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关键词： 饱和压实黄土   Duncan-Chang损伤模型   高铁路基沉降   剪切特性   数值模拟  

摘要： 黄土地区高铁路基瞬时沉降与饱和压实黄土的力学特性密切相关,饱和压实黄土的本构关系是表征其力学特性的重要途径。由于Duncan-Chang本构模型难以准确描述压实黄土破坏后的应变软化特性,为了提高其适用性,引入统计损伤理论,建立了饱和压实黄土的Duncan-Chang损伤本构模型。选取西延高铁填方区Qp3黄土,开展了不同压实度的固结不排水三轴试验,编写vumat子程序进行验证,实现了饱和压实黄土三轴试验及不同压实度、不同填方坡度下路基沉降的有限元数值模拟分析。结果表明:(1)填方区压实黄土受剪破坏时呈应变软化特性,峰值强度与初始变形模量随压实度的增加而增加,但峰值强度增幅随压实度增加递减,而初始变形模量增幅随压实度的增加递增;(2)基于统计损伤的DuncanChang本构模型所编写的vumat子程序,对填方压实黄土三轴试验的剪切强度进行了验证,结果基本一致,能够较好地反映填方区压实黄土应变软化的力学特性;(3)通过vumat计算得出,填方路基的沉降量随压实度的增加而减少,随填方坡度的增加而增加。研究结果可为黄土地区填方路基瞬时沉降计算与分析提供参考。

关键词： 基坑开挖   地铁隧道   隆起变形   数值模拟  

摘要： 为了精确评估基坑开挖对正下方地铁隧道结构地层的影响,文章以某高速公路明挖基坑与地铁盾构隧道交叉工程为研究对象,通过构建复杂的数值模拟方法,分析深基坑施工过程中各施工阶段的变形及受力特性,并通过实测数据与“MJS+三轴水泥土”、“门式+防浮板+反压箱”以及“盆式”复合加固方法进行比较,验证该方法的有效性。

关键词： 电池热管理   翅片式液冷板   多目标优化算法   数值模拟  

摘要： 为了提升电池热管理系统的综合性能,该文提出一种基于翅片式的新型液冷板结构。选取菱形翅片液冷板为实验对象,讨论了不同的翅片结构和翅片排列方式对液冷板散热性能的影响;基于选优后的翅片液冷板提出了新型的翅片结构;采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,分析结构参数(翅片的开口宽度、翅片外轮廓厚度、翅片内腔体宽度)对平均温度和压降的影响。结果表明:排列方式为3×8的椭圆形翅片液冷板相较于菱形翅片液冷板综合性能提高了9%,平均温度下降了约0.1℃,压降降低了0.43 Pa。在椭圆型翅片内部添加分支通道后,经过多目标优化后的新型翅片结构平均温度下降了0.257℃(0.7%),压降下降0.784 Pa(16.31%),表明液冷板的散热性能得到了有效提升;该研究为散热器的设计与分析提供了新的方法和理论依据。

关键词： 顶吹炉   VOF多相流模型   数值模拟   铜冶炼   气体流量  

摘要： 为优化多喷枪顶吹铜冶炼炉的结构设计与工艺条件,对其内部气—渣—金属三相流体的流动行为进行探讨。针对配置15支喷枪的顶吹炉,采用VOF多相流模型耦合标准k-ε湍流模型,数值模拟了高速富氧气体喷吹下熔池的流动特性、相分布及相界面行为。研究结果表明:多喷枪射流驱动熔体在进料端与烟道端间呈现往复波动,气体射流平均流速250~400 m/s可穿透渣层扰动金属相,导致熔体喷溅,喷溅范围逐渐达到动态平衡且主要集中于喷枪邻近区域;气体流量减小显著降低喷枪出口流速、熔体穿透深度及整体流动速度,抑制熔体波动强度与幅度;喷枪与熔体表面间距增大可降低喷枪出口压力、减小压力波动幅度并略微提升气体流速,有助于缓解局部喷溅。

关键词： 金属矿山巷道   TBM   数值模拟   不良地质   围岩稳定性  

摘要： 针对江西某金属矿山在TBM(tunnel boring machine)法施工过程中穿越不良地质时出现的大块岩石掉落问题,基于PLAXIS 3D有限元仿真平台,结合现场实际情况,首次系统分析撑靴水平力对围岩拉伸破坏的影响机制,并提出“超前注浆+锚网喷支护”的优化方案。研究表明,TBM在Ⅴ级围岩工况下施工,围岩顶板出现拉伸破坏点,并随着TBM的前进,拉伸破坏区逐步发展,导致工程中顶板垮塌现象。支护优化研究分析无支护、“钢筋网+锚杆+喷射混凝土”(以下简称锚网喷支护)和“超前注浆+锚网喷支护”三种工况。结果表明,超前注浆加固方案显著提高围岩稳定性,顶板最大变形量减少了21.83%,最终变形量减少了36.72%。单独采用锚网喷支护效果有限,但能有效限制围岩变形的自由发展,并防止岩体松散掉落。建议在类似金属矿山巷道TBM穿越不良地质地段时,采用超前注浆加固和锚网喷联合支护方案,以提高施工安全性和效率。

关键词： 太阳能烟囱   通风量   断面形状   数值模拟   自然通风  

摘要： 自然通风作为一种节能环保的被动技术,在解决夏季室内过热问题中被广泛应用。由于风压作用下的自然通风的局限性,利用太阳能烟囱强化热压作用下的自然通风成为了节能降耗的有效方法。不同断面形状的太阳能烟囱接受太阳辐射的效果不同,为研究不同断面形状对太阳能烟囱通风性能的影响。建立方形断面太阳能烟囱实验模型并对断面积相同的方形、矩形、圆形及椭圆形断面太阳能烟囱进行数值计算。运用Fluent软件模拟太阳能烟囱运行状况,研究一天中太阳照射方位改变对不同断面形状太阳能烟囱通风效果的影响,对比不同断面太阳能烟囱腔内速度场以及逐时通风量。结果表明:太阳能烟囱断面形状对通风效果有着不同程度的影响,通风量与壁面的总得热量相关。模拟得出椭圆形断面的太阳能烟囱通风量明显高于方形、矩形断面太阳能烟囱,通风效果最佳,其通风量相比于圆形、方形、矩形断面太阳能烟囱分别提高了0.36%、4.63%、4.44%左右。

关键词： 薄壁零件   数值模拟   拉深成形   参数优化  

摘要： 针对飞行器复杂薄壁零件成形质量工艺优化需求,基于DYNAFORM数值模拟,通过改变压边间隙、压边力、拉深速度、摩擦系数等工艺参数,分析不同参数下的6061铝合金筒形零件成形质量,获得了工艺优化参数:压边间隙为1.1倍坯料壁厚、常数压边力数值为1000N、拉深速度取值1000mm/s时,拉深成形的质量和效率最佳。

关键词： 充气自吸浆浮选机   CFD数值模拟   定子   吸浆量  

摘要： XCF型充气自吸浆浮选机在实践中存在吸浆能力不足、能耗过高的问题,而定子作为浮选机核心部件之一,其结构直接影响吸浆能力和能耗。针对于此,采用CFD数值模拟仿真和物理试验的方法,选取XCF-50 m^(3)浮选机的定子为研究对象,分析了定子叶片数量和纵截面形状对浮选机能耗、流场流速、湍动能和湍流耗散率等性能的影响。结果表明,当定子叶片数量从24个减少至20个,且叶片纵截面底部宽度为50 mm、顶部宽度为30 mm时,能耗降低了4~7 kW,流场特征、吸浆量和空气分散特性基本保持不变。研究成果可为XCF-50 m^(3)浮选机的定子改进提供一定的指导。

关键词： “L”型工作面   末采工艺   方案比选   数值模拟  

摘要： 为解决“L”型工作面末采阶段煤柱尺寸留设问题,以矿井2-106B工作面末采工艺为研究对象,采用现场实测方式,确定工作面回采期间超前支承应力影响范围在18 m左右,超前应力系数为1.72。利用极限平衡理论,确定煤柱最小留设尺寸为20.32 m;采用数值模拟对不同煤柱留设尺寸下围岩的稳定性进行分析,确定煤柱留设尺寸为22 m。实践表明,在该留设尺寸下,围岩控制效果良好,巷道整体稳定性较高,承载能力较强;工作面末采至设备回撤阶段,巷道变形程度较小,完全满足生产实践需求,同初步设计中留设80 m煤柱相比,能多回收煤炭资源约2.8万t,增加经济效益超2 000万元,经济效益显著。

关键词： 液氮喷雾冷却   数值模拟   低压环境   温度不均匀性   冷却性能  

摘要： 目的揭示不同低气压环境对液氮喷雾冷却性能的影响机制。方法采用数值仿真的方法对低压环境下的液氮喷雾冷却性能进行研究,研究低压下液氮喷雾冷却的演化机理,分析15~101kPa环境压强下液氮喷雾冷却过程,对比分析低压下和常压下液氮喷雾颗粒的运动轨迹以及温度场,探究低压环境对液氮喷雾冷却的冷却性能的影响,以及环境压强变化对壁面温度、壁面温度不均匀性和壁面平均换热系数的影响。结果及结论建立了低压下喷雾冷却的数值计算模型,模拟了不同环境压强下的液氮喷雾冷却过程。结果表明,低压环境下液氮在加热表面的沸腾更加剧烈,低压环境对液氮喷雾冷却壁面温度的影响受到多种参数综合作用的影响,随着环境压强的降低,冷却性能先变差,随后逐渐变好。随着环境压强降低,壁面温度不均匀程度增大,平均换热系数降低。