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关键词： 复杂地质条件   矿山开采   应力分析   数值模拟   技术优化  

摘要： 基于A铁矿复杂地质条件,采用有限元法对采场应力分布进行数值模拟。通过对比分析不同开采方案,优化了支护参数和采矿顺序,同时引入应力监测系统,实时调整开采策略。采用优化后的技术方案,显著提高了矿柱稳定性,降低了顶板冒落风险,实现了安全高效开采。

关键词： 桥墩冲刷防护   数值模拟   组合型防冲装置   流场特征  

摘要： 在交通工程领域,串列桥墩所处水流环境复杂,流速、流向多变,冲刷现象显著,严重威胁桥墩基础稳定,极易造成失稳破坏,因此针对其复杂流场的冲刷防护研究刻不容缓。文中引入串列4桥墩工况,利用ANSYS-FLUENT软件,对安装组合型防护装置前后的桥墩局部冲刷展开数值模拟,通过网格无关性验证以及局部流线、冲坑情况对比,保障模型精准可靠。模拟结果表明,墩轴线上测点流速和湍动能强度呈波动性变化,且随桥墩级数增加趋于平缓;墩侧水流流速与桥墩级数负相关。受水流因素影响,上游桥墩冲坑演化强于下游。安装防护装置后,局部流场与冲坑变化规律发生明显变化,但强度有所下降,表明装置在复杂流场防护稳定,最高减冲率25.33%。防护装置对墩后冲坑防护弱于墩前,后续应针对此优化结构,提升整体性能。研究可为复杂流场下桥墩基础冲刷防护装置研究提供参考。

关键词： 停采线位置   超前支承压力   数值模拟   加固支护  

摘要： 针对五阳煤矿南底板大巷受7523工作面回采过程中超前支承压力和开采扰动双重影响,造成南底板大巷变形破坏问题,需要确定停采线合理位置,减少工作面回采对南底板大巷的影响。采用FLAC3D有限元软件,模拟工作面推进过程中超前支承压力的分布及南底板大巷塑性区和垂直应力变化规律。模拟结果显示:超前支承压力在距煤壁8~10 m处出现峰值,其剧烈影响范围约为50 m。随着工作面推进,南大巷塑性破坏形式发生变化,由靠近南大巷时的主要集中于拱形附近的剪切破坏,转变为远离南大巷的不规则剪切破坏。且在与南大巷相距10 m时,南大巷塑性破坏范围迅速增加,垂直应力也出现极大值点,表明此时南大巷受开采扰动较大,稳定性较差。综合分析多因素,最终将停采线设置在距南大巷垂距20 m位置,并配合“超前加固,及时维护”技术,南大巷围岩变形控制取得显著成效,为今后类似案列提供了参考。

关键词： 端壁冷却   进口攻角   二次流   数值模拟  

摘要： 为了进一步提高叶栅的宽工况适应性,针对某跨声速透平叶栅构建了考虑封严冷气的数值计算模型,并验证了该模型的准确性。研究了不同封严冷气流量下主流进口攻角对叶栅气动性能和端壁气膜冷却特性的影响,结果表明,随着进口攻角的增大,叶栅通道的横向压力梯度增大,端区的横向二次流和上下通道涡增强,这导致端区的二次流损失增大。总体而言,相比于零攻角状态,4°的正攻角会使得叶栅的总压损失系数在质量流量比为1.0%和1.5%时分别增大11.8%和11.4%。封严冷气在端壁的横向覆盖范围随着进口攻角的增大而缩小,且主流对封严冷气的掺混加剧。因此,主流进口攻角越大,端壁的气膜冷却覆盖范围越小,同时气膜冷却效率越低。相比于零攻角状态,4°的正攻角会使得端壁的面积平均气膜冷却效率在质量流量比为1.0%和1.5%时分别减小29.5%和31.6%。研究成果可为跨声速叶栅端区流动和气膜冷却设计提供参考。

关键词： 饱和压实黄土   Duncan-Chang损伤模型   高铁路基沉降   剪切特性   数值模拟  

摘要： 黄土地区高铁路基瞬时沉降与饱和压实黄土的力学特性密切相关,饱和压实黄土的本构关系是表征其力学特性的重要途径。由于Duncan-Chang本构模型难以准确描述压实黄土破坏后的应变软化特性,为了提高其适用性,引入统计损伤理论,建立了饱和压实黄土的Duncan-Chang损伤本构模型。选取西延高铁填方区Qp3黄土,开展了不同压实度的固结不排水三轴试验,编写vumat子程序进行验证,实现了饱和压实黄土三轴试验及不同压实度、不同填方坡度下路基沉降的有限元数值模拟分析。结果表明:(1)填方区压实黄土受剪破坏时呈应变软化特性,峰值强度与初始变形模量随压实度的增加而增加,但峰值强度增幅随压实度增加递减,而初始变形模量增幅随压实度的增加递增;(2)基于统计损伤的DuncanChang本构模型所编写的vumat子程序,对填方压实黄土三轴试验的剪切强度进行了验证,结果基本一致,能够较好地反映填方区压实黄土应变软化的力学特性;(3)通过vumat计算得出,填方路基的沉降量随压实度的增加而减少,随填方坡度的增加而增加。研究结果可为黄土地区填方路基瞬时沉降计算与分析提供参考。

关键词： 基坑开挖   地铁隧道   隆起变形   数值模拟  

摘要： 为了精确评估基坑开挖对正下方地铁隧道结构地层的影响,文章以某高速公路明挖基坑与地铁盾构隧道交叉工程为研究对象,通过构建复杂的数值模拟方法,分析深基坑施工过程中各施工阶段的变形及受力特性,并通过实测数据与“MJS+三轴水泥土”、“门式+防浮板+反压箱”以及“盆式”复合加固方法进行比较,验证该方法的有效性。

关键词： 电池热管理   翅片式液冷板   多目标优化算法   数值模拟  

摘要： 为了提升电池热管理系统的综合性能,该文提出一种基于翅片式的新型液冷板结构。选取菱形翅片液冷板为实验对象,讨论了不同的翅片结构和翅片排列方式对液冷板散热性能的影响;基于选优后的翅片液冷板提出了新型的翅片结构;采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,分析结构参数(翅片的开口宽度、翅片外轮廓厚度、翅片内腔体宽度)对平均温度和压降的影响。结果表明:排列方式为3×8的椭圆形翅片液冷板相较于菱形翅片液冷板综合性能提高了9%,平均温度下降了约0.1℃,压降降低了0.43 Pa。在椭圆型翅片内部添加分支通道后,经过多目标优化后的新型翅片结构平均温度下降了0.257℃(0.7%),压降下降0.784 Pa(16.31%),表明液冷板的散热性能得到了有效提升;该研究为散热器的设计与分析提供了新的方法和理论依据。

关键词： 金属矿山巷道   TBM   数值模拟   不良地质   围岩稳定性  

摘要： 针对江西某金属矿山在TBM(tunnel boring machine)法施工过程中穿越不良地质时出现的大块岩石掉落问题,基于PLAXIS 3D有限元仿真平台,结合现场实际情况,首次系统分析撑靴水平力对围岩拉伸破坏的影响机制,并提出“超前注浆+锚网喷支护”的优化方案。研究表明,TBM在Ⅴ级围岩工况下施工,围岩顶板出现拉伸破坏点,并随着TBM的前进,拉伸破坏区逐步发展,导致工程中顶板垮塌现象。支护优化研究分析无支护、“钢筋网+锚杆+喷射混凝土”(以下简称锚网喷支护)和“超前注浆+锚网喷支护”三种工况。结果表明,超前注浆加固方案显著提高围岩稳定性,顶板最大变形量减少了21.83%,最终变形量减少了36.72%。单独采用锚网喷支护效果有限,但能有效限制围岩变形的自由发展,并防止岩体松散掉落。建议在类似金属矿山巷道TBM穿越不良地质地段时,采用超前注浆加固和锚网喷联合支护方案,以提高施工安全性和效率。

关键词： 太阳能烟囱   通风量   断面形状   数值模拟   自然通风  

摘要： 自然通风作为一种节能环保的被动技术,在解决夏季室内过热问题中被广泛应用。由于风压作用下的自然通风的局限性,利用太阳能烟囱强化热压作用下的自然通风成为了节能降耗的有效方法。不同断面形状的太阳能烟囱接受太阳辐射的效果不同,为研究不同断面形状对太阳能烟囱通风性能的影响。建立方形断面太阳能烟囱实验模型并对断面积相同的方形、矩形、圆形及椭圆形断面太阳能烟囱进行数值计算。运用Fluent软件模拟太阳能烟囱运行状况,研究一天中太阳照射方位改变对不同断面形状太阳能烟囱通风效果的影响,对比不同断面太阳能烟囱腔内速度场以及逐时通风量。结果表明:太阳能烟囱断面形状对通风效果有着不同程度的影响,通风量与壁面的总得热量相关。模拟得出椭圆形断面的太阳能烟囱通风量明显高于方形、矩形断面太阳能烟囱,通风效果最佳,其通风量相比于圆形、方形、矩形断面太阳能烟囱分别提高了0.36%、4.63%、4.44%左右。

关键词： 顶吹炉   VOF多相流模型   数值模拟   铜冶炼   气体流量  

摘要： 为优化多喷枪顶吹铜冶炼炉的结构设计与工艺条件,对其内部气—渣—金属三相流体的流动行为进行探讨。针对配置15支喷枪的顶吹炉,采用VOF多相流模型耦合标准k-ε湍流模型,数值模拟了高速富氧气体喷吹下熔池的流动特性、相分布及相界面行为。研究结果表明:多喷枪射流驱动熔体在进料端与烟道端间呈现往复波动,气体射流平均流速250~400 m/s可穿透渣层扰动金属相,导致熔体喷溅,喷溅范围逐渐达到动态平衡且主要集中于喷枪邻近区域;气体流量减小显著降低喷枪出口流速、熔体穿透深度及整体流动速度,抑制熔体波动强度与幅度;喷枪与熔体表面间距增大可降低喷枪出口压力、减小压力波动幅度并略微提升气体流速,有助于缓解局部喷溅。