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关键词： 铍萃取槽   混合室   挡板   数值模拟  

摘要： 溶剂萃取广泛应用于湿法冶金溶液净化及有色金属提取,也是铍溶液净化的主要手段。混合澄清萃取槽由于具有良好的性能与可操作性在工业上得到广泛应用,其结构主要由混合室和澄清室组成。混合室内混合传质的程度直接影响这个工艺过程所采用的萃取级数和装备尺寸。改善两相流场是强化液滴破碎和传质的有效方法,但目前很难通过试验方法对流场的湍流耗散和剪切力等参数进行测量。为了研究铍溶液萃取过程混合室内液(水相)-液(有机相P204)两相流体在搅拌环境下的各种流动特性,采用双流体模型(Two fluid model,TFM)结合移动参考系技术实现铍溶液萃取过程的模拟。研究了挡板对混合室内速度、湍流动能、湍流耗散率和剪切速率的影响。结果表明,铍溶液的溶剂萃取可基于混合澄清槽来实现。通过在混合室内添加挡板以改善两相流场,使混合室内的溶质可以及时地扩散,减小死区,增大反应速率,混合室最大湍流动能提高0.95×10^(-2)m^(2)/s^(2),有挡板的混合室内最大湍流耗散率达到无挡板时的2倍,液滴破碎更加充分,使传质面积和传质速率都得到提升,将萃取时间由20 min缩短至12 min。在实际应用时,可考虑将其作为强化液滴破碎和传质的有效手段。

关键词： 钢筋混凝土梁   四点弯曲   声发射   数值模拟  

摘要： 为分析不同配筋混凝土梁受弯破坏过程裂缝发展特征,探讨梁体破坏声发射特性及抗弯性能退化规律,采用四点弯曲试验,结合声发射技术,建立三种不同配筋混凝土梁受弯破坏过程与声发射信号的联系。实验结果表明,不同配筋混凝土梁损伤演化过程中的上升角(rise time/maximum amplitude,RA)、平均频率(average frequency,AF)信号具有明显差异,适筋梁、少筋梁、超筋梁剪切裂缝信号RA占比77.6%、80.9%、78.95%远高于斜拉裂缝信号AF占比,混凝土梁破坏以剪切破坏为主。不同配筋梁弯曲损伤各阶段振幅分布的共同特征主要由频率区间4~6 kHz、13.5~16 kHz以及53~57 kHz的振幅峰值体现,梁体达到特殊荷载阶段时均会产生高频区间的振幅峰值突起,预示梁体内部钢筋屈服、结构进入破坏失稳阶段,以此可作为声发射信号时频转换监测结构内部损伤程度的重要依据。

关键词： 边坡   数值模拟   安全系数   FLAC^(3D)   COMSOL  

摘要： 【目的】对不同工况下的边坡进行稳定性分析,为边坡防治提供理论依据。【方法】数值模拟作为分析边坡稳定性的重要工具,常用软件包括FLAC^(3D)和COMSOL。通过对比这两款软件对同一边坡在不同工况下的模拟结果,探讨其应用效果和差异。【结果】结果显示,两款软件具有相同的功能,模拟结果相近;在输入参数相同的情况下,FLAC^(3D)和COMSOL的模拟结果在最大主应力、最大剪应力、纵向位移和安全系数等方面存在差异,COMSOL软件得出的最大主应力和安全系数普遍偏高,而最大剪应力和纵向位移偏低。【结论】这种规律性差异有助于加深对边坡稳定性分析的认识。

关键词： 漂浮式风机   浅水系泊系统   恒张力   数值模拟  

摘要： 为减小浅水中系泊系统的张力,提出一种适用于浅水海域漂浮式风机的恒张力系泊系统。通过提升配重块高度,将浮式风机动能转化为配重块重力势能,保证系泊系统最大瞬时张力保持在一个较低水平,不超过系泊线破断力。采用浙江深远海海域风浪流环境条件,目标海域水深为60 m。基于频域势流理论及时域动态系泊分析方法研究WD225-9000机组漂浮式风机与恒张力系泊系统的耦合动态响应,分析配重块大小及系泊线参数等影响。与传统悬链线锚链系泊系统对比,新型恒张力系泊系统可有效缩短系泊线长度、减轻系泊线重量并减少锚桩用钢量。由于恒张力系泊系统回复力刚度曲线可基本保持恒定的张力,浮式风机在生存海况下大幅水平偏移也不会导致系泊张力过大,保证浮式风机系泊系统在台风中的安全性。所提出的恒张力系泊系统亦可应用于张力腿式漂浮式风机。

关键词： 厚硬顶板   切顶卸压   应力转移   数值模拟   围岩控制  

摘要： 针对淮南谢桥煤矿11618工作面运输顺槽面临的厚硬顶板强矿压问题,本研究采用数值模拟与现场监测相结合的方法,系统分析了预裂爆破切顶卸压技术对巷道围岩应力场的调控机理,基于摩尔-库伦准则构建FLAC3D模型,揭示了切顶前后应力演化的动态特征。研究结果表明:切顶卸压技术显著优化了顶板应力分布,垂直应力峰值降低17.8%,促使应力集中带向煤体深部转移3.4 m;同时,超前支承压力峰值由未切顶时的63 MPa降至56 MPa,但煤帮垂直应力峰值因应力再分配升高21%。现场实测显示,顶底板最大移近量低于300 mm预警阈值,锚杆锚索支护承载力稳定,验证了该技术对围岩变形的有效控制。

关键词： Water-sand inrush   Fracture and caving zones   Energy loss   Effective permeability  

摘要： Water-sand inrush poses a hidden threat to coal mining safety in China. Understanding the two-phase flow of water-sand mixtures in fracture and caving zones is critical for mitigating these risks. Numerical simulations using the particle flow code (PFC3D) were conducted to analyze variations in water-sand displacement, flow velocity, flow rate, energy loss, porosity, and effective permeability in fracture and caving zones. Simultaneously, a test model was designed and a series of laboratory experiments were conducted to investigate the evolution patterns of water-sand discharges. The results show that: a large fracture inclination angle greatly influences the duration of water and sand flow in the fracture zone, heightening safety hazards in the coal mining faces after passing through the caving zone. Fracture roughness markedly affects the routing of sand flow, with the overall flow rate markedly decreasing from 5.986E-4 m(3)/h to 2.150E-4 m(3)/h. The loss of fine particles is essential for sand routing, with particle size negatively correlated with porosity, which decreases from 0.784 to 0.664 as particle size reduces. These findings provide crucial insights into preventing and addressing safety issues by water-sand inrush, enhancing the understanding of water and sand flow dynamics in fractures and pores, and contributing to broader coal mining safety strategies.

关键词： 桥梁工程   地震响应分析   数值模拟   自复位   曲线预应力   近断层  

摘要： 为解决无粘结预应力自复位桥墩中预应力筋的更换问题，作者提出一种采用可更换预应力筋的新型自复位桥梁结构，该类结构在近断层地震作用下的地震响应尚不清楚。为明析近断层地震动对可更换预应力筋自复位双柱墩梁桥的地震响应规律，基于OpenSEES平台建立了曲线预应力筋自复位双柱式桥墩的数值模型，首先进行了墩顶水平往复拟静力加载数值模拟，并通过拟静力试验结果验证了建模方法的准确性。以甘肃某城市3×30m连续梁桥为原型，建立了可更换曲线预应力筋自复位双柱墩连续梁桥与常规延性抗震设计的普通混凝土连续梁桥数值仿真模型。以三组近断层地震记录作为输入，并根据该桥梁场地特征调整地震动峰值加速度，对两座桥梁进行动力时程分析，对比其地震响应。结果表明:在E1地震作用下，自复位双柱墩梁桥消能部件未屈服，普通混凝土梁桥墩底混凝土开裂，纵筋未屈服；在E2地震作用下，自复位双柱式梁桥的最大偏移率相对普通混凝土梁桥减小47.9% -67.2%，残余偏移率相对普通混凝土梁桥减小90%以上，具有优越的自复位能力。普通混凝土梁桥最大残余偏移率达到0.51%，不利于震后修复；可更换曲线预应力筋自复位双柱墩桥梁震后可恢复性较好，有利于震后更换与修复。

关键词： 可重复使用飞行器   气动热防护   主动质量引射   真实气体效应   数值模拟  

摘要： 针对主动质量引射效用于可重复使用飞行器降热与减阻问题开展研究，基于三维流动Navier-Stokes方程以及壁面的质量守恒、能量守恒等方程，将超高速流动过程、主动质量引射效应与壁面催化效应耦合计算，分析了不同气体模型、引射质量流率以及催化模型对飞行器气动特性的影响规律。数值模拟研究表明：当存在主动质量引射时，增大引射气体的质量流率能够增大温度边界层厚度和降低温度梯度，具有强化壁面降热的效果。相较于量热完全气体，考虑真实气体效应后能够提高飞行器机翼前缘壁面引射区域的降热和减阻效率，在给定条件下，峰值热流降低约62.4%，壁面摩阻降低约67.5%；当考虑壁面催化效应后，主动质量引射的引入能够削弱壁面材料的催化能力，进一步实现降热效果。

关键词： 冷却塔   环境风   高温高湿   逆温   数值模拟   稳定运行  

摘要： 自然通风冷却塔受环境气象影响导致不稳定运行对电厂安全经济运行十分不利.为评估不利气象因素瞬间发生后,冷却塔及机组是否能满足设计中负荷变化的调节能力,建立了淋水面积18000 m2的自然通风冷却塔三维数值计算模型,研究了不利风速、高温高湿、逆温不利气象条件突现后,冷却塔的热力特性及机组的背压、出力的变化幅度及变化速率.结果表明:在设计中应重点关注突现高温高湿气象对自然通风冷却塔及配套机组稳定性的影响.高温高湿突现可导致出塔水温升高12.6℃,机组背压升高6.99 kPa,阶跃负荷变化最大约4％,线性负荷变化约0.19％/min,约60 min系统恢复稳定状态.不利风速和逆温对常规塔及配套机组的影响远小于高温高湿气象条件.