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关键词： 阵风   低速风洞   数值模拟   谐波平衡   高效  

摘要： 摆动叶片式阵风发生器是大型低速风洞的首选形式,阵风流场大多采用非定常RANS方程进行求解,计算效率较低。首先,结合径向基函数和无限插值网格变形方法的优点,形成一种适用于几何大变形的高效高鲁棒性网格变形方法,开发了非定常RANS求解器,通过二维翼型强迫俯仰运动算例进行验证;其次,开发了基于高阶谐波平衡方法的高效非定常流场求解器,并与RANS求解器进行对比验证。最后,将HOHB求解器应用于大型低速风洞FL-51阵风发生器气动特性分析,通过流场校测试验对方法进行了验证。

关键词： 基础工程   锚固体   荷载传递   承压板法   拉拔试验   界面  

摘要： 为探究土层拉力型锚杆与压力型锚杆在拉拔荷载作用下受力承载与变形特征之间的关系,基于中心锚固承压板实验原理,加工制作了拉力型锚杆与压力型锚杆,并在砂土与黏土地层中分别开展了锚固体拉拔试验,分析了土层锚固体承载以及失效过程的荷载传递特征及变形破坏规律,并与数值模拟结果进行了对比验证。结果表明:拉力型锚杆以及压力型锚杆在拉拔试验中均呈现出弹性变形阶段、塑性变形阶段、脱粘后残余摩擦阶段3个阶段的变形特征;随锚固长度的增加,锚固力先增大随后趋于平缓,拉力型锚固体锚固长度由400 mm增长至500 mm时,极限荷载增幅最大,为55.32%;土层锚固构件失效主要集中于锚固体与土体界面上;在拉拔过程中,随锚杆拉拔力的增加,土体承受剪应力的能力提高,主要由于锚固体周围土体颗粒间产生转动现象,形成滚动摩擦,消耗了部分能量,间接增强了土的承载能力。研究揭示了土层锚固体在拉拔荷载作用下的荷载传递特征,可为土层锚固体支护设计提供一定的理论参考。

关键词： 台阶爆破   现场监测   数值模拟   岩体运移规律   爆堆分布规律  

摘要： 作为露天矿开采的主要手段,台阶爆破在目前乃至未来一段时间内仍然是其他技术不可代替的生产方式。通过深入分析台阶爆破实测数据,并采用3DEC软件模拟台阶爆破过程,揭示了台阶爆破过程中内部岩体运移轨迹及爆堆分布规律。研究结果表明:在爆破过程中,监测点整体呈现出先沿垂直方向上隆起后下落的运动规律。其中,监测孔上部监测点在垂直方向运动较为明显,隆起到一定高度后迅速垂直向下进行运动,而监测孔下部监测点主要以水平方向运动向前推进,垂直方向运动相对平缓。同时为了研究台阶岩体在爆破作用下破碎后在爆堆之中空间分布情况,本文将研究区域的台阶在爆破之前划分为Ⅰ~Ⅵ共6个部分,以及将台阶爆破之后爆堆主体0~40 m部分均匀划分为A、B、C、D 4个区域。根据模拟结果可以发现,在区域A(爆堆0 m~10 m)中Ⅴ岩体占比最多达到41.7%,在区域B(爆堆11~20 m)中存在Ⅰ~Ⅴ岩体且分布较为平均,而在区域C(爆堆21~30 m)中主要包含台阶Ⅰ~Ⅲ岩体,占比分别达到了43.1%、37.5%、19.3%,Ⅳ占极少部分可忽略不计;在爆堆最前沿区域D(爆堆31 m~40 m)中基本由Ⅰ岩体组成,占比高达95%。研究成果能够为矿山的高效开采和精准配矿提供理论支撑与基础性数据。

关键词： 管道支架   传热   隔热性能   数值模拟   改进研究  

摘要： 长输蒸汽管网散热主要包含管道表面散热和支架散热2方面,支架散热损失在管网散热中占比15%~30%,降低支架热损失可以有效提高能源利用率。建立了1个包括混凝土支墩在内的管道支架三维传热数值模型,通过实验验证了模型的准确性。模拟了不同蒸汽温度下非隔热支架和常规隔热支架的散热量变化,并从结构和材料2方面对常规隔热支架进行了改进。研究表明,常规隔热支架的散热量比非隔热支架少37.2%~55.3%。基于常规隔热支架结构,通过调整肋板高度、管夹厚度和硬质保温层,提高了支架的保温性能,散热量降低28.7%。通过对支架的保温材料研究显示,单独替换硬质保温材料散热量降低29.1%~30.9%,同时替换硬、软质保温材料,散热量降低34.9%。经过结构和材料改进的隔热支架,比常规隔热支架散热量降低49.4%,比非隔热支架散热量降低71.4%,节能效果显著。

关键词： 湿陷性黄土   涵洞   数值模拟   应力变形   敏感性分析  

摘要： 湿陷性黄土广泛分布于我国北方地区,水体浸湿后其承载能力大幅减小,严重影响构筑物的正常使用。以河南省某水利枢纽工程为例,建立了地基与涵洞的三维有限元模型,将湿陷范围和湿陷等级作为变量划分了不同工况,研究了地下涵洞应力变形规律,对湿陷范围和湿陷等级进行了敏感性分析。结果表明,湿陷性黄土对地下涵洞应力及位移影响较大,最大拉应力超出混凝土极限抗拉强度,湿陷范围对涵洞最大拉应力的影响大于湿陷等级的影响。

关键词： 切顶沿空留巷   Y型通风   高位钻孔   瓦斯抽采   数值模拟  

摘要： 为确定吉宁煤矿2109工作面采空区高位钻孔的最佳布置参数,分析了切顶沿空留巷下2109工作面完整的覆岩运动过程,研究了采空区在切顶沿空留巷Y型通风下的瓦斯分布规律,并对高位钻孔高度、间距等参数进行了优化。研究结果表明:切顶沿空留巷条件下裂隙带具有非对称性发育特征,切顶侧垮落带和裂隙带最大高度为22 m和82 m,未切顶侧垮落带和裂隙带最大高度为20 m和86 m。瓦斯在Y型通风下主要分布于采空区深部,且富集区位于未切顶侧裂隙带内,最大瓦斯浓度为42%。进一步确定了高位钻孔的最佳高度、间距分别为70 m和20 m,在该参数下经过160 d抽采,回采工作面附近最大瓦斯浓度由1.94%降至0.497%。根据2109工作面现场情况,设计了8个高位钻孔对采空区瓦斯进行抽采,在抽采初期,1—8号钻孔单日抽采量均呈逐渐增大的趋势,符合未抽采前瓦斯分布情况,且抽采结束后位于未切顶侧的4—8号抽采量大于位于切顶侧1—3号的抽采量,印证了切顶留巷条件下的瓦斯富集规律。

关键词： 大体积混凝土   温控措施   温度监测   ABAQUS   数值模拟  

摘要： 为进一步研究大体积混凝土底板施工中的温控措施及温度应力对混凝土性能的影响,依托某商业住宅楼混凝土底板工程,采用现场监测并结合数值模拟技术对大体积混凝土底板温升及温度应力进行了系统研究。研究表明,施工现场混凝土底板浇筑后50h左右,温升达到峰值20.6℃,且整个监测过程中表里温差最大为8.9℃,均符合规范要求;数值模拟结果显示,工程最大温升为19.2℃,表里温差最大为18.7℃,温度应力在混凝土底板浇筑后115h左右达到峰值2.29MPa,符合防裂要求。

关键词： 船舶操纵   数值模拟   船舶追越   船间效应   水流数学模型  

摘要： 为研究船舶追越引起船间效应的问题,以MMG模型为基础,采用Fortran语言,建立考虑船间效应的船舶追越操纵运动数学模型,并进行不同横向距、水深、船速及船长的船舶追越仿真,结果显示,一定条件下,两船初始横向距离越小、水深越浅、两船船速比越小及两船船长比越小,船间效应越明显。以典型河道为例,开展非均匀流影响下考虑和不考虑船间效应的仿真模拟。研究表明,不考虑船间效应时,两船追越时不存在碰撞风险;考虑船间效应时,两船横向偏移、横向流速、艏向角改变量影响较大,存在一定碰撞风险。因此,内河航道船舶追越模拟如不考虑船间效应影响,模拟结果或偏于危险。

关键词： 深大基坑   联拱公路桥   结构稳定性   数值模拟  

摘要： 临近既有桥梁的深大基坑项目逐渐增多,基坑施工对相邻桥梁的结构稳定性会产生影响。文中以某试验室项目的深大基坑为例,通过理论分析和数值模拟的方法探究基坑施工过程对相邻联拱公路桥的影响。结果表明基坑施工对桥梁结构产生的位移变形整体较小,桥梁结构最大水平位移为0.41 mm,向基坑一侧偏移;桥梁结构向上隆起,最大竖向位移为0.21 mm;而桥梁相邻承台沉降最大差异为0.24 mm,均低于桥梁变形控制要求。现有深大基坑的支护措施可以有效控制桥梁变形,对于类似基坑工程施工具有借鉴意义。

关键词： 风积沙   静力触探试验   MPM数值模拟   状态相关莫尔-库仑准则  

摘要： 风积沙广泛存在于我国的西部地区,其土质松散、无黏性且含水少的特点十分突出,而静力触探试验(cone penetration test,CPT)作为一种使用范围广、数据质量高的原位测试技术,能够较为简便、准确地获取风积沙地区的土体特性信息。为高效、准确地模拟静力触探试验锥尖贯入过程中的大变形问题,采用一种具有基于网格和颗粒方法的优势的物质点法(material point method,MPM),建立了砂土中静力触探试验数值模型,并通过状态相关莫尔-库仑(state-dependent Mohr-Coulomb)准则,使用相对简单的一套土体参数,来捕捉砂土孔隙比与平均应力之间的状态相关特性。所建立的MPM数值模型首先与良好测试的模型槽试验进行对比,通过贯入过程中锥尖阻力及不同深度径向应力曲线验证了本文所建立模型的准确性。随后改变计算域初始孔隙比来模拟风积沙的松散状态,通过一系列风积沙中静力触探试验数值模拟,探究锥尖贯入阻力随风积沙初始孔隙比的规律。结果表明:锥尖贯入阻力随初始孔隙比的增大而非线性减小,但松沙锥尖贯入阻力稳定值基本不随初始孔隙比发生变化,因此可采用相对节省材料的方法来选取工程设计参数,提高风积沙地区工程建设经济效益。