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关键词： 墙式切圆锅炉   氨气掺烧   燃烧特性   数值模拟  

摘要： 为验证燃煤机组掺烧大比例氨气的可行性,以某660 MW墙式切圆锅炉为例,建立数值模拟模型,分析氨气掺烧比例、氨气掺烧位置、一二次风配风方式对炉膛内燃烧的影响。结果表明:燃煤锅炉掺烧氨气会造成炉膛内烟气温度降低和NO_(x)的质量浓度增加;氨气掺烧比例越大,烟气温度下降与NO_(x)质量浓度增加的幅度越大;当氨气掺烧比例增加至40%时,炉膛内烟气的平均温度下降约50 K,出口NO_(x)质量浓度升高29.4%;采取更高层燃烧器掺烧氨气和提高一次风比例等举措,可在保证氨煤充分燃烧的基础上,降低炉膛出口NO_(x)质量浓度。

关键词： 旋流混合器   混合均匀度   结构优化   数值模拟  

摘要： 为解决互不相溶液体两相密度差较大且难以混合的问题,设计一种用于轻组分与重组分混合的液-液旋流混合器,并基于CFD数值模拟,采用Mixture多相流模型,以混合均匀度γ_(a)为评价指标,对比分析混合器进料高度差Δh、筒体直径∅_(m)、进料口管径∅_(1)和∅_(2)对旋流混合器混合性能的影响。结果表明:γ_(a)随着Δh的增大而减小,随着∅_(m)的增大而增大,当Δh由0增大至200 mm时,γ_(a)降低14.58%,当∅_(m)由150 mm增大至400 mm时,γ_(a)上升4.43%;增大∅_(1)或∅_(2)均可提高混合均匀度,当∅_(1)由8 mm增大至50 mm时,γ_(a)上升2.11%,当∅_(2)由6 mm增大至15 mm时,γ_(a)上升0.47%;γ_(a)对Δh和∅_(m)更为敏感,减小Δh或增大∅_(m)可显著提高旋流混合器的混合性能。研究结果可为旋流混合器的优化设计提供理论参考。

关键词： 质子交换膜燃料电池   气体扩散层   液态水分布   中子成像图  

摘要： 为深入研究质子交换膜燃料电池中液态水分布规律,本文建立了包含气水热电力多物理场的非等温两相流模型,模拟两种不同类型气体扩散层(GDL)材料在80℃、200 kPa(abs)和80%RH操作条件下的电池性能和液态水分布,同时开展性能测试及中子成像实验,并与模拟结果进行对比验证。结果表明:与使用Toray GDL的燃料电池相比,使用Freudenberg GDL的燃料电池具有更好的性能,尤其是在高电流密度下。使用Toray GDL的电池液态水饱和度峰值出现在肋板下方的催化层中可达0.42,使用Freudenberg GDL的液态水饱和度峰值出现在肋板下方的气体扩散层中可达0.25。

关键词： 扩展有限元(XFEM)   复合型断裂   沥青混合料   半圆弯曲试验(SCB)  

摘要： 沥青混合料的断裂性能是影响沥青路面断裂的主要因素之一。沥青路面断裂状况通常是多种断裂模式共同作用导致的,难以通过单一断裂模式(Ⅰ型或Ⅱ型)准确表征。针对沥青混合料的复杂断裂特性,基于半圆弯曲(SCB)试验构建扩展有限元模型。通过调整支撑间距与初始裂纹位置,系统研究沥青混合料Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂模式下材料的裂纹扩展规律与应力分布。研究结果表明,模型可有效预测裂纹扩展路径,数值模拟结果与实验观测高度吻合;试件始均初始裂纹尖端起裂,并沿着一定路径向加载点延伸直至断裂;且支撑位置会影响裂纹的扩展路径。复合型断裂的裂纹尖端应力约为单一型断裂的2.8倍。此外,进一步研究初始裂纹长度对沥青混合料断裂的影响,发现裂纹长度仅影响模型起裂位置,而不会改变裂纹扩展的最终路径。

关键词： 瓦斯抽采   流固耦合   数值模拟   抽采参数优化   COMSOL  

摘要： 瓦斯抽采效果受抽采时间、钻孔孔径、钻孔间距、抽采负压等因素影响。为探究不同抽采参数对抽采效果的影响,本文将煤与瓦斯流固耦合模型嵌合进COMSOL数值模拟软件中,采用控制变量法,探究不同抽采参数对抽采效果的影响。结果表明:抽采效率随时间延长而增加;钻孔孔径增大,抽采半径变大,但过大时易出现塌孔现象;间距过小不利于抽采,间距过大抽采效果不佳;当其他参数一定时,负压增大抽采速度加快,但安全区并不会扩展。基于上述研究,确定瓦斯抽采最优方案为:抽采时间180 d,钻孔孔径113 mm,钻孔间距6 m,抽采负压30 kPa。本研究成果能够为瓦斯抽采工程实践提供一定的理论参考。

关键词： 抗滑桩   滑坡治理   数值模拟   桩间距   桩径   桩土相互作用  

摘要： 抗滑桩是一种广泛运用于提高边坡稳定性的支护措施,合理选择抗滑桩参数,对于提高边坡稳定性、节省成本具有重要意义。以甘洛县某小型滑坡为研究对象,利用FLAC3D数值分析软件,考虑桩径与桩间距两项设计参数对桩土相互作用的影响,分析了桩径和桩间距对抗滑圆桩受力变形的影响和对滑坡的加固效果。结果表明:随着桩间距的增大,滑坡推力、桩前抗力、桩身位移、坡体最大位移和桩身内力逐渐增大,抗滑圆桩加固后的滑坡稳定性随桩间距的增大而逐渐降低,桩间距不宜超过6.25 m方可保证桩土的协调作用。随着桩径的增大,滑坡推力、桩前抗力、桩身位移和坡体最大位移逐渐降低,抗滑圆桩加固后滑坡稳定性、桩身内力随桩径的增大而逐渐增大,桩径应不小于1 m且最大桩径宜取1.5 m。

关键词： 扬压力监测   回归模型   望亭水利枢纽  

摘要： 针对平原河网地区内水闸扬压力的影响因子较多且存在滞后性的问题,文章构建了回归模型,进行扬压力数据分析,并对江苏省的中型水闸望亭水利枢纽进行了包含水位、降雨、温度等多种影响因子的扬压力分析,结果表明:该工程扬压力主要受水位分量的影响,且存在明显的滞后性,前3~5日的上游水位对闸底板处扬压力影响较大,前1日的运河水位对翼墙处扬压力影响较大。望亭水利枢纽多年的实践应用表明:该方法可操作性强、分析结果可靠,可直观地反映出闸基应力与防渗性能的变化,具有实际应用价值。

关键词： 数值模拟   堤防管涌   渗流场   响应   特征  

摘要： 管涌是引发堤防险情的主因之一,为掌握管涌发生后堤防渗流场响应特征,在水工物理模型的基础上构建有限元仿真计算模型,对堤防不同深处和水平面孔隙水压力变动趋势规律展开模拟,并对管涌通道直径及管涌部位影响孔压的程度进行分析,确定出堤防结构中渗压计的合理埋设区域。结果表明,管涌发生后,不同竖向深度、水平距离及不同管涌通道直径下孔隙水压力值存在较大差异。为扩大监测范围,获取详实可靠的监测数据,为堤防管涌险情判断提供可靠支撑,必须合理埋设孔压监测设备。

关键词： 水锤效应   特征线法(MOC)   防护装置优化  

摘要： 针对高层建筑给水系统水锤效应防控问题,该研究旨在保障供水安全并优化运维成本。基于特征线法(Method of Characteristics,MOC)与计算流体力学(Computatioinal Fluid Dynamics,CFD)构建多尺度耦合分析模型,创新性提出“源头控制-过程调压-末端消能”三级协同防护体系。通过工程案例验证表明:系统压力峰值衰减率达64%,压力振荡持续时间缩减45%,符合ASSE1010标准中压力波动控制要求。研究成果为高层建筑给水系统瞬态防护设计提供理论依据与技术方案,促进水锤防护技术向动态调控与智能监测方向发展。

关键词： 氨氮污染   数值模拟   地下水污染   GMS   卫河  

摘要： 卫河新乡段作为豫北地区最重要的泄洪排涝河道,水质常年污染严重,经过治理水质有所好转,但仍存在氨氮污染问题。现有关于河水氨氮污染影响地下水的研究表明,氨氮进入地下水后主要受硝化和反硝化作用影响,同时还与含水层介质及地下水流场有关,但是目前针对卫河新乡段河水氨氮污染对地下水影响这一问题仍缺乏定量研究。利用GMS软件中MODFLOW和RT3D模块模拟河流来源的氨氮在浅层地下水中的迁移转化过程,定量分析了河流氨氮线状污染源对地下水的影响范围及污染程度。研究结果显示,河流线状污染源对地下水的影响呈带状分布,其中NH_(4)-N、NO_(2)-N和NO_(3)-N最大影响分别为河流沿岸150、80和500 m以内;地下水中NH_(4)^(+)浓度受河流补给影响明显,NH_(4)^(+)浓度随河流中NH_(4)^(+)浓度增加而增加,但受硝化—反硝化作用,地下水中NH_(4)^(+)和NO_(2)^(-)浓度整体逐渐降低,NO_(3)^(-)浓度逐渐升高;地下水中NH_(4)^(+)和NO_(2)^(-)浓度在0~91μg/L,NO_(3)^(-)浓度在0~2730μg/L。河水中氨氮污染物输入到地下水中受到多种因素影响,河水与地下水相互作用越强,氨氮污染物由河水进入地下水中的浓度就越高,速度就越快;还受到降落漏斗的影响,氨氮污染物进入地下水后向漏斗中心迁移。研究获得的氨氮在地下水中的迁移转化规律可为卫河及其沿岸地下水系统氨氮污染保护修复提供依据。