教学课程资源库 更多>>

关键词： 抗拔型三向支座   恢复力模型   数值模拟   力学性能   减隔震支座  

摘要： 传统隔震支座不具备竖向隔震能力,且抗拔能力较差,基于水平隔震与竖向隔震功能分离的思想,设计了一种具有抗拔功能的三向隔震支座.阐明了抗拔型三向隔震支座的基本构造与工作原理,对其水平、竖向恢复力模型进行理论分析,并建立实体有限元模型,对支座的水平、竖向滞回性能及抗拔性能进行参数影响研究.结果表明:抗拔型三向隔震支座在水平和竖向均表现出优异的滞回性能.水平耗能与竖向压力、滑移幅值、摩擦系数呈正相关,水平等效刚度及阻尼比随竖向压力、摩擦系数增大而增大;竖向耗能与预压量、加载幅值呈正相关,竖向等效刚度随预压量的增加而增大,但随着加载幅值的增加而减小.抗拔装置发挥作用时,在设计竖向位移内抗拔刚度为零,但当抗拔位移达到设计位移后抗拔刚度可达415 kN/mm,在上拔力达到871 kN前,抗拔装置各部件均未屈服,表明支座抗拔能力较强.

关键词： 天然气混氢   数值模拟   SK型静态混合器   均匀性   参数优化  

摘要： 以无混合单元的混合器为基础模型,建立了三维SK型静态混合器模型来模拟气体混合物的混合行为,开展了运行参数和设计参数的研究,分析了混合性能如均匀性指数和压力损失等的影响规律.研究结果表明:当混合单元数量为3个时,达到性能与能耗的最佳平衡;混合单元长径比显著影响混合效果,混合单元布置方式对压降影响小于5%.为进一步优化,基于Kriging代理模型构建低插值误差的响应面,结合遗传算法全局寻优,获得最优流道结构,相较于基础模型,优化后出口截面均匀性指数提升7.2%,氢气-甲烷分层现象完全消除,流场分布均匀性改善.

关键词： 矿山法隧道   既有地铁   数值模拟   变形   施工建议  

摘要： 针对深惠城际铁路西深区间矿山法隧道上跨深圳地铁5号线长深区间施工过程中可能对既有地铁隧道结构产生的影响进行分析与研究。通过建立三维数值模型,模拟隧道施工过程中的地层和结构变形,分析新建隧道与既有地铁隧道的相互作用及其对结构变形的影响,模拟结果表明,在复杂的地下环境中,新建隧道的施工对既有地铁隧道的结构稳定性存在显著影响,尤其是在隧道上跨段,合理的施工方法和支护设计对于确保施工期间的地铁安全至关重要。基于数值模拟分析,提出了若干施工建议,以降低对既有地铁隧道的影响,为类似工程的设计和施工提供参考。

关键词： 重力流   停泵水锤   水柱分离   空气阀   空气阀调压室  

摘要： 长距离重力流输水系统在大流量输水期间需开启首部泵站加压供水,形成重力流加压联合输水,如遇事故停泵极易引起管线内水柱分离,产生弥合水锤威胁工程安全。采用特征线法对空气阀、空气阀+末端阀联合、空气阀+末端阀+溢流管联合、空气阀+空气阀调压室联合4种水锤防护方案开展水锤数值模拟。结果表明:对长距离重力流加压联合输水系统,利用末端阀关闭形成增压波无法有效改善管内负压效果,还可能带来管内最大压力超标问题;利用调压管和空气阀组合的空气阀调压室兼顾了补水和补气功能,与空气阀联合防护对于管内正、负压均有良好的防护效果,可作为长距离重力流加压输水系统的首选防护手段。

关键词： 软弱层   川东南地区   逆冲构造   构造变形   有限元数值模拟  

摘要： 软弱层作为沉积盆地中普遍存在的关键构造单元,以低剪切强度、低杨氏模量及显著的塑性流变行为为特征,在构造变形中扮演应力调节与应变分异的角色。四川盆地东南(川东南)地区良村、焦石坝及长宁等地的地震反射剖面显示,在深部逆冲断裂系统上覆层序普遍发育区域性软弱层。为揭示软弱层对逆冲构造变形的动力学控制机制,选取典型的转折断层作为先存断裂构造,设计有/无软弱层的对照试验,采用有限元方法在侧向挤压的条件下进行数值模拟。通过对比分析2组模型的模拟结果,系统研究软弱层在构造运动过程中对构造变形的控制机制,并重点探讨软弱层厚度对上/下构造变形的影响。研究结果表明:软弱层是引发构造分层变形的重要因素,在侧向挤压条件下,软弱层发生塑性流动并伴随局部的增厚与减薄,其对下伏构造变形与应力应变具有显著的吸收作用,从而以软弱层为界产生上/下构造分层差异变形与应力应变解耦的现象;软弱层厚度是控制变形样式的关键参数,软弱层越厚,其上覆褶皱半波波长越长,两翼倾角越平缓,隆升幅度越小,下伏褶皱半波波长越短,两翼倾角越陡倾,隆升幅度越大,分层变形的特征越明显;软弱层越薄,其上/下构造变形越一致。研究成果可为与川东南地区良村、焦石坝以及长宁等具有相同地层特征的地区的构造变形解析与动力学分析提供较好的参考依据。

关键词： 离心式叶轮   内部流动   低阶模态   振型   水力阻尼  

摘要： 抽水蓄能机组启停过程或变频运行时,动静干涉引发的脉动频率范围加宽会增加叶轮发生共振的风险。本文以振动状态下离心式叶轮为研究对象,在0.9~1.4倍设计流量范围内开展了非定常数值模拟。扬程及效率与实验结果的相对误差均在4.03%以内。随着流量偏离设计工况,叶轮出口的径向速度分布不均现象显著加剧,形成了明显的“射流-尾迹”流动结构。叶轮的振型在空气和水中的表现相似,但水中的固有频率显著低于空气中的固有频率,其中一节径向模态的固有频率下降幅度达到59.9%。水力阻尼在设计流量下最大,随流量偏离设计工况逐渐减小,当流量为1.4倍设计值时,水力阻尼相对下降可达16.9%。本研究的结果可为叶轮设计阶段的共振风险评估提供重要参考。

关键词： 水闸安全监测   数据融合   数据级融合   特征级融合   决策级融合  

摘要： 随着水利数字孪生技术的快速发展,数据融合技术作为其关键技术而成为研究热点。以水闸工程为研究对象,系统梳理了我国水闸安全监测现状,建立了水闸安全监测数据系统,综述了安全监测数据融合各层级融合常用的算法,剖析了存在的问题,指出了主要优化方向,为水闸安全监测数据融合技术相关研究和应用提供了一定参考。

关键词： 阻力式水轮机   叶型优化   数值模拟   供水管道   水电开发  

摘要： 叶轮是水轮机的核心部件,叶轮的叶片形状对水轮机性能有着较大的影响。为提升管道式水轮机的发电性能,提出一种叶轮叶片扭转的阻力式管道水轮机,并采用数值模拟的方法,探究扭转角对叶轮性能参数的影响。研究结果表明:在叶尖速比为2以及管道流速为1.5 m/s的情况下,在所分析的0°~45°九组叶轮中,静态力矩在27°之内都有不同程度的提升,而效率与输出功率会随扭转角度的增加有一定程度下降;扭转角为10°的叶轮能在保持水头损失、输出功率和效率略有降低的情况下,使静力矩提升22.37%。通过对叶轮扭转来增加叶轮的静态输出力矩可以提高叶轮的启动效率,研究结果可为阻力式管道水轮机的叶轮优化设计提供参考。

关键词： 分离式双箱梁   涡振   风洞试验   数值模拟   逆序结构  

摘要： 以某实际大跨分离式双箱梁桥为研究背景,结合风洞试验与数值模拟方法,研究了设置双竖向下稳定板这一气动措施对主梁涡振响应的影响;在此基础上,引入动模态分解(DMD)技术与拉格朗日拟序结构(LCS)方法,从拉格朗日视角下对主梁断面周围流场结构及示踪粒子的输运行为进行了深入分析。结果表明:原始主梁断面在不同攻角条件下均表现出显著的涡振现象,当采用双竖向下稳定板后,涡振幅值显著降低,结构响应得到有效控制;数值模拟结果表明,优化后的断面能有效将中央开槽处的大尺度涡旋打散为小尺度结构,耗散掉原大尺度涡结构能量,并显著减小作用于下游断面的表面压力;动模态分解显示优化后断面的平均流场在双竖板位置处存在着明显的涡结构,其流场主模态能量幅值和空间结构发生了明显改变,并改变了高阶流场结构;从拉格朗日视角下显示出优化后中央开槽处的示踪粒子将明显增加,周围拉格朗日结构数量增多,形状变得相对扭曲且模糊,对周围流体粒子的吸引程度降低,导致下游箱梁所受的气动力减弱,尾流难以形成周期性、规律性的涡脱落行为,从而有效抑制涡激振动的发生。

关键词： 托顶煤巷道   快速掘进   数值模拟   超前预注浆  

摘要： 在厚煤层掘进巷道时常沿底掘进,导致巷道顶板上方留有一定厚度的顶煤,由于煤体的强度低于岩体,因此常会出现顶煤冒落甚至全部垮塌的现象,严重危害生产安全。本文以现场调研和数值模拟手段为切入点,详细调查常村煤矿2701皮带顺槽的地质情况,提出不同支护方案和预注浆技术,并进行数值模拟对比分析,最终得到“锚杆索+500 mm间距超前钢管”的掘进处置技术。经现场工业性试验后,顶板片冒现象基本不再发生,该方案有效控制了2701皮带顺槽的顶板变形,巷道得以快速安全掘进。