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关键词： 激光定向能量沉积   同步气冷辅助   TC4   熔池热-流耦合输运   数值模拟  

摘要： 本文综合考虑激光束、粉束流、冷气射流和熔池的交互作用、固/液相变等重要物理事件，建立了激光定向能量沉积热-流耦合输运模型，研究了同步气冷辅助激光定向能量沉积（SGCL-DED）和常规激光定向能量沉积（Laser-DED）工艺下TC4钛合金熔池传热和流体流动特征。结果表明：在Laser-DED和SGCL-DED工艺下，Marangoni对流主导熔池流动，并引起向外流动的环形涡流。与Laser-DED相比，SGCL-DED工艺的冷气射流对熔池后方施加强化冷却作用，使得等温线向熔池收缩，熔池更短，峰值温度更低，热影响区更小，Marangoni对流效应更弱，但冷却速率、形态因子和峰值流速更高。

关键词： 开挖卸荷   隧道变形   数值模拟   河道拓浚   压板结构  

摘要： 南京九乡河拓浚工程需在与之交叉的既有地铁四号线隧道上方大范围卸土，决定采用压板结构对隧道进行保护。为分析加固工程基坑开挖对盾构隧道的影响，并评估加固结构对隧道隆起的抑制作用，本文建立了三维有限元模型进行数值计算。分析了不同工况下隧道的变形情况，并针对加固结构施工的最不利工况，计算了隧道曲率半径以及内力分布。结果表明：采用桩—墙—板结构对抑制隧道的隆起变形具有较好的作用；基坑采用分部抽条开挖，可有效控制地层扰动，从而控制隧道变形；土体满堂加固对抑制隧道隆起变形效果明显；隧道内配重能抑制隧道隆起变形，但作用有限。

关键词： 摩擦自激振动   钢轨波磨   轨道曲线半径   数值模拟   减振扣件  

摘要： 科隆蛋扣件线路相对其它扣件更容易产生钢轨波磨，本文拟研究科隆蛋扣件线路更容易产生钢轨波磨的机理。使用车辆动力学软件UM建立了车辆刚柔耦合系统动力学模型，得到了车辆通过时其轮轨接触位置、接触力和轮轨蠕滑力，研究了轮轨蠕滑力的饱和范围。使用ABAQUS有限元软件建立了轮轨系统有限元模型，通过复特征值分析方法对钢轨波磨进行仿真预测。结果表明，在减振扣件曲线轨道上，轮轨蠕滑力在轨道半径≤800 m时达到饱和，且对应的钢轨波磨频率为492.89 Hz，对应的波磨波长约为25-30 mm。

关键词： 正交设计   灯泡贯流式水轮机   尾水管恢复系数   尾水管涡量   数值模拟  

摘要： 基于正交试验设计与CFD数值模拟相结合的协联寻优方法，研究灯泡贯流式水轮机寻优前后尾水管压力及涡量变化过程。以新疆布尔津电站灯泡贯流式水轮机为研究对象，构建桨叶角度、导叶开度及运行水头的3因素4水平正交试验方案，通过极差分析方法探究各因素对机组效率与尾水管恢复系数的敏感性规律，结合全流道三维数值模拟分析协联寻优前后尾水管流场演化过程。结果表明：桨叶角度对效率影响占主导（极差30.59），导叶开度对尾水管恢复系数影响显著（极差0.074）；最优协联组合(A4B4C1)下灯泡贯流式水轮机尾水管恢复系数达0.858，较寻优前提高11.9%；寻优后尾水管涡量峰值降低，各截面流速均匀度提升。可为灯泡贯流式水轮机协联寻优研究提供参考。

关键词： 土石坝   管涌   多场信息   状态判识  

摘要： 管涌是土石坝典型的渗透破坏形式，其演化过程伴随着土石堤坝内部物理场信息的变化。研究揭示土石坝内部物理场信息变化与管涌演化的关系，对管涌状态判识具有重要意义。鉴于此，首先基于土石坝运行中的多物理场信息，构建管涌演化多场信息融合分析实施框架；在此基础上，结合土石堤坝管涌演化进程中的渗压-温度-电位-流速场信息，通过归一化和数据降维，利用矩阵分解融合方法和主成分分析理论，对多场拟合函数进行融合分析，建立具有关联性的量化表征函数，分析渗压-温度-电位-流速场之间的逻辑共生关系；最后进一步通过分析管涌演化不同阶段的特征，利用综合函数曲线极值点和驻点，将归一化后的土石坝管涌演化时间划分为（0，0.481）、（0.481，0.663）、（0.663，1）三个阶段，分别对应管涌演化发展的初始期、拓展期和临界期。论文提出的土石坝管涌演化进程的多场信息融合及状态判识方法，可为土石坝渗流安全监测及预警提供参考。

关键词： 水动力   温度   盐度   FVCOM模型   长山群岛  

摘要： 在全球近海生态系统退化与海洋牧场快速发展的背景下，人工鱼礁的生态调控效应研究具有重要科学意义。本研究基于非结构化网格有限体积海岸海洋模型（FVCOM），构建长山群岛海域三维水动力-温盐耦合数值模型，通过对比人工鱼礁投放前后的多物理场模拟结果，系统揭示了人工鱼礁对北黄海典型海域环境因子的调控机制。结果表明：人工鱼礁显著重构了局部三维流场结构，礁区上方表层流速普遍减小（降幅0.02～0.06 m/s），而底层流速因垂向动能传递增强（增幅0.08～0.15 m/s），迎流面形成卡门涡街诱导的湍流耗散区，背流侧则出现流速增幅达5.72%的加速带；温盐场响应呈现垂向分异特征，表层水温因上升流驱动的混合冷却效应降低0.04～0.14 ℃，底层降温幅度（0.02～0.09 ℃）与盐度变化（ΔS≤0.02 psu）显著小于表层，表明礁体对温盐场的调控具有深度依赖性；空间异质性分析表明，礁区南侧（A2、A3站位）因沉积物再悬浮导致盐度降低（ΔS≤0.02 psu），而北侧（A1、A4站位）受环流调整影响盐度微升。本研究量化了人工鱼礁对北黄海温盐垂向分层的扰动，为海洋牧场生境优化提供了动力学依据，促进渔业资源可持续利用。

关键词： 惩罚浸没边界法   有限体积法   流-固耦合   盾构隧道   管片上浮   数值模拟  

摘要： 为研究盾构隧道管片上浮机理，提出了一种基于惩罚浸没边界法（PIBM）的盾构隧道管片上浮仿真方法。该方法采用同位网格有限体积法（FVM）离散同步注浆层流动控制方程，借助PIBM模拟管片与浆液间相互作用，利用刚体运动方程描述管片动力学响应，并采用PISO算法解耦流场压力和速度，实现了浆液-管片流固耦合系统的数值求解。通过与杭州地铁7号线和Sophia隧道两个工程案例的现场监测数据对比表明，计算得到管片上浮量和同步注浆层浆液压力分布与实测数据较吻合，相对误差分别在0.21%和0.128%以内，证明了该方法的适用性。在此基础上，对管片上浮过程进行了模拟分析，结果表明：在快速上浮阶段，管片受浮力驱动向上位移，迫使壁后浆液沿盾尾间隙向下流动并在底部聚集，流动轨迹由初始的 “分层差异流动”转变为“整体定向流动”，浆液压力呈现顶部最小、底部最大的水平对称分布特征。与现行等代层方法相比，本文方法能够动态捕捉浆液与管片间的相互作用过程，实时展现同步注浆层浆液流场变化及分布特征，为深入研究盾构隧道管片上浮机理奠定了基础。

关键词： 低阶煤热解   多孔介质   孔隙结构   分形维数   扩散   数值模拟  

摘要： 孔隙结构是影响热解脱挥发分的重要因素之一。为了研究煤热解过中孔隙的演变规律和分形特征及其对挥发分传质行为的影响，本文通过N2吸附法和分形理论对不同热解终温（393～1073 K）下半焦的孔隙结构进行了分析和定量描述。并基于半焦孔隙的演变规律和分形特征，从颗粒尺度上对热解过程中孔结构的演变进行了建模，模型考虑了焦油的二次裂解反应、挥发分在分形孔隙内的扩散、同时能预测煤颗粒的瞬态温度分布、挥发分的生成以及孔隙结构的变化。结果表明，半焦热解过程中以狭缝状介孔为主；影响孔隙演变的机制包括干燥脱气、有机质裂解与孔隙收缩；微孔存在增加了半焦孔结构的非均质性。此外，孔结构主要通过改变焦油的扩散机制来影响挥发分的产率，对轻质气体的产率几乎无影响。

关键词： 液态铅铋共晶合金   四方程模型   混合对流   后台阶  

摘要： 液态铅铋共晶合金（Lead-Bismuth Eutectic, LBE）以其优异的物理性质在新一代反应堆中具有重要的应用，但低普朗特数使得湍流数值模拟中速度场和温度场的相似性假设不成立.本工作使用四方程模型对一个垂直的后台阶流动进行模拟，通过在壁面施加均匀的热流，研究液态LBE在强迫对流与混合对流下的流动情况，并将计算结果与直接数值模拟结果进行比较，给出理查森数Ri=0及Ri=0.2情况下的壁面摩擦系数、速度、湍动能、雷诺应力、温度及努塞尔数Nu分布图.得到的结果与直接数值模拟结果拟合得较好，证明四方程模型可以正确模拟液态LBE的混合对流.

关键词： 边坡   基岩岩性   数值模拟   剪切特性   土石混合料   界面  

摘要： 土石混合料高填方边坡工程中通常将填方体的下伏基岩开挖成台阶，以此来提高基岩-土石混合料界面的力学性质和填方边坡的稳定性。但是，台阶型界面的力学性质十分复杂且影响因素众多，其中受基岩岩性的影响还未被掌握。为此，本研究提出了一种基于连续-离散耦合的三维精细化数值计算方法，建立了不同基岩岩性的台阶型基岩-土石混合料界面的直剪试验模型，通过一系列数值剪切试验，系统地分析了基岩岩性对台阶型基岩-土石混合料界面剪切力学性质的影响。研究结果表明：随着基岩岩性的增强，块石的绝对转角和剪切盒内的力链数量均减少，岩性的改变对剪切盒内的裂隙分布和数量没有显著影响；数值模拟时，岩性较好的基岩可以采用刚性墙代替，岩性较差的基岩不建议采用；界面的抗剪强度和稳定性随着岩性的增强会有所提高，但是当岩性达到中风化泥岩后，这种提高效果便不再显著；实际工程中，当中风化泥岩强度满足设计要求时，继续开挖至更高岩性对稳定性提升有限，反增加成本，建议不继续向下开挖。