度的实测、分析、模拟和研究,得出机械通风系统的改造优化方案,为同类型建筑的暖通设计及改造提供有力的理论依据和实践支撑。

关键词： 电弧炉炼钢   氧燃混合喷吹   数值模拟   废钢熔化  

摘要： 为进一步加快废钢升温速率、缩短冶炼周期,建立了短流程全废钢电弧炉炼钢过程集束氧燃混合射流数值模拟模型,分析了不同氧燃比、不同氧燃流量对混合气体喷吹动力学特性以及燃烧带长度、燃烧位置的影响趋势。结果表明:在中、高档烧嘴模式下,随着氧燃比增加,各出口速度及势流核心段长度逐渐增加,开始发生燃烧反应的位置延后,当氧燃比为2.2时,燃烧反应带长度最长,有助于天然气和氧气的充分混合燃烧;低档烧嘴模式下的气相射流并未形成势流核心段,意味着燃烧过程放出的热量可能无法有效地集中作用于废钢熔化。基于数值模拟计算结果,对冶炼过程氧燃枪喷吹参数及喷吹时间进行调整,将氧燃比由2.0提升至2.2,缩短低档烧嘴的使用时间,统计分析了一个完整炉役的冶炼数据,供电时间缩短了0.7 min、天然气消耗降低了0.29 m ^(3)/t。

关键词： 开采扰动   煤柱应力   力学响应   二次开发   数值模拟  

摘要： 为研究开采扰动过程中煤柱整体力学响应情况,通过数值模拟手段分析开采扰动过程中的力学模型,得到其应力场、位移场以及塑性区的变化情况,并通过二次开发得到应变能密度和主应力差来表征煤柱周围的应力集中情况。计算结果表明:在开采扰动初期,煤柱周围应力位移变化较小,当开采扰动达到峰值应力时,煤柱开始表现出位移增加,并且出现应力集中,塑性区在煤柱周围明显扩大;当开采扰动达到峰后阶段时,煤柱顶端位移变化最明显,最大值为40 mm,塑性区范围进一步扩大,主要出现在靠近卸荷区域的临空面;通过fish二次开发得到应变能密度和主应力差,分析得到煤柱顶底部和局部侧面是应力最为集中的区域,以期对类似的工程有一定的借鉴意义。

关键词： 异纤分拣机   喷嘴   流场仿真   优化设计   数值模拟  

摘要： 为提高异纤分拣机剔除速率,降低能耗,基于拉瓦尔喷嘴的结构特性对异纤分拣机剔除喷嘴进行了结构优化设计。采用维托辛斯基公式对喷嘴收缩段进行优化,喷嘴喉部采用自然过渡的方式实现流线型的几何形状变化,喷嘴扩张段采用特征法进行优化。对优化前后的喷嘴结构进行数值模拟分析,监测对比优化前后喷嘴外流场的速度、压力和耗气量,评估优化设计对喷嘴外流场性能的影响。结果表明:优化后喷嘴外流场的最大速度相较于原始喷嘴速度提高25.7%,在分拣异纤的主要作用区域耗气量降低33%,同时喷嘴外流场的压强变化更加平缓,即相较于原始喷嘴,优化后的喷嘴结构能耗更低、综合性能相对更优。