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关键词： 烟包回潮   隧道回潮机   结构改进   数值模拟   均匀度  

摘要： 隧道式回潮机内热湿流场均匀性对烟包回潮效果具有重要影响.基于多物理场耦合理论构建了隧道式回潮机仿真分析模型,并通过现场测试实验进行了模型可靠性验证.通过仿真分析得到隧道式回潮机内热湿流场分布特性,并提出结构改进方案,改进方案考虑了通入蒸汽方式、蒸汽入口过渡段、排气口排列方式、蒸汽入口数量对热湿流场均匀度的影响.结果表明:通入蒸汽方式、蒸汽入口过渡段、排气口排列方式、蒸汽入口数量均对热湿流场有显著性影响;结构改后的回潮机较原始结构回潮机内的气流速度均匀度平均提高0.285,温度均匀度平均提高0.190,湿度均匀度平均提高0.311.该研究结果可为实际生产提供参考依据和理论指导.

关键词： 太阳能无人机   气动性能   单独螺旋桨   带机翼螺旋桨   螺旋桨滑流   数值模拟  

摘要： 研究了改善装机条件下的太阳能无人机的性能。首先,采用单独螺旋桨的缩比模型,通过风洞试验验证了本文所选数值模拟方法的准确性;其次,采用定常和非定常的数值模拟方法,计算了螺旋桨安装位置和单独螺旋桨、带机翼螺旋桨两种构型对螺旋桨性能的影响,以及改善装机条件下螺旋桨对无人机性能的影响。研究结果表明:带机翼螺旋桨相比于单独螺旋桨的推力、功率等均增加;螺旋桨滑流对短舱影响很小,主要是滑流加速导致短舱阻力少许增加。螺旋桨滑流导致无人机机翼升力曲线斜率降低、阻力增加,俯仰稳定性增加。随着螺旋桨距离无人机机翼前缘的距离的增大,带机翼螺旋桨的性能逐渐趋近于单独螺旋桨的性能。

关键词： 氨   含水乙醇   预混燃烧   层流燃烧特性   数值模拟  

摘要： 利用数值模拟方法,采用Chemkin软件对不同含水乙醇混合比(0.45~0.75)的5%含水乙醇+NH3+空气预混燃料的层流燃烧速度、绝热火焰温度、预混火焰厚度和化学反应滞留时间随当量比变化规律、主要物种和重要自由基的物质的量分数分布以及生成速率(rate of production,ROP)进行了计算。结果表明,随着含水乙醇混合比的增大,混合燃料层流燃烧速度增加,绝热火焰温度提高,化学反应滞留时间减少,说明燃烧特性有所改善,而火焰厚度不断减少,说明火焰稳定性变差。随着含水乙醇混合比增加,H、OH、O自由基的物质的量分数和总生成速率增加,NH_(2)、NH、N和HNO自由基以及NH3物质的量分数减小,其中NH3、NH_(2)、NH总生成速率减小,N和HNO总生成速率基本不变,NO物质的量分数减小,总生成速率先增加后减小。

关键词： 隧道工程   凿岩粉尘   扩散规律   数值模拟  

摘要： 为模拟隧道凿岩施工过程中粉尘在隧道空间内的扩散规律,以某高速公路隧道Ⅲ级围岩区段施工为例,运用流体力学数值模拟软件与理论分析,研究隧道作业区凿岩粉尘的扩散运移规律。通过对不同风速和粒径条件进行模拟,揭示粉尘的沉降时间和扩散路径。结果表明,距离掌子面30~80 m范围内,以及粒径20μm以下粉尘滞留悬浮时间较长应重点处理;增加风速可加速小粒径粉尘沉降或逃逸,但也会增加大粒径粉尘悬浮时间甚至重新卷起。

关键词： 断裂标记   土体注浆压裂   裂缝形态   非均匀分布   数值模拟  

摘要： 软弱黏土地基容易产生不均匀沉降,威胁水工建筑物安全。黏土固结注浆是改善其力学性质的有效手段,但是传统有限单元法及离散单元法在处理黏土注浆劈裂过程存在局限。为探究黏土注浆开裂机制,建立一套可以模拟土体注浆劈裂浆脉发展过程的无网格数值方法,在SPH框架下定义了“土体粒子”与“浆液粒子”,推导了注浆压力下“浆液粒子”与“土体粒子”的相互作用方式,引入了一个可以反映粒子失效的断裂标记κ,可以模拟土体注浆劈裂裂缝渐进扩展形态。考虑土体的非均质特性,引入Weibull分布函数考虑抗拉强度的非均匀分布,对不同非均质特性下的土体注浆劈裂特性进行了数值模拟,结果显示:所提出的改进SPH方法可以很好的模拟黏土注浆劈裂过程中的浆脉发展过程。结果表明:不考虑土体非均质性时,浆脉延伸形态单一且对称,而考虑土体非均质性时,土体注浆压裂形态较为复杂,形成纵横交错的浆脉网络。在浆脉起裂前,注浆形成的土体扰动主要集中于注浆孔附近,而在浆脉起裂后,浆脉沿线土体均受到较大的扰动。最后,讨论了土体注浆压裂裂缝形成机制,发现土体注浆压裂分叉形态是由土体非均质特性导致的,并对SPH在土体注浆压裂模拟中的应用前景进行了展望,未来研究应着眼于开发三维高性能并行SPH算法。

关键词： 露天矿山边坡   数值模拟   Hoek-Brown强度准则  

摘要： 台阶边坡角是露天灰岩矿开采中的关键结构参数,其设定对矿山的安全稳定性和经济效益具有重要影响。基于新Hoek-Brown强度准则确定边坡力学参数作为该露天矿山边坡岩体稳定性计算的推荐值,采用FLAC^(2D)软件与Geo-Slope软件进行露天终了境界边坡稳定性分析,对两种模拟稳定性结果进行对比分析,以及综合考虑研究区灰岩地质背景,最终确定灰岩矿露天采场边坡最终边坡角控制在49°以内,终了台阶坡面角为65°,工作台阶坡面角为75°,台阶高度为10 m。研究结果显示,所有露天采场边坡剖面的安全系数F_(S)均>1.15,满足了Ⅲ级边坡工程的安全等级规范要求,为矿山的安全开采提供了坚实的科学依据和保障。

关键词： 多级交替注入   酸压   VOF   界面追踪   粘性指进   酸液作用距离   数值模拟  

摘要： 致密碳酸盐岩储层常采用多级交替注入酸压技术来增加裂缝面差异刻蚀和提高酸蚀裂缝导流能力。通过数值模拟可优化多级交替注入施工参数,从而提高酸压改造效果,对压后增产及稳产具有重要作用。但目前关于多级交替注入酸压的数值模拟常忽略酸岩反应或采用等效粘度方法开展研究,模拟结果与实际情况仍存在较大偏差。针对该问题,本文基于流体体积法(VOF)建立了考虑流体界面追踪和酸岩反应的多级交替注入酸压数学模型。采用有限差分法对数学模型进行离散,得到数值模型,并通过编程求解。通过将本模型模拟结果与实验结果以及解析解进行对比,验证了模型在模拟粘性指进及酸液刻蚀方面的准确性。在此基础上,利用该模型开展了多级交替注入酸压模拟,分析了不同交替注入级数下的酸液流动反应规律、粘性指进特征及刻蚀缝宽变化规律。同时,综合考虑酸液作用距离、指进数量及其覆盖面积,提出粘性指进系数,评价了多级交替注入酸压的差异刻蚀效果。研究结果表明,在典型缝宽及交替注入条件下,低粘酸液在粘度差作用下在裂缝中逐渐形成优势通道,即指进现象。随着注入级数增加,相邻的指进分支之间竞争发育,指进合并。酸液有效作用距离随着交替注入级数增加而增加。存在某一临界注入级数,当注入级数大于该级数后,酸液作用距离增加速度变缓。此时,增加级数只能使指进区域内刻蚀增加。因此,对于给定的裂缝条件和酸液体系,存在一个较优的注入级数范围,使得裂缝差异刻蚀和酸液作用距离同时达到较佳效果。本文模型可为多级交替注入酸压提供优化模拟工具,模拟结果可为现场施工方案设计提供理论依据。

关键词： 不规则煤柱   数值模拟   支承压力   冲击地压  

摘要： 针对象山矿井3号煤层遗留煤柱周围工作面的回采,采用FLAC 3D构建三维数值计算模型,研究分析不规则煤柱周围工作面回采过程中的应力演化规律。研究结果显示,上煤层开采对其前方和两侧煤柱的支承压力最大影响范围为90 m,下煤层工作面回采的超前支承压力影响范围为80 m,煤柱上最大垂直应力处分别位于工作面回采至485、675、625 m处,煤体上最大垂直应力分别位于工作面回采至625、675、555 m处;同时分析得出上煤层不规则煤柱对下煤层工作面的支承压力影响要比采空区下煤层工作面的更严重,最大垂直应力为32.7~65.5 MPa,容易引发冲击地压危险。

关键词： 运动条件   临界热流密度   圆管   数值模拟  

摘要： 船用核反应堆在海洋条件下运行时,堆芯受到运动条件的影响,其流动换热特性有所改变。临界热流密度作为核反应堆堆芯重要的热工水力特性,其在运动条件下的研究匮乏。本研究针对运动条件下的临界热流密度特性,设计并搭建了六自由度运动条件临界热流密度试验台架(PERFORM),采用圆管试验段对热工试验回路进行了标定,开展了运动条件下的圆管临界热流密度试验,揭示了运动条件下的临界热流密度机理。基于试验结果开发了一套运动条件下的临界热流密度数值模拟方法,为运动条件下的圆管临界热流密度特性提供了必要的数据支撑和可靠的预测方法。

关键词： 取暖器   温度场仿真   数值模拟  

摘要： 本文通过对合作单位主流的取暖器的结构建模与温度场仿真分析,基于仿真结果优化取暖器,达到最大程度利用取暖器制热散热的目的。首先根据现有取暖器结构建立其三维模型,进而通过ANSYS Fluent软件对取暖器温度场以及风速进行数值模拟分析,得到取暖器制热的热量分布云图以及出风口风速,最后根据热量分布云图优化取暖器结构。模拟仿真显示,优化后的取暖器在制热的过程中使得出风口的风速提高,散热效果较好,显著提升了室内快速升温的效率。