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关键词： 台阶式消能   消能率   敏感性分析   物理模型试验  

摘要： 重力坝多数建在坚硬的岩石地基上,消能方式以挑流消能居多。龙潭水库坝址基岩为粉砂质泥岩,抗冲刷能力弱,更适合采用底流消能。受地形和土地条件制约,消力池直线段布置长度有限,溢洪道采用台阶式消能,可以大幅提升泄槽段消能率,有效缩短消力池池长、节省工程投资,并使重力坝枢纽布置更加紧凑。采用敏感性分析、有无对比、理论计算与物理模型试验成果对比等方法对台阶式消能进行研究,验证了台阶式消能方案的合理性,研究成果具有一定的应用价值。

关键词： 异形装药   粉末压制   装药工艺   数值模拟   装药安全性  

摘要： 为了探究异形装药结构药柱压制效果以及压制安全性的影响因素,采用Marc有限元软件的连续介质动力学方法对装药直径D=88 mm、成型高度H=132 mm、锥角α=60°的异形JH-2药柱压制成型过程进行了数值模拟分析,系统研究了压制压力、压制速率、初始相对密度、摩擦系数以及保压时间等工艺参数对药柱成型密度及内部应力的影响。结果表明:成型异形装药内部密度和应力分布不均匀,存在明显的密度松散区和应力集中区域;压制压力、初始相对密度、保压时间和摩擦系数同时影响药柱的成型密度和应力分布,压制压力、初始相对密度和压制速率以及装药结构则是影响异形药柱应力集中的主要因素;针对此异形装药结构,当压制压力取300~350 MPa、压制速率为1.5 mm·s^(-1)、初始相对密度为0.65、摩擦系数为0.15、保压时间选择120 s时,异形药柱的密度分布相对均匀,应力梯度差小,能提高成型质量,减小应力集中并避免裂纹产生,保证装药安全。

关键词： 微米级颗粒   二元碰撞   外加声场   颗粒凝并   离散元方法   数值模拟  

摘要： 建立声场中微米级颗粒间二元碰撞的离散元模型,在模型验证的基础上,探究颗粒碰撞过程中接触力、重叠量和颗粒速度演变的过程,考察颗粒中心连线与声波波动方向的夹角和颗粒半径对碰撞动力学的影响。结果表明,颗粒凝并前经历多次“压缩-回弹”过程,颗粒分离前仅经历一次“压缩-回弹”过程;颗粒中心连线偏离声波波动方向程度越大,凝并时间越长,特别是当二者接近垂直时,颗粒无法发生碰撞;随着颗粒半径的增大,碰撞后果由凝并转变为分离,凝并时间先减小而后趋于恒定,分离时间几乎不受颗粒半径的影响。研究结果可为颗粒声凝并过程的准确预测提供基础。

关键词： 微波加热   钢渣沥青混凝土   多物理场   数值模拟   传热特性  

摘要： 为探究微波加热钢渣沥青混凝土的传热机理和影响因素,采用数值仿真模拟和室内试验相结合的方法开展研究。根据麦克斯韦方程和傅里叶方程构建多物理场下微波加热钢渣沥青混凝土仿真模型,揭示材料介电常数、微波频率及波导结构对普通沥青混凝土(WS)和3种钢渣沥青混凝土(CSFSS、CSSFS、WSS)传热特性的影响规律;通过室内微波加热钢渣沥青混凝土温度分布试验,验证了仿真模型的可靠性。结果表明:1)多物理场下微波加热钢渣沥青混凝土模型的区域最高温度、升温效率、体平均温度、能量效率、温度协同常数呈现一致的变化规律,即WSS>CSFSS>CSSFS>WS;材料介电常数越大,升温速率越快,但温度均匀性较差;相较微波频率2.45 GHz,5.8 GHz作用下钢渣沥青混凝土的升温速率增长介于9%~15%;微波频率越大,钢渣沥青混凝土升温速率越快;相较单波导结构,双波导结构作用下钢渣沥青混凝土的温度均匀性明显提升;2)微波加热钢渣沥青混凝土的温度实测值和模拟值均与加热时间具有较好的线性关系,且模拟值和实测值相近,说明仿真模型有效、可靠。

关键词： 水陆两栖   螺旋推进   截面形状   数值模拟  

摘要： 螺旋推进式水陆两栖机器人的关键驱动部件是螺旋推进器,因其具有较强的环境适应能力,被广泛应用于资源勘探、灾害救援和环境监测等领域。为探究螺旋推进器叶片的截面形状对其在敞水中推挤性能的影响,分别对4种不同截面形状下的螺旋推进器进行水动力仿真,以不同截面形状下螺旋推进器的推进效率为螺旋推进器推进性能的评判标准。结果表明,当螺旋叶片的截面形状选用迎水面为斜边的直角三角形时,螺旋推进器的推进效率最高;且随着螺旋叶片齿顶角的不断减小,其推进效率会越来越高;螺旋推进器在水中运动时,其所受到的推进力并不是在每个叶片上均匀分布的,而是主要分布在靠近螺旋推进器运动方向的前端叶片上。研究结果对后续螺旋推进式水陆两栖机器人螺旋推进器的设计具有参考价值。

关键词： 基坑支护   倾斜桩   数值模拟  

摘要： 倾斜桩支护结构作为一种新型支护形式,具有变形控制效果好、经济性强、环境友好等优势。本文基于某倾斜桩基坑工程应用实例,以倾斜桩组合支护结构的位移控制效果和力学性能为研究对象,采用数值模拟手段建立多变量分析模型进行围护结构变形性状及力学响应特征分析,分析结果表明:在支护桩用桩量相同的情况下,倾斜桩支护结构的变形控制效果应综合考虑直桩刚度及斜桩承载力的影响,并结合基坑开挖深度、地质条件等因素进行综合考量。

关键词： 反射式高能电子衍射   晶体衍射   表面物理   数值模拟  

摘要： 反射式高能电子衍射(RHEED)是一种广泛用于晶体结构表征的技术,与X射线衍射相比,RHEED具有更简便的操作流程以及更强的衍射信号.这些优势使得RHEED特别适合用于物理实验教学,有效辅助学生理解晶体结构.尽管如此,RHEED在教学中的普及仍受限于缺乏简单直观的数学模拟方法.本文基于自由电子的平面波模型,提出了一种简单的RHEED衍射理论模型,并将其扩展应用到有限尺寸晶体.通过与实验数据的对比,验证了我们提出的模拟方法的准确性和可靠性,因此有望促进其在物理教育领域的广泛应用.

关键词： 气候系统模式   环境生态系统模式   耦合   地球系统模式   数值模拟   气候预测  

摘要： 地球系统是将大气、陆地、海洋、冰冻圈、土壤和岩石圈以及其中的生物视为一个整体,由一系列相互作用过程联系起来的复杂非线性的多重耦合系统。地球系统模式(ESM)是描述这一复杂耦合系统的数学物理模式。ESM已超越气候系统模式对大气、陆地和海洋状态的物理描述,故不仅可用来做天气和气候预测,还可以研究环境和生态系统的演变过程,研究人类活动对气候和生态环境的影响,以及研究人类调控自然界工程的合理或最优的方案。概述了“地球系统模式”提出和研究的一些历史,地球系统模式的构成;简介了中国科学院地球系统模式(CAS-ESM)的一些主要特点,以及数值模拟的一些主要研究成果和应用;最后提出进一步发展的一些问题。

关键词： midas GTS软件   基坑支护   桩锚支护   内支撑地下连续墙支护   数值模拟  

摘要： 为明确西北地区黄土状粉土地层基坑开挖对周边建筑、道路、地表等场地变形的影响,基于兰州某填土场地实际深基坑工程开挖工况及监测数据,运用midas GTS NX有限元软件,对桩锚、内支撑结合地下连续墙两种支护方式基坑开挖过程中周边地表沉降及水平位移进行数值模拟研究。结果表明:相较于桩锚支护,采用内支撑地下连续墙支护时,周边地表最大沉降量由0.1 mm增至9.77 mm(最小增幅14%),水平位移减少6%~50%。内支撑结合地下连续墙支护能较好控制地表水平位移,但其周边地表沉降控制能力相对于桩锚支护偏弱。建议针对黄土状粉土地层湿陷敏感、侧向易变形的特性采用分区组合支护的策略:在临近建筑物侧可优先选用桩锚支护体系抑制沉降,而在宽作业面区域采用墙撑支护体系优化侧向位移。

关键词： 碾压混凝土重力坝   超载法   强度折减法   极限承载能力   安全评估  

摘要： 大坝安全一直是水利工程重点关注的问题,对坝体极限承载能力的探究和安全评估可更好指导工程设计及维护。结合某碾压混凝土重力坝工程,采用水头超载法、容重超载法和强度折减法进行有限元仿真计算,并进行极限承载能力评估,确定其安全系数。结果表明,水头超载法对碾压混凝土重力坝极限承载能力的影响更加敏感,但在实际工程中应采用强度折减法来确定坝体的安全系数,其取值更加准确。该研究系统阐述了3种评估极限承载能力方法下坝体模型的破坏机理,明确了强度折减法在实际工程中确定重力坝极限承载能力的准确性,可为其他工程极限承载能力评估仿真计算提供借鉴。