教学课程资源库 更多>>

关键词： 气液两相流   凝结   水锤   传质传热   数值模拟  

摘要： 当冷水回流或注入蒸汽管路时,将在管道内形成大温差的两相流动,导致管内发生蒸汽凝结水锤现象,造成瞬态高峰压力脉冲。为了预报凝结水锤的压力载荷,建立一种计及管道截面弹性形变的可压缩两相流体六方程数学模型,通过真实物性状态方程、两相流型判别公式和流动传热计算模型库予以封闭,并通过自编程序实现压力载荷的数值模拟。基于凝结水锤的PMK-2实验验证了模型的计算精度,压力峰值的预报结果与实验值偏差为1.7%。使用该模型对冷水注入蒸汽管道和非能动余热排出两种工况进行了计算研究。在冷水注入工况下发现:随着冷水流速提高,压力脉冲峰值增加;液相温度提高,压力峰值随之减小;当管道直径足够小时,将不再出现水锤现象。

关键词： 基坑   止水帷幕   降水   监测   数值模拟  

摘要： 悬挂式止水帷幕基坑工程施工中,预降水过程易诱发基坑周边围护结构产生附加变形以及地表沉降等卸荷效应,甚至影响施工安全及周边环境稳定。以南京地铁5号线虹桥站基坑工程为背景,基于现场监测数据和数值模拟相结合的方法,建立了考虑土体蠕变特性的三维有限元模型,揭示了悬挂式止水帷幕条件下预降水引发的围护结构附加变形特征、内力重分布规律及邻近地表沉降空间分布特征,总结了预降水深度对卸荷效应的非线性影响规律。

关键词： 爆炸焊接   数值模拟   炸药层厚度   布药方式   界面波形  

摘要： 为了研究炸药量以及布药方式对爆炸焊接界面波形的影响,选取镁合金作为基板,铝合金作为复板,应用ANSYS/LS-DYNA软件并结合SPH算法对焊接过程进行二维数值模拟。在均匀布药方式下,设置了炸药厚度为35mm、25mm的两组对照组;在梯形布药方式下,设置了炸药厚度a边为20mm,b边为20mm、17mm、15mm、12mm、10mm的五组对照组,比较不同布药方式和炸药量作用下的波形状态和碰撞压力变化。研究表明,在可焊接窗口内,炸药量越多的会产生较大的波形结合面;梯形布药方式下爆炸焊接界面波形会更加稳定均匀,其中炸药量采用a边为20mm,b边17mm时,焊接质量最好。

关键词： 地铁换乘车站   基坑开挖   变形控制   数值模拟   施工监测  

摘要： 地铁枢纽换乘车站通常设置于城市中心地带,往往具有深埋、设计和施工难度大、变形控制要求严格等特点,对工程建设来说是极大挑战.依托宁波地铁十字换乘车站实际工程,通过数值模拟和现场监测的手段对换乘车站变形控制标准、控制措施等进行研究.首先结合现场实际情况和数值模拟,制定施工变形控制标准,其次在对新旧车站结构衔接部位事先采用注浆封堵、负三层结构进行堆载反压措施的前提下,就非对称实际开挖全过程进行施工监测.结果表明:既有车站竖向变形大于横向变形,但均在安全控制范围内,说明基坑支护设计和施工措施较为合理;在换乘衔接位置通过设置注浆封堵可有效控制渗漏水发生,进而保证后期施工操作有一个相对干燥的空间;坑底隆起对换乘节点的竖向带动作用是引起既有结构产生上浮的主要原因;考虑换乘车站结构复杂、施工工艺繁琐,单独制定一个变形控制指标过于笼统,在变形预测分析基础上,基于分步、分级的原则细化施工过程得到的变形控制标准更有利于指导施工.

关键词： 无极绳绞车   压绳轮   有限元法   数值模拟  

摘要： 针对无极绳绞车压绳轮在使用过程中出现的失效问题,分别采用理论计算方法和有限元数值模拟方法,并结合具体算例对压绳轮进行了设计计算。结果表明,2种方法均有效,并各具特点,得到了压绳轮危险部位的变形和应力分布。对比计算结果与仿真结果,相互校验了2种方法的准确性,可为同类产品的设计计算提供参考。有限元模拟结果显示结构改进后的压绳轮承载能力显著提高。

关键词： 深基坑工程   内支撑布置   数值模拟   现场监测   变形特性  

摘要： 在深基坑工程中,常采用“钻孔灌注桩+内支撑”的支护形式进行基坑支护,但不同的支撑布置对基坑的支护效果不同。依托长治市某快速通道改扩建工程中一个基坑工程,利用ABAQUS对不同的钢支撑布置方案进行开挖全过程数值模拟,分析不同内支撑布置方案对基坑开挖周边地表土体的沉降、支护结构水平位移以及基坑坑底隆起的影响,并结合现场监测结果,对模型的可靠性进行验证。研究结果表明:数值模拟结果能够比较准确地反映基坑开挖支护过程中基坑的变形规律和特性;内支撑布置深度较小时,对支护桩最大水平位移和坑外地表沉降有较好的控制效果;内支撑布置深度较大时,对坑底最大隆起有一定的控制效果;增加内支撑的数量对减小支护桩最大水平位移和坑底最大隆起有不同程度的效果。

关键词： 水闸安全评价   灰色关联系数法   完全自适应噪声集合经验模态分解法   模糊综合评价法  

摘要： 为提升水利枢纽水闸安全评价能力,提出一种基于GRA-CEEMDAN-FIE的枢纽水闸安全评价方法。以S枢纽水闸为研究对象,构建水闸安全评价指标体系;采用灰色关联系数法(Grey Relational Analysis,GRA)和完全自适应噪声集合经验模态分解法(Complete EEMD with Adaptive Noise,CEEMDAN)对安全评价指标进行权重赋值;采用模糊综合评价法(Fuzzy Integrated Evaluation,FIE)进行水闸安全等级评价。结果表明:该方法能有效确定水闸的安全状态水平。结果可为水利枢纽水闸安全评价提供理论依据。

关键词： 导水裂隙带   倾斜煤层   重复采动   数值模拟   组合岩梁力学模型  

摘要： 在顶板水害防治领域,导水裂隙带演化高度是水害防治的重要参数之一。为了研究近距离倾斜煤层重复采动导水裂隙带演化规律,以某矿1505工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测对其进行研究。基于工作面地质条件及覆岩破断特征建立重复采动覆岩组合岩梁力学模型,并根据该模型及矿山压力控制理论推导出重复采动导水裂隙带理论预测公式;采用FLAC3D数值模拟软件建立由累计采高、工作面斜长、上覆岩层抗拉强度、工作面采深4种因素影响的数值模型,分析了导水裂隙带与各个因素之间的关系曲线,验证理论预测公式的合理性;并根据现场实测值来进一步验证理论预测公式的合理性。研究表明:数值模拟重复采动导水裂隙带高度为48.5 m,且重复采动导水裂隙带高度呈“快速增长−平稳增长−逐渐稳定”的趋势;累计采高、工作面斜长、采深3个因素与导水裂隙带发育高度呈正相关关系,上覆岩层抗拉强度与导水裂隙带发育高度呈现负相关关系;理论预测公式计算重复采动导水裂隙带发育高度为47.6 m,现场实测值为47.23 m,经验公式计算为45.6 m,理论计算结果更接近实测值;该预测公式可以作为近距离煤层重复采动导水裂隙带演化高度的计算依据,为相似地质条件下近距离重复采动导水裂隙带发育高度预测提供一定的参考依据。

关键词： 杆式射流   运动特性   水下侵彻   数值模拟  

摘要： 为深入研究杆式射流在水中的运动特性,通过实验与数值模拟相结合的方法,系统探讨了药型罩壁厚、材料以及装药长径比对杆式射流水中运动特性的影响规律。研究发现,杆式射流入水后,其头部会发生镦粗现象,并伴随质量侵蚀效应。射流的有效长度在运动过程中呈现先增长后下降的阶段性变化,而其平均速度则呈指数形式衰减。进一步分析表明,增大药型罩壁厚和装药长径比均能显著提升杆式射流的抗侵蚀能力和存速能力。药型罩壁厚的最佳取值范围为0.036Dk~0.055Dk,而当装药长径比超过1.25时,装药结构对杆式射流水中运动特性的影响逐渐减弱。此外,材料密度对杆式射流在水中侵彻过程中的速度衰减规律具有重要影响:密度越高,射流的存速能力越强;若材料密度相近,则射流速度衰减规律趋于一致。通过对紫铜、钽和钨三种不同材质药型罩的研究表明这三种材料均适合应用于水下聚能战斗部。本研究为优化水下聚能战斗部的设计提供了理论依据和参考价值。

关键词： 微型钢管桩   膨胀土边坡   稳定性   数值模拟  

摘要： 膨胀土具有遇水膨胀软化、失水收缩开裂的特性,对边坡工程中的支护结构危害极大,因此对膨胀土边坡进行加固确保其处于安全服役状态具有重要意义。以南京高淳某航道工程中的膨胀土边坡为研究对象,利用有限元软件COMSOL进行建模,研究了加固处理中微型钢管桩的长度、直径、排数、加固位置、排距及加固角度等对边坡稳定性的影响,并分析了连系梁微型钢管桩的加固效果。研究表明:增大微型钢管桩的长度和直径均有助于提高膨胀土边坡的安全系数,但长度、直径达到一定值后,边坡安全系数基本保持不变,当桩的锚固深度为长度的0.625倍时,加固效果最好;合理增加微型钢管桩的排数和到坡脚的距离,能够提高膨胀土边坡的安全系数,但排数和到坡脚的距离达到一定值后,边坡安全系数逐渐减小,当桩排数为3且加固位置离坡脚11 m时,加固效果最好;与无连系梁微型钢管桩相比,采用连系梁微型钢管桩加固可使膨胀土边坡的安全系数提高22.7%,且前排桩的最大弯矩减小40%左右,中排桩最大弯矩减小15%左右,使微型钢管桩的工作更加安全,研究可为类似膨胀土边坡工程提供参考。