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关键词： 水蓄冷   蓄冷水箱   数值模拟   卧式矩形水箱   结构优化  

摘要： 在夏季,空调及其他制冷设备的使用增加了电网系统负担,提升了电网系统季节性超负载事故发生率。参考削峰填谷思想,设计了一种实现冷水资源灵活运用的卧式矩形蓄冷水箱,建立水箱三维简化模型,通过数值模拟分析冷水在水箱中的流动规律并通过物理平台试验验证其精确性,基于以上结果对蓄冷水箱模型进行优化,利用udf文件实现水箱入口温度随出口温度实时变化,同时分析不同隔板数量对蓄冷效果的影响。经数据模拟发现双隔板蓄冷水箱较于原水箱半循环蓄冷指数提升9.1%,蓄冷效率提升11.23%;四隔板蓄冷水箱半循环蓄冷指数提升10.9%,蓄冷效率提升11.52%。研究可为卧式矩形蓄冷水箱数值模拟及冷热水分层结构优化奠定基础。

关键词： 观音圣坛   计算流体动力学   数值模拟   风荷载   台风   流场分析  

摘要： 采用Realizable k-ε湍流模型,对浙江普陀山观音圣坛表面的风压分布特性进行了数值模拟研究。通过与刚性模型测压风洞试验结果的对比,验证了数值模拟方法及参数设置的有效性;针对风洞试验确定的最不利风向角,数值模拟研究了台风工况对结构表面风荷载的影响,并结合周围地形进行了机理分析。结果表明:圣坛结构正面中上部存在较大的风压力,侧面及背面为风吸力;气流在圣坛结构各层挑檐位置因存在明显的流动分离现象而存在较强的风吸力,容易引起局部破坏;受周围地形的影响,圣坛结构与山体之间出现了风加速现象,导致侧面出现较大风吸力;在台风影响下,来流风速廓线更为陡峭,风加速区域明显增大,圣坛结构侧面及背面的负压增强,且分布更为复杂。

关键词： 组合支护   支护结构变形   锚杆   内支撑  

摘要： 以某桩锚桩撑组合支护的基坑工程为依托,通过MIDAS GTS NX有限元软件对基坑开挖过程进行还原模拟,同时探究桩锚桩撑所占比例的变化对基坑支护结构变形的影响。模拟结果表明:随着桩锚支护所占比例的增加,支护结构变形与锚杆轴力均逐渐增大并趋于稳定,但是内支撑轴力则呈现出逐渐减小的变化趋势。

关键词： 城市轨道交通   地铁隧道   壁后注浆   扩散机制   数值模拟  

摘要： 为研究不同工况下运营期地铁隧道壁后注浆浆液的扩散机制,根据注浆所涉及的物理过程推导扩散过程中的数学模型,编制基于有限单元法与流体体积法的三维数值计算程序,以实际工程为背景分别模拟不同土体条件下运营期地铁隧道壁后注浆堵水时浆液的扩散行为,并采用室内模型试验验证数值模拟结果的合理性。研究结果表明:在硬土中,浆液主要是向垂直于衬砌结构的方向劈裂,浆脉在衬砌背后难以形成较大面积的封闭加固体;而在软土中,随着注浆压力的增大,浆液逐渐沿着隧道与土体的界面扩展,注浆结束后,浆液沿着隧道壁后形成一个均匀分布的封闭加固体。模型试验与数值模拟趋势相同,证明了隧道壁后注浆扩散机制的正确性。

关键词： 气动光学   热效应   流场-光场耦合分析   波前畸变   泽尼克多项式  

摘要： 激光光束在从激光器出口到发射系统出口这一段内部通道中传输时,气体吸收激光能量,使内通道中流场的温度和密度产生不均匀变化,导致了波前相位畸变及远场光束质量的降低。为了分析此类问题,本文建立了流场与光场相耦合的气动光学热效应研究框架,对圆直管道内的热效应问题进行数值模拟研究,采用泽尼克多项式拟合波前畸变,结合自适应光学校正分析了畸变水平及其对远场光强特性的影响。结果表明,无自适应光学校正时,通光0.5 s内热效应导致的波前畸变极为严重,当管道半径与光束半径之比大于1.5时则能够有效减轻热效应;采用自适应光学校正则能将波前畸变降低70%左右,同时也能大幅提高光束的远场光强及聚焦性能。因此,控制激光传输通道几何参数与采用自适应光学校正是抑制热效应的有效途径。

关键词： 堆积层滑坡   暴雨类型   数值模拟   变形机理   稳定性分析  

摘要： 暴雨是堆积层滑坡灾害发生的主要诱因之一,暴雨作用下滑坡体渗流场的时空动态特征是评价滑坡稳定性和开展气象风险预警的关键。针对当前主要以降雨强度为变化参数的模拟分析工况存在的不足,以广东省特大型地质灾害——丰顺县三坑村滑坡群Ⅲ号滑坡为例,基于现场调查和资料分析,建立精细化滑坡地质结构模型,采用统计方法分析区内降雨特征,将暴雨划分为“均匀型”和“峰值型”两种类型,通过模拟滑坡体内浸润线及孔隙水压力的变化,分析滑坡在不同类型暴雨下的渗流场动态,进而分析滑坡的应力-应变场与位移特征,开展稳定性定量评价研究。研究结果表明:均匀型暴雨会显著影响滑坡深部渗流场,造成明显局部变形;峰值型暴雨诱发滑坡模式随雨量峰值位置的变化而有所差异,前锋型降雨诱发的变形表现出牵引式特点,随着雨量峰值后移,滑坡变形表现出推移式特点。数值模拟结果和滑坡实际变形较为吻合,研究成果可为堆积层滑坡的治理及防护工程的设计提供借鉴。

关键词： 阵风   低速风洞   数值模拟   谐波平衡   高效  

摘要： 摆动叶片式阵风发生器是大型低速风洞的首选形式,阵风流场大多采用非定常RANS方程进行求解,计算效率较低。首先,结合径向基函数和无限插值网格变形方法的优点,形成一种适用于几何大变形的高效高鲁棒性网格变形方法,开发了非定常RANS求解器,通过二维翼型强迫俯仰运动算例进行验证;其次,开发了基于高阶谐波平衡方法的高效非定常流场求解器,并与RANS求解器进行对比验证。最后,将HOHB求解器应用于大型低速风洞FL-51阵风发生器气动特性分析,通过流场校测试验对方法进行了验证。

关键词： 基础工程   锚固体   荷载传递   承压板法   拉拔试验   界面  

摘要： 为探究土层拉力型锚杆与压力型锚杆在拉拔荷载作用下受力承载与变形特征之间的关系,基于中心锚固承压板实验原理,加工制作了拉力型锚杆与压力型锚杆,并在砂土与黏土地层中分别开展了锚固体拉拔试验,分析了土层锚固体承载以及失效过程的荷载传递特征及变形破坏规律,并与数值模拟结果进行了对比验证。结果表明:拉力型锚杆以及压力型锚杆在拉拔试验中均呈现出弹性变形阶段、塑性变形阶段、脱粘后残余摩擦阶段3个阶段的变形特征;随锚固长度的增加,锚固力先增大随后趋于平缓,拉力型锚固体锚固长度由400 mm增长至500 mm时,极限荷载增幅最大,为55.32%;土层锚固构件失效主要集中于锚固体与土体界面上;在拉拔过程中,随锚杆拉拔力的增加,土体承受剪应力的能力提高,主要由于锚固体周围土体颗粒间产生转动现象,形成滚动摩擦,消耗了部分能量,间接增强了土的承载能力。研究揭示了土层锚固体在拉拔荷载作用下的荷载传递特征,可为土层锚固体支护设计提供一定的理论参考。

关键词： 台阶爆破   现场监测   数值模拟   岩体运移规律   爆堆分布规律  

摘要： 作为露天矿开采的主要手段,台阶爆破在目前乃至未来一段时间内仍然是其他技术不可代替的生产方式。通过深入分析台阶爆破实测数据,并采用3DEC软件模拟台阶爆破过程,揭示了台阶爆破过程中内部岩体运移轨迹及爆堆分布规律。研究结果表明:在爆破过程中,监测点整体呈现出先沿垂直方向上隆起后下落的运动规律。其中,监测孔上部监测点在垂直方向运动较为明显,隆起到一定高度后迅速垂直向下进行运动,而监测孔下部监测点主要以水平方向运动向前推进,垂直方向运动相对平缓。同时为了研究台阶岩体在爆破作用下破碎后在爆堆之中空间分布情况,本文将研究区域的台阶在爆破之前划分为Ⅰ~Ⅵ共6个部分,以及将台阶爆破之后爆堆主体0~40 m部分均匀划分为A、B、C、D 4个区域。根据模拟结果可以发现,在区域A(爆堆0 m~10 m)中Ⅴ岩体占比最多达到41.7%,在区域B(爆堆11~20 m)中存在Ⅰ~Ⅴ岩体且分布较为平均,而在区域C(爆堆21~30 m)中主要包含台阶Ⅰ~Ⅲ岩体,占比分别达到了43.1%、37.5%、19.3%,Ⅳ占极少部分可忽略不计;在爆堆最前沿区域D(爆堆31 m~40 m)中基本由Ⅰ岩体组成,占比高达95%。研究成果能够为矿山的高效开采和精准配矿提供理论支撑与基础性数据。

关键词： 氯碱化工   乙炔   泄漏扩散   数值模拟   等效化学计量云体积  

摘要： 氯碱工业是我国基础化工产业的重要组成部分,乙炔气柜作为储存设备易泄漏引发燃爆事故,严重威胁生产安全。为探究乙炔气柜泄漏扩散规律,基于FLACS软件构建三维数值模型,系统分析不同因素对气体扩散特性的影响,定量揭示气体云分布、等效化学计量气体云体积(Q9)及扩散距离的动态规律。结果表明,泄漏方向与风向同向时,Q9值达到最大值1.576 m^(3),气体云积聚爆炸危险性最高;泄漏孔径由6 cm增至10 cm时,Q9值增幅达84%,大孔径泄漏伴随湍流扰动显著加剧局部气体云积聚;风速通过稀释与输运作用调控扩散范围,低风速(0.10 m/s)下1/2爆炸下限气体云扩散距离达42.80 m,而高风速(6.70 m/s)下稀释作用显著,距离降至13.90 m。研究结果可为氯碱企业优化传感器布局、动态调整应急策略及厂区安全设计提供理论依据。