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关键词： 熔岩管道   月球基地   数值模拟   热传导系数   温度场  

摘要： 月球基地建设是探月工程四期任务的核心目标,其热环境控制面临月表极端温度波动的严峻挑战.本文针对熔岩管道内基地能源供给下的温度场响应问题,提出了一种改进的非线性热传导本构模型,用于表征玄武岩的热传导特性.同时,基于有限元软件CODE_BRIGHT建立了二维非稳态数值模型,考虑了月表周期性演化的温度边界条件与管壁加热源,系统量化了风化层厚度、埋深、截面形状及加热功率对温度场时空演化的影响机制.研究表明:(1)熔岩管道温度预测结果显著依赖于热传导本构模型的选取,与恒定热传导模型相比,温度预测值相差可达到30%;(2)风化层厚度大于1 m可完全屏蔽月表温度波动,热源的影响区范围约3倍洞径;(3)相同总加热功率条件和短轴长度的条件下,椭圆截面(长短轴比为4∶1)的洞顶温度较圆形降低了近80%.研究成果为月球基地选址、能源配置及热控系统设计提供了理论支撑和指导建议.

关键词： 高速铁路   岩土工程   数值模拟   边坡角度  

摘要： 0背景岩质边坡的稳定性问题一直是国内外岩土工程界的热门研究课题之一。随着近几年来国内基础建设发展速度不断提升,尤其是交通行业中的高速公路、高速铁路、水利水电工程、矿山开采业等领域均出现了大量的岩质边坡,并且呈现出规模大、数量多的特点,这些边坡的安全性的好坏将会对整个工程施工过程甚至对于社会经济效益都产生重大影响。影响岩质边坡稳定的最主要的因素之一就是边坡角度,它是控制边坡力学特征的主要参量,不但直接影响着边坡承受荷载的状态以及发生破坏的方式与部位,还会影响其相关的强度指标取值及变形特性等。此外,边坡角度还是判断边坡处于临界失稳状态时的一个重要标志。因此,在工程地质领域、岩土工程领域和灾害防治领域中,岩质边坡角度的研究在理论和实践上都具有十分重要的价值。

关键词： 回转窑   温度分布   旋流风速   数值模拟  

摘要： 为提高提钒回转窑的焙烧性能,针对燃用焦炉煤气的回转窑从操作参数和结构参数两个方面进行模拟研究,进而获得回转窑内部温度场分布。结果表明:当旋流风速为1.5 m/s时,燃烧不完全,窑内平均温度显著降低。当旋流风速由3 m/s增加至7.5 m/s,窑内最高温度由1771 K降低至1476 K,高温区向窑头方向移动。随着燃料喷入速度由8 m/s增加至10 m/s,最高温度从1445 K升高至1705 K,窑内高温区范围不断扩大,燃料喷入速度继续增加,温度场变化不在显著;随着燃烧器插入深度由1 m增加至5 m,冷却区最高温度由938 K降低至537 K,高温区向窑尾方向移动;随着燃烧器布置角度从0°增加至9°,回转窑中轴线下方的料床区域最高温度由1534 K升高至2123 K,窑内中后部温度显著降低。

关键词： 推进剂/衬层界面   数值模拟   物理模型   裂纹扩展  

摘要： 综述了国内外固体推进剂/衬层界面脱黏的数值模拟研究进展,重点介绍了推进剂/衬层界面裂纹扩展对发动机药柱结构完整性和燃烧性能影响的数值模拟结果,指出当前推进剂/衬层界面数值模拟存在的困难是物理模型的建立和微观参数的选取。结构完整性数值模拟对发动机人工脱黏深度的选取具有一定的指导意义,且发动机点火增压梯度门限值为发动机点火提供了有效参考。指出数值模拟下一步的研究方向是根据不同的工程应用需求,建立典型工作环境下的裂纹扩展模型,及进行裂纹扩展对药柱燃烧性能的影响研究。

关键词： 沉积环境   数值模拟   沉积过程   沉积动力学  

摘要： 沉积动力学研究的核心在于从机理上探究沉积物侵蚀、搬运、堆积过程、机制以及沉积环境效应,以“从过程到产物”的观点来研究沉积演化特征。其研究的尺度小至泥沙颗粒的搬运与沉积、大至沉积盆地的充填与演化。沉积物理与数值模拟是开展沉积动力学研究的重要手段,具有实验条件可控性、实验结果可重复性、沉积过程正演性、模型与原型可对比性等特点。与现代沉积考察相比,沉积模拟一方面能够克服时间、空间、以及自然条件的限制,从而更方便地研究各类沉积过程;另一方面,沉积模拟可以通过控制变量更为科学、明确地讨论单一因素对沉积过程的控制作用,进而帮助人们对多因素控制下的沉积过程和产物做出更合理的解释。传统岩心观察、现代沉积观察和露头分析等主要提供一维或二维沉积特征信息,存在时间尺度与空间尺度的局限性。而沉积物理与数值模拟可以还原沉积体的时空四维演化过程并系统采集数据,可为“人工智能+沉积学”提供丰富的沉积数据样本,在当前人工智能快速发展阶段表现出尤为广阔的发展和应用前景。

关键词： 发动机齿轮   应力模拟分析   应变模拟分析   模具磨损  

摘要： 文章通过数值模拟方法,系统分析汽车发动机齿轮在锻造过程中的应力分布及模具磨损特性。基于有限元分析技术,对齿轮闭式模锻过程中的等效应力(最大566MPa)和应变集中区域(如齿根)进行模拟,揭示应力集中与锻造缺陷的关联性。结合模具设计原则(精确性、耐用性、可维护性),优化材料选择(高速钢、硬质合金)、结构设计(受力均匀化)与制造工艺(电火花加工、线切割)。研究通过降低锻造速度、调整模具参数,将模具磨损量控制在0.0000301mm以内,显著提升模具寿命。该成果为发动机齿轮的高效制造与模具延寿提供理论依据和技术支持。

关键词： 305 m级   超大型水电站   拱坝变形   变形监控  

摘要： 305 m级的超大型水电站的工程技术及施工难度超乎想象,许多技术指标已超过现行规范的要求,掌握变形规律及拟定变形监控指标是极其复杂的研究,首先,基于1∶1的原型试验参数对现役坝体的重要形变性态进行多方位的分析与总结,反馈坝体实际服役性能,进而探究其外部影响因子及影响规律;其次,融合荷载集、荷载效应集,通过确定性函数和物理推断法综合确定各影响因素,依据实测资料确定模型中的各因子的系数,进而可以推算某一组荷载集时的荷载效应集,进而建立特高级拱坝变形监控统计模型,以判断建筑物的工作状态,对建筑物进行监控,通过典型测点的变形预测分析,将其与其他方法对比分析,进而得出特高级拱坝变形监控指标以及较优的拟定方法;第三,建立坝体的三维非线性有限元模型,提出了通过考虑坝体自重和外界水荷载下的增量步差值算法,较为精确的模拟了拱坝变形实际性态。研究成果对于以后类似工程的探究分析提供了有力的参照。

关键词： 肺结核   扩散模型   最优控制   数值模拟  

摘要： 该文建立了一个带有扩散因素的肺结核传播模型,引入提高个人防护意识,及时的检测和治疗,提高治疗水平以及降低复发率这四个控制变量,从理论和数值上讨论了肺结核的最优控制问题.首先使用偏微分方程的最优控制理论得到了最优控制的存在性,其次通过构造灵敏度系统和伴随系统,计算得出最优控制的特征,最后通过数值模拟展示了最优控制变量随时间变化的情况,并展示了最优控制效果,结果发现相比无控制情况,在控制终止时刻,最优控制可以显著降低潜伏者、染病者和接受治疗者的数量;相比单一控制情况,最优控制可以降低染病者峰值,延迟达峰时间,并减少染病者最终感染数量.所得结论可为一线疾病防控提供一定理论参考.

关键词： 多级摩擦摆隔震支座   理论分析   数值模拟   滞回特性   回复能力  

摘要： 文章针对多级摩擦摆隔震支座进行了理论分析及数值模拟研究,多级摩擦摆隔震支座由7个滑动机构和6个滑动面组成,共有9个滑动阶段。文章介绍了多级摩擦摆隔震支座各个滑动阶段的具体滑动状态,并给出了每个滑动阶段的本构模型,并采用通用有限元软件ABAQUS对多级摩擦摆隔震支座进行了实体建模,对多级摩擦摆隔震支座在低周往复荷载下的滞回特性进行了研究。结果显示,多级摩擦摆隔震支座各个滑动阶段的滞回曲线对称且饱满,表明支座具有良好的耗能能力,且随着地震激励的提高,能够自适应地调节支座的刚度和阻尼,具有良好的自适应特性。随着竖向荷载的增大,多级摩擦摆隔震支座的各个滑动阶段的水平向刚度均有增大,滞回曲线所包含的面积增大,耗能增大。

关键词： 全球变化   海表温度日变化   海陆风环流   数值模拟  

摘要： 海陆风是由于陆地和海洋热力差异导致的滨海地区一天内风向明显变化的天气现象,是滨海地区最为显著的区域大气中尺度环流过程之一。海陆风环流的强度、结构对滨海地区的大气边界层高度、大气化学过程、空气质量和辐射平衡等均有影响。作为影响海陆风环流的直接热力条件,海洋表面温度的日变化受太阳辐射、海洋热容量、风速、云量等多种因素综合影响,其对滨海地区海陆风发生发展的影响仍不明确。本研究利用高分辨率海表温度模拟数据结合中尺度天气研究与预报模型(WRF),分析了中国近海典型海域海表温度日变化的特征及其对海陆风的影响机制。研究结果表明:我国近海地区平均海表温度呈现出从南向北递减的趋势,渤海海域年均海温最低,为10.78℃,东海海域年均海表温度较渤海海域高94.6%,南海海域的年均海温最高,为25.19℃。渤海海域海温日变化的年内波动最大,可达0.55℃,最低仅为0.03℃,均值为0.25℃。东海海域海温日变化波动幅度适中,年均日温差为0.20℃,研究期间涉及的最高海温日变化幅度为0.45℃,约为渤海海域极值的82.0%,高出南海海域33%以上。通过考虑海温日变化的情景与以往模式海温恒定不变的假设情景对比发现,海温日变化可导致我国近海典型海域海陆风日数量增加,南海滨海地区年海陆风日数量增加了14天,涨幅为56.0%;渤海北部滨海地区年海陆风日数量增长了7天,涨幅为20.0%。从季节来看,海温日变化增加可导致冬季海陆风日数量增多,夏季海陆风日数量减少,对春秋两季的影响不大,从而导致我国沿海地区海陆风日季节差异减小。