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关键词： 排气蜗壳   设计   数值模拟  

摘要： 本文对某试验器排气蜗壳进行设计,采用有限元方法对排气蜗壳的结构强度进行校核。结果表明,排气蜗壳的最大当量应力为345.99MPa,屈服和极限安全系数分别为1.94和2.21,满足强度要求。通过ANSYS软件进行三维粘性流场数值模拟,流场模拟显示,排气蜗壳进口总压不均匀度为0.12%,出口流速分布均匀,最大流速为35.6 m/s,流迹线平滑连续,流动损失较小。本文验证了该排气蜗壳设计的合理性。

关键词： 顶管   盾构隧道   力学性能   数值模拟   敏感度  

摘要： 以滨海区顶管穿越邻近地铁盾构隧道为研究背景进行建模,将结果与实测数据对比,验证模型的有效性。分析不同工况下,顶管顶进过程盾构隧道力学性能变化特征及影响因素和敏感度。结果表明:顶管垂直上穿施工会引起下方盾构隧道整体上浮,最大变形在顶管轴线正下方;顶管并行隧道时,对邻近盾构隧道变形影响较大,尤其在平行顶进立面夹角-45°位置时,隧道变形最大,是不利工况;顶管与隧道间距越小,盾构隧道横截面变形越大,邻近顶管的隧道轴力和弯矩变化量也越大;顶管直径越大,顶进时邻近隧道横截面变形也越大,轴力和弯矩变化量也越大,顶管直径与距离的关联度均大于0.5,顶管直径的敏感度大于二者间距。

关键词： 边缘效应   电容式地震加速度传感器   数值模拟   加速度   输出特性  

摘要： 为研究考虑边缘效应的电容式地震加速度传感器输出特性,将理论分析与计算机数值模拟相结合,利用保角变换法、格林函数法和MATLAB软件,对考虑边缘效应的平行板电容器电场和电容进行讨论,并研究电容式地震加速度传感器的输出特性,分析了传感器误差随参数的变化情况,讨论了影响其输出特性的因素,给出了传感器参数的取值范围,明确了改善地震加速度传感器输出特性的途径,并通过变压器桥式电路实现了对地震加速度的测量。

关键词： 超大直径   公路隧道   铁路隧道   隧道交叉   数值模拟  

摘要： 针对超大直径公路和铁路隧道小角度交叉段隧道变形与结构受力不明的问题,依托金塘海底铁路隧道和甬舟高速公路复线金塘海底公路隧道工程,采用FLAC3D软件,建立三维数值模型对下穿隧道施工过程进行模拟分析。研究结果表明:1)在公路隧道与铁路隧道交叉段,当下部铁路隧道位于弱风化凝灰岩时,围岩质量较好,隧道受力较为稳定,上部公路隧道开挖对铁路隧道竖向变形与管片受力的影响均较小;2)当铁路隧道位于土层时,其结构发生了竖直与水平变形,隧道整体呈向上变形趋势,上下隧道正交点处变形值最大,随着距正交点距离的增加,下部铁路隧道向上变形值逐渐减小,上部隧道开挖顺序对下部铁路隧道向上变形值影响较小;3)下部铁路隧道无论位于岩体层还是土质层,上部公路隧道开挖施工条件下,下部铁路隧道管片压应力值均未超过C60混凝土的抗压强度,隧道管片结构处于安全状态。

关键词： 开挖边坡   土质边坡   稳定性分析   数值模拟   工程治理  

摘要： 四川炉霍县寿灵寺因建设未来殿需要,于场地西北侧开挖形成一高21.8 m坡度55°~75°的五级开挖边坡。坡脚出现局部崩塌,开挖工程活动已威胁周边群众生命财产安全。现场勘察及数值模拟分析结果表明,边坡于粉质黏土层内形成圆弧形滑动面,坡脚应力集中,在降雨条件下,土体容重增加,黏聚力与内摩擦角急剧减小,最大水平位移可达3.4 m,边坡失稳形成推动式滑坡。研究区处于高烈度地区,地震及大型机器作业产生的震动荷载将给边坡带来不良影响,在地震工况下边坡形成推动式滑坡,对地基土产生剪切破坏,影响深度约5 m。考虑到边坡所需的抗滑稳定性要求及在地震工况下对地基土的破坏影响,采用抗滑桩加格构锚固对边坡进行加固,并已应用到本工程中,治理效果良好,该分析方法及防治方案可为类似人工开挖边坡工程治理提供参考经验。

关键词： 土工袋   PFC2D   石墨尾矿   数值模拟   承载能力   沿空留巷  

摘要： 为分析袋装石墨尾矿的承载特性及破坏机理,验证袋装石墨尾矿柔性墙应用于沿空留巷的可行性。在土工袋半圆边界承载模型的理论基础上,考虑土工袋体积的变化,修正半圆边界模型公式推算;利用PFC^(2D)颗粒流程序,根据直剪试验、拉拔试验确定石墨尾矿与土工布接触的细观参数,并开展袋装石墨尾矿的单轴压缩数值试验,获得不同因素下袋装石墨尾矿的应力−应变曲线,将理论计算与数值试验结果对比,验证数值参数选取的合理性,并从颗粒接触和颗粒运动趋势进一步研究土工袋堆叠体的承载机理和破坏形式;根据某煤矿沿空留巷工作面概况,通过PFC^(2D)颗粒流程序建立纵横交错、横向无缝、横纵交错、纵向无缝排列方式下袋装石墨尾矿柔性墙体,以刚性墙体的运动模拟沿空留巷中顶板的下沉,对4种不同堆叠方式的柔性墙体的承载进行分析,验证袋装石墨尾矿柔性墙体用于沿空留巷巷旁支护应用的可行性。结果表明:在承载过程中,约束形成的张力是影响土工袋承载性能的主要因素,土工袋的初步破坏发生在袋与袋的界面接触处,初步破坏后土工袋堆叠整体并未发生失稳现象,受土工袋侧面约束影响,土工袋整体可继续承载至其侧面断裂;初步破坏处的袋子主要受剪切破坏,完全破坏时土工袋内中心位置的颗粒会产生压缩固结现象;修正后的土工袋半圆边界承载模型计算结果与数值计算结果接近;4种不同排列方式中横纵交错排列方式的柔性墙承载能力最大、沉降最小,满足沿空留巷的顶板下沉位移范围以及在土工袋发生初步破坏前均满足充填体的阻力要求。提出的建模方法和结果可为土工袋柔性墙技术应用于沿空留巷的巷旁支护提供一定的参考。

关键词： 埋头式弹药   两级点火   内弹道   数值模拟  

摘要： 埋头式弹药是一种新型弹药,它采用两级点火燃烧技术,一级点火使弹丸在药筒内具有一定的初速度并沿导向筒向前移动冲击坡膛,两级点火产生火药燃气以推动弹丸高速出膛。为了深入研究埋头式弹药两级点火燃烧技术的内弹道性能特性,设计搭建了40 mm短截身管的埋头式弹药两级点火试验平台,利用高速录像和压力传感器测量试验过程中弹丸冲击坡膛的速度及压力。试验结果表明,弹丸在一级点火后会以22 m/s的速度冲击坡膛,并在坡膛处停止,两级点火启动后快速飞出炮口。同时建立了试验条件下的埋头弹两级点火零维内弹道数值计算模型,对相同装填条件下埋头弹两级点火过程进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证了所建模型的正确性。对40 mm埋头式穿甲弹进行内弹道性能模拟计算,分析了不同装药量对弹丸运动过程的影响。研究成果可为之后的埋头式弹药两级点火技术的相关研究提供参考。

关键词： 急倾斜巨厚煤层   巷道贯通   冲击地压   数值模拟   微震物理指标  

摘要： 掘进巷道贯通期间应力集中易诱发冲击地压灾害,保障巷道安全掘进贯通具有重要意义。以新疆乌东煤矿急倾斜巨厚煤层巷道的贯通掘进为背景,采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析了巷道贯通期间围岩应力和能量分布特征及演化规律;制定了急倾斜巨厚煤层巷道贯通期间的冲击地压防控策略和方案;利用多项微震物理指标,分析了巷道贯通期间能量的时序变化特征,并对卸压效果进行了评估。结果表明:巷道垂直应力、水平应力、能量峰值随着贯通距离的逐渐减少均有增大的趋势,应力和能量集中区域主要出现在两掘进面之间;接近贯通位置50~120 m时,微震能量频次增加,b值出现骤降趋势,S值、EEM值出现逐渐递增趋势;巷道即将贯通时,微震频次有较大幅度的上下波动,能量出现少量异常高值,b值再次迅速下降,S值下降至低值,EEM值骤降至极小值;卸压后单日平均释放总能量下降了60.7%;单日总频次下降了62.8%;b值、S值、EEM值能很好地反映巷道掘进时煤岩的活动特征,在反掘段内均未偏离正常水平,卸压防控措施效果良好。研究结果可对急倾斜巨厚煤层掘进巷道贯通期间冲击地压的防治提供借鉴与参考。

关键词： CLM5.0陆面模式   土壤分层   土壤温度   土壤湿度   数值模拟  

摘要： 黄河源是黄河流域重要的水源涵养区,研究不同土壤分层对冻融过程模拟结果的影响,提高模式对水热输送过程的模拟能力,对高寒地区冻融过程的研究有着重要意义。本文利用黄河源区玛多站的观测数据作为强迫场驱动陆面模式CLM5.0(Community Land Model)在玛多站进行模拟,使用CLM5.0改进后的三种土壤分层方案,模拟不同土壤分层对土壤冻融过程的影响,对比模拟结果与观测资料,分析改进后分层方案对陆面模式CLM5.0在黄河源区冻融过程中对土壤温湿度模拟能力的提升效果,得出以下结论:(1)调整后的三种土壤分层方案对玛多站土壤温度的模拟效果有了较好的提升,三种方案中30层方案的模拟效果最好,模拟值与观测值的平均相关系数达到了0.954,平均均方根误差为3.334℃;(2)调整后的三种土壤分层方案对玛多站土壤湿度的模拟效果也有了较为明显的提升,能够准确地捕捉各层土壤湿度在一整年内的季节性变化,受到降水影响,模拟值与实测值的波谷模拟还有偏差,三种方案中30层方案的模拟效果最好,平均相关系数为0.770,平均均方根误差为0.039 m^(3)·m^(-3);(3)对于冻结初日与消融初日的模拟,调整后的三种不同土壤分层对于冻结期与消融期模拟有明显影响,浅层模拟的冻结初始日和消融初始日均与观测值相符,而在深层对于冻结初始日和消融初始日的模拟有些偏差,较观测值有延迟,消融期也更为持久。

关键词： 潮控三角洲   沉积数值模拟   演化过程   沉积动力学  

摘要： 【目的】潮控三角洲作为油气勘探与沉积研究的重要目标,具有分布规律不明、沉积相组合多样和沉积体系及特征复杂的特点,且传统方法存在缺少野外露头、沉积解剖难度较大、测井解释资料分辨率较低等问题,导致对潮控三角洲的沉积特征与沉积模式的认识具有较大差异。沉积数值模拟方法的应用有望解决上述问题。【方法】采用沉积数值模拟软件(Delft3D),建立理想化潮控三角洲模型,通过改变河流流量与潮汐幅度的条件,探究潮控三角洲演化规律及主控因素。【结果】河流与潮汐在潮控三角洲的形成过程中具有不同作用,河流搬运来自上游的沉积物,沉积物在入海口发生堆积,潮汐将来自上游的沉积物向深海方向搬运、沉积,形成砂坝,随着潮汐幅度的增加,坝体向海洋方向整体呈“扁平状”发育;河流流量与潮汐幅度大小决定坝体形态及三角洲面积,当河流流量与潮汐幅度增大时,其携带沉积物的能力增强,沉积物能在离入海口更远的地方沉积,砂坝面积增大,同时潮汐幅度增大,对原有坝体进行侵蚀改造,将砂体向海洋方向搬运,坝体平均长度增加。【结论】潮控三角洲演化主要分为三个时期:沉积物在河口堆积;河流—潮汐联合作用搬运沉积物,形成坝体,三角洲快速发育;河流—潮汐联合作用对坝体的改造,三角洲面积继续增长,但增长速率减缓。