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关键词： 光学实验室   洁净室   气流组织   数值模拟   优化  

摘要： 精密光学器件是国家先进制造与产业供应链安全的核心战略支撑,其研发、生产对空气洁净度要求严苛。本文基于计算流体力学(CFD)对某大型光学实验室洁净区开展了气流组织优化研究,结果表明:通过CFD数值模拟可高效预测洁净室工况并优化设计方案,包括温湿度控制、气流组织优化、洁净度达标分析、系统自净性能验证等场景;在普通行车附近增设送风口可以优化气流组织,使行车产生的尘埃粒子及时排出,避免高浓度聚集,提高光学实验室的洁净度。本文的优化方法可为其他相关项目提供借鉴。

关键词： 巷道掘进   复杂地质构造   地下水运移   数值模拟  

摘要： 山西省A矿2314运输顺槽水害严重,综合分析发现掘进中的水害主要源于陷落柱和承压水。物探确定掘进区域前方70 m受陷落柱影响比较大;钻探分析得出最大水压为1.29 MPa,最大排水量为2.99 m^(3)/h。由数值模拟研究可知,在如此大的水压下4 d后2314运输顺槽全断面充水。研究成果及方法对于其他矿井巷道水害治理具有一定的指导意义。

关键词： 旋流混合器   混合均匀度   结构优化   数值模拟  

摘要： 为解决互不相溶液体两相密度差较大且难以混合的问题,设计一种用于轻组分与重组分混合的液-液旋流混合器,并基于CFD数值模拟,采用Mixture多相流模型,以混合均匀度γ_(a)为评价指标,对比分析混合器进料高度差Δh、筒体直径∅_(m)、进料口管径∅_(1)和∅_(2)对旋流混合器混合性能的影响。结果表明:γ_(a)随着Δh的增大而减小,随着∅_(m)的增大而增大,当Δh由0增大至200 mm时,γ_(a)降低14.58%,当∅_(m)由150 mm增大至400 mm时,γ_(a)上升4.43%;增大∅_(1)或∅_(2)均可提高混合均匀度,当∅_(1)由8 mm增大至50 mm时,γ_(a)上升2.11%,当∅_(2)由6 mm增大至15 mm时,γ_(a)上升0.47%;γ_(a)对Δh和∅_(m)更为敏感,减小Δh或增大∅_(m)可显著提高旋流混合器的混合性能。研究结果可为旋流混合器的优化设计提供理论参考。

关键词： 墙式切圆锅炉   氨气掺烧   燃烧特性   数值模拟  

摘要： 为验证燃煤机组掺烧大比例氨气的可行性,以某660 MW墙式切圆锅炉为例,建立数值模拟模型,分析氨气掺烧比例、氨气掺烧位置、一二次风配风方式对炉膛内燃烧的影响。结果表明:燃煤锅炉掺烧氨气会造成炉膛内烟气温度降低和NO_(x)的质量浓度增加;氨气掺烧比例越大,烟气温度下降与NO_(x)质量浓度增加的幅度越大;当氨气掺烧比例增加至40%时,炉膛内烟气的平均温度下降约50 K,出口NO_(x)质量浓度升高29.4%;采取更高层燃烧器掺烧氨气和提高一次风比例等举措,可在保证氨煤充分燃烧的基础上,降低炉膛出口NO_(x)质量浓度。

关键词： 质子交换膜燃料电池   气体扩散层   液态水分布   中子成像图  

摘要： 为深入研究质子交换膜燃料电池中液态水分布规律,本文建立了包含气水热电力多物理场的非等温两相流模型,模拟两种不同类型气体扩散层(GDL)材料在80℃、200 kPa(abs)和80%RH操作条件下的电池性能和液态水分布,同时开展性能测试及中子成像实验,并与模拟结果进行对比验证。结果表明:与使用Toray GDL的燃料电池相比,使用Freudenberg GDL的燃料电池具有更好的性能,尤其是在高电流密度下。使用Toray GDL的电池液态水饱和度峰值出现在肋板下方的催化层中可达0.42,使用Freudenberg GDL的液态水饱和度峰值出现在肋板下方的气体扩散层中可达0.25。

关键词： 扬压力监测   回归模型   望亭水利枢纽  

摘要： 针对平原河网地区内水闸扬压力的影响因子较多且存在滞后性的问题,文章构建了回归模型,进行扬压力数据分析,并对江苏省的中型水闸望亭水利枢纽进行了包含水位、降雨、温度等多种影响因子的扬压力分析,结果表明:该工程扬压力主要受水位分量的影响,且存在明显的滞后性,前3~5日的上游水位对闸底板处扬压力影响较大,前1日的运河水位对翼墙处扬压力影响较大。望亭水利枢纽多年的实践应用表明:该方法可操作性强、分析结果可靠,可直观地反映出闸基应力与防渗性能的变化,具有实际应用价值。

关键词： 抗滑桩   滑坡治理   数值模拟   桩间距   桩径   桩土相互作用  

摘要： 抗滑桩是一种广泛运用于提高边坡稳定性的支护措施,合理选择抗滑桩参数,对于提高边坡稳定性、节省成本具有重要意义。以甘洛县某小型滑坡为研究对象,利用FLAC3D数值分析软件,考虑桩径与桩间距两项设计参数对桩土相互作用的影响,分析了桩径和桩间距对抗滑圆桩受力变形的影响和对滑坡的加固效果。结果表明:随着桩间距的增大,滑坡推力、桩前抗力、桩身位移、坡体最大位移和桩身内力逐渐增大,抗滑圆桩加固后的滑坡稳定性随桩间距的增大而逐渐降低,桩间距不宜超过6.25 m方可保证桩土的协调作用。随着桩径的增大,滑坡推力、桩前抗力、桩身位移和坡体最大位移逐渐降低,抗滑圆桩加固后滑坡稳定性、桩身内力随桩径的增大而逐渐增大,桩径应不小于1 m且最大桩径宜取1.5 m。

关键词： 扩展有限元(XFEM)   复合型断裂   沥青混合料   半圆弯曲试验(SCB)  

摘要： 沥青混合料的断裂性能是影响沥青路面断裂的主要因素之一。沥青路面断裂状况通常是多种断裂模式共同作用导致的,难以通过单一断裂模式(Ⅰ型或Ⅱ型)准确表征。针对沥青混合料的复杂断裂特性,基于半圆弯曲(SCB)试验构建扩展有限元模型。通过调整支撑间距与初始裂纹位置,系统研究沥青混合料Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂模式下材料的裂纹扩展规律与应力分布。研究结果表明,模型可有效预测裂纹扩展路径,数值模拟结果与实验观测高度吻合;试件始均初始裂纹尖端起裂,并沿着一定路径向加载点延伸直至断裂;且支撑位置会影响裂纹的扩展路径。复合型断裂的裂纹尖端应力约为单一型断裂的2.8倍。此外,进一步研究初始裂纹长度对沥青混合料断裂的影响,发现裂纹长度仅影响模型起裂位置,而不会改变裂纹扩展的最终路径。

关键词： 瓦斯抽采   流固耦合   数值模拟   抽采参数优化   COMSOL  

摘要： 瓦斯抽采效果受抽采时间、钻孔孔径、钻孔间距、抽采负压等因素影响。为探究不同抽采参数对抽采效果的影响,本文将煤与瓦斯流固耦合模型嵌合进COMSOL数值模拟软件中,采用控制变量法,探究不同抽采参数对抽采效果的影响。结果表明:抽采效率随时间延长而增加;钻孔孔径增大,抽采半径变大,但过大时易出现塌孔现象;间距过小不利于抽采,间距过大抽采效果不佳;当其他参数一定时,负压增大抽采速度加快,但安全区并不会扩展。基于上述研究,确定瓦斯抽采最优方案为:抽采时间180 d,钻孔孔径113 mm,钻孔间距6 m,抽采负压30 kPa。本研究成果能够为瓦斯抽采工程实践提供一定的理论参考。

关键词： 数值模拟   堤防管涌   渗流场   响应   特征  

摘要： 管涌是引发堤防险情的主因之一,为掌握管涌发生后堤防渗流场响应特征,在水工物理模型的基础上构建有限元仿真计算模型,对堤防不同深处和水平面孔隙水压力变动趋势规律展开模拟,并对管涌通道直径及管涌部位影响孔压的程度进行分析,确定出堤防结构中渗压计的合理埋设区域。结果表明,管涌发生后,不同竖向深度、水平距离及不同管涌通道直径下孔隙水压力值存在较大差异。为扩大监测范围,获取详实可靠的监测数据,为堤防管涌险情判断提供可靠支撑,必须合理埋设孔压监测设备。