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关键词： PHC管桩   软土地基   静载试验   数值模拟  

摘要： 我国沿海地区分布的深厚淤泥质粉质黏土层具有压缩性大、强度低、工程性质差等特点。高强预应力混凝土(PHC)管桩在滨海软弱地层处理工程中有显著优势,研究软土地基PHC管桩的承载特性具有重要意义。以辽宁省盘锦市某化学公司综合楼的地基处理为例,采用Midas GTS有限元分析软件建立PHC管桩的数值模型,通过调整桩径、桩长等参数研究桩体变形及管桩荷载传递的规律,结果表明:随着桩长的增加,PHC管桩的极限承载力呈阶梯式增长,但增幅逐渐降低;当桩径由0.5 m增至0.6 m时,PHC管桩的极限承载力提升7.7%,进一步增大桩径则无显著改变。综合考虑经济性与工程实际,建议桩长选取20~24 m,桩径选取0.5~0.6 m。

关键词： 锚固岩体   力学响应   时间效应   数值模拟   研究进展  

摘要： 在岩土工程加固领域,锚固技术因其良好的加固效果而得到广泛应用。为揭示锚杆与围岩相互作用机理,锚固岩体时程变形与失稳预测等关键科学问题,国内外学者通过室内试验、数值模拟、理论分析等手段开展了大量研究,并取得了一系列重要成果。在锚固岩体的力学响应研究方面,综合考虑锚杆几何参数、力学性质及安装设计参数等因素的影响,系统分析了锚杆的抗拉与抗剪作用机制,并采用有限元法、非连续变形分析等数值方法对锚固岩体的力学响应过程进行了数值模拟。在锚固岩体蠕变力学响应方面,通过开展单轴蠕变试验、剪切蠕变试验、锚杆拉拔蠕变试验及其相应的数值模拟分析,研究了各种外部载荷影响下的锚固岩体时间效应。基于现有研究成果,系统总结了锚固岩体力学特性的研究进展,并针对仍需深入研究的锚固岩体力学响应等关键科学问题提出了建议。

关键词： 煤层注水   增渗降尘   循环注水   疲劳损伤  

摘要： 煤层注水能有效地降低粉尘,随着深部资源的开采,传统的水力化措施难以达到理想降尘效果。本文采用FLAC数值模拟方法,对比分析了循环注水、静压注水和高压注水3种不同注水方式对煤岩的压力演化、塑性区破坏和孔隙水压分布特征,并探讨了各种注水方式的降尘效果,阐明了循环注水增渗降尘机理,对未来研究进行了讨论。研究结果发现:静压注水下煤岩应力分布较为均匀,塑性区破坏较少,润湿范围较小,增透降尘效果较差;高压注水下煤岩出现应力集中现象,注水端塑性区破坏严重,润湿范围大于静压注水情况,但易使煤岩发生动力学灾害;循环注水较前两者相比,润湿范围最大,增渗降尘效果最好。循环注水将高低压水注入煤体,注水压力呈周期性波动,使煤体产生疲劳损伤,且孔裂隙中的颗粒在循环水压的作用下被带出煤体,有利于孔裂隙的发育,增加煤体润湿范围。

关键词： 地铁车站   基坑   冗余度   可靠度   数值模拟  

摘要： 以广州地铁12号线岭南广场站为工程背景,提出考虑杆件极限承载力的冗余度表达公式。建立土岩复合地层无岩肩吊脚墙支护体系下的基坑开挖三维数值模型,探讨不同土岩交界面深度、下卧岩层强度下无岩肩吊脚墙支护体系的可靠度。研究结果表明,强度冗余度和刚度冗余度计算结果较集中,且刚度冗余度评价结果最保守,考虑杆件极限承载力的冗余度计算结果更分散,且随工况不同更敏感。

关键词： 市政道路   软土基坑   数值模拟   监测  

摘要： 该文以蚌埠第三污水处理厂基坑为例,结合市政道路及其地下管网对变形限值的要求,基坑支护设计采用坡率法放坡+土钉+钢筋混凝土护面的支护方案,并对基坑工程的实施全过程监测,监测结果表明:采用土钉+钢筋混凝土护面方案有利于基坑周边的位移控制,随着基坑向下开挖,地表区域的位移呈现逐步增大的趋势,基坑支护实施完成后,变形整体趋于稳定。同时在此基础上采用有限元软件对该基坑的开挖展开了数值模拟,对比数值模拟成果与现场监测资料,证明了数值模拟方法的可信性,为类似基坑支护工程的实施提供借鉴。

关键词： 热洗   石蜡熔化   相变传热   滑移网格   多相流  

摘要： 针对输油管道结蜡问题,本文基于课题组所设计的新型动态清蜡装置建立物理模型和数学模型,通过FLUENT中的滑移网格模型、焓法模型和多相流模型研究装置内部石蜡相变熔化规律,分析了水温、冷指壁温和转数对该过程的影响。结果表明:增加水温和冷指壁温能够加快石蜡熔化,但水温和冷指壁温需在一定范围内调控,分别控制在(348.15±5)和(293.15±5) K内以达到较好清蜡效果的同时降低清蜡能耗;且冷指壁面的影响不容忽视,其存在使得熔化过程变慢,但只对熔化过程后期影响较大;转数在140 r/min内会抑制石蜡熔化,反之,增加转数,可提高石蜡熔化速率,大大地缩短熔化时间。模拟研究旨在揭示石蜡相变熔化规律并为实验研究提供理论依据和指导。

关键词： 东南亚典型热带流域   水循环变化   分布式水文模型   EOF方法  

摘要： 流域水安全问题关系着粮食安全、人民健康以及社会稳定,为探究全球变暖和社会经济发展背景下流域水循环的历史演变规律,建立一套基于数值模拟的流域水循环变化时空特征分析方法,对制定相关政策来适应和缓解未来可能出现的水灾害具有重要意义。以泰国昭披耶河流域为例,综合应用实测气象、水文及下垫面数据,构建了高分辨率的分布式水文模型GBHM,对1985—2014年昭披耶河流域水文过程进行数值模拟,分析了水循环要素和植被的时空演变规律,并基于EOF方法阐明了降雨年内分布的“双峰”特征。结果显示:昭披耶河流域降水空间分布不均,多集中在东北和东南地区;过去30年,全流域及上游滨河、汪河、永河和难河四个子流域面平均年降雨量均呈现显著上升趋势,上升速率分别为1.25 mm/a、1.06 mm/a、1.50 mm/a、2.61 mm/a和0.65 mm/a;流域年内降水分布呈现双峰形态,其中3—5月出现的第一个峰主要受南亚季风影响,7—9月出现的第二个峰主要受西北太平洋季风和热带气旋的影响;过去30年,昭披耶河流域以及上游四个子流域年径流均呈现显著上升趋势,上升速率分别为2.84亿m^(3)/a、0.62亿m^(3)/a、0.29亿m^(3)/a、0.78亿m^(3)/a和1.04亿m^(3)/a。结果表明,南亚季风主导了该流域前期降雨峰值、西北太平洋季风及热带气旋主导了后期降雨峰值;雨季南亚季风和热带气旋显著增强引起暴雨增加,进而导致洪水加剧。通过对流域水循环过程各类要素时空特征变化分析,充分展示了基于数值模拟的流域水循环变化时空特征分析方法在流域水循环要素分析中的独特作用,可为流域水安全政策制定提供分析工具和有益参考。

关键词： 光学实验室   洁净室   气流组织   数值模拟   优化  

摘要： 精密光学器件是国家先进制造与产业供应链安全的核心战略支撑,其研发、生产对空气洁净度要求严苛。本文基于计算流体力学(CFD)对某大型光学实验室洁净区开展了气流组织优化研究,结果表明:通过CFD数值模拟可高效预测洁净室工况并优化设计方案,包括温湿度控制、气流组织优化、洁净度达标分析、系统自净性能验证等场景;在普通行车附近增设送风口可以优化气流组织,使行车产生的尘埃粒子及时排出,避免高浓度聚集,提高光学实验室的洁净度。本文的优化方法可为其他相关项目提供借鉴。

关键词： 巷道掘进   复杂地质构造   地下水运移   数值模拟  

摘要： 山西省A矿2314运输顺槽水害严重,综合分析发现掘进中的水害主要源于陷落柱和承压水。物探确定掘进区域前方70 m受陷落柱影响比较大;钻探分析得出最大水压为1.29 MPa,最大排水量为2.99 m^(3)/h。由数值模拟研究可知,在如此大的水压下4 d后2314运输顺槽全断面充水。研究成果及方法对于其他矿井巷道水害治理具有一定的指导意义。

关键词： 热管理系统   相变材料   液冷   数值模拟  

摘要： 为有效解决电动汽车锂离子电池在工作中温度过高的问题,采用Fluent数值模拟方法,以18650锂离子电池为研究对象,设计一种相变材料(Phase change materials,PCM)与单腔式圆筒状冷板相结合的热管理系统,研究PCM厚度、冷却液流速及进出口位置三个因素对系统冷却效率的影响。结果显示,添加液冷后的热管理系统可以有效降低高放电倍率下电池的表面温度及温差。在此基础上继续研究PCM厚度的影响,发现PCM厚度越大,相变时间越长,温度上升速率越低。对于液冷部分的流速来说,在0~2 mm/s的范围内,电池表面最高温度下降了约16.79 K,但是当流速超过2 mm/s后,冷却效果达到饱和状态。此外,不同进出口位置会带来不同冷却效果,异侧下进上出可以提供更低的最高温度及最好的温度均匀性。上述发现验证了PCM与单腔式圆筒状冷板结合的有效性,也为强化系统的传热设计提供了新见解。