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关键词： 聚能   双层药型罩   横向效应增强侵彻体   破片   数值模拟  

摘要： 针对聚能侵彻体后效毁伤乏力的问题，设计复合装药双层药型罩结构，通过爆轰驱动得到横向效应增强侵彻体，穿透目标后破裂形成破片，有效杀伤靶后目标。采用正交设计方法，对双层药型罩结构进行优化，利用Autodyn软件的映射和算法转化功能，采用拉格朗日-SPH粒子耦合算法，对侵彻体靶后破片飞散过程进行模拟，结果表明：双层药型罩外罩为铜，内罩为铝，当装药直径为D，装药高度为0.55D，药型罩总厚度为0.07D、曲率半径为0.8D、内外罩厚度比值为0.75，变壁厚边顶比为0.25时，成型较优；侵彻厚度为20 mm的钢靶，可在靶后0.5 m处形成散布直径为0.87 m破片杀伤带，仿真结果与试验误差为3.9%。

关键词： 一维水动力模型   干湿界面   黎曼求解器   不规则河道断面   数值模拟  

摘要： 基于黎曼求解器的河道一维水动力模拟方法,由于具有鲁棒性强、易实现等特点,已经成为河道水流模拟的主流方法.传统黎曼求解器在模拟包含水跃的复杂几何形状河道时会出现数值不平衡和流量解不准确的问题,为了将黎曼求解器应用于形状不规则的自然河道,已有学者进行了大量的研究和改进.但现有的改进方法,在模拟尖底河道干湿过渡时仍然存在"通量计算受阻"的问题.针对这一问题,在通量求解中用一个水位分段函数描述水面宽度和过水面积,求解干湿交替界面处的特征水位和通量,提出了一种新的黎曼求解器改进方法.实验算例和自然河道算例验证结果表明,新的改进方法能够有效解决尖底河道干湿边界交替处"通量计算受阻"的问题,显著提高了基于黎曼求解器的河道一维水动力模拟方法的稳定性和通用性.

关键词： 泵站深基坑   混凝土防渗墙   三维有限元计算   开挖与支护   周边建筑物效应分析  

摘要： 引调水泵站基坑开挖需在满足自身结构安全稳定的要求上,在有限空间内将对邻近建筑物的影响控制在安全可控范围内,因此选择合理的支护方案对于降低工程造价及减小不均匀沉降尤为重要.基于引江济淮二期工程一泵站深基坑的场地特征和水文地质条件,采用Midas GTS软件建立了基坑开挖支护三维数值分析模型,研究了采用旋喷锚索和支护桩作为围护结构进行分层开挖时,基坑支护结构的变形和受力情况,以及开挖水位变化对周边建筑物的影响.结果表明:该支护体系受力合理,变形控制效果较好,开挖完成后基坑坡顶与支护桩位移均在安全范围内;整个开挖过程中基坑周边既有建筑物最大沉降为11.6 mm,出现开裂的风险较小;开挖过程中采用600 mm厚混凝土墙可有效起到止水效果,基坑开挖后水位波动小于当地浅水层季节性水位变幅,且不会出现渗透破坏问题.三维有限元计算可以反映开挖、降水、支护等步序对基坑工程的综合影响,研究结果可为类似基坑开挖支护设计提供参考.

关键词： 公轨合建盾构隧道   变形分析   损伤寿命   内部结构   现场监测   数值模拟  

摘要： [目的] 隧道在长期行车荷载的作用下，可能会出现结构变形、裂缝和疲劳损伤等问题，影响隧道结构安全，因此有必要对隧道内部结构运营期间的变形特性和损伤寿命进行研究。[方法] 以某超大直径公轨合建盾构隧道为工程依托，对隧道内部的装配式预制箱涵结构进行长期监测试验，研究了隧道运营期间预制箱涵的接缝稳定性和内部混凝土的裂缝发展情况；同时通过数值模拟和拟合方程预测了箱涵的疲劳损伤寿命。[结果及结论] 当隧道运营约一年时，箱涵间拼装接缝的平均张开变形位移量为0.77251mm，应变量为2.260×10-3，且呈逐渐增加的趋势；箱涵两侧连接拼缝处基本无裂缝发展；箱涵底部出现了微小的拉伸损伤，当损伤达到中等程度时的累积损伤寿命为278.42年。考虑到未来交通量会有所增长，箱涵的实际使用寿命可能会受到影响，在隧道运营期间应予以一定的关注。

关键词： 模块化课程体系   拱坝模型   实验设计   水工建筑物  

摘要： 模块化是现代课程体系建设的基本要求,模块化课程体系能够在模块内实现多门课程的交叉整合,可以满足学生的全面发展和个性发展需要,具有很强的适应性、开放性和实用性.拱坝作为水利水电工程专业必修课程水工建筑物中的一个教学重点、难点,通过让学生参与拱坝结构模型实验,将书本知识与现实相联系,可向学生展示拱坝在不同工况下的应力、变形情况.为了适应模块化课程体系的要求,本研究对拱坝结构模型实验教学的内容进行了拓展,增加了与原型大坝监测数据和有限元计算结果对比分析的教学内容,为选修课程模块内其他相关课程的教学提供支持,不仅能使学生掌握结构模型实验的理论及方法,服务课程本身,还可以为水利水电工程专业水工结构工程模块的其他课程提供支撑.

关键词： 纯氧分级助燃   纯氧助燃   数值模拟   钢包烘烤  

摘要： 为解决目前钢包烘烤周期长、能耗高、氮氧化物(NOx)排放分布不均的问题，本研究提出了纯氧分级助燃钢包烘烤新工艺。采用流体动力学软件Fluent，基于标准k-ε湍流模型，结合涡耗散燃烧模型和P-1辐射模型，构建了钢包烘烤过程中燃烧、流动及传热的三维数学模型，系统对比分析了纯氧分级助燃与传统纯氧助燃两种烘烤方式下钢包内部温度场、内衬温度及NOx的分布特征。结果表明，采用纯氧分级助燃烘烤方式，火焰形态更粗短，燃烧域平均温度在5 h内即可达到1 910 K，烘烤时间较传统工艺节省约5 h；钢包底部温度波动显著减小，稳定维持在高温区间，烘烤6 h时温度接近耐火材料极限耐受温度；钢包内衬工作层温度分布均匀，升温速率达到100.6 K/h；NOx平均浓度较传统纯氧助燃工艺降低56.4%，因此纯氧分级助燃烘烤方式具有显著的环保优势。

关键词： 砖木结构古建筑   轰燃综合预测   数值模拟   热释放速率   顶棚热烟气层温度  

摘要： 砖木结构古建筑火灾危险性大,一旦有火源存在,极有可能引发轰燃,造成重大的火灾事故.为研究砖木结构古建筑火灾燃烧过程中的发展特性与规律,论文以热释放速率发生突变作为轰燃判据,考虑最不利因素和性能化防火要求,将数值模拟和轰燃综合预测法相结合,研究砖木结构古建筑火灾轰燃预测.选取西安市大兴善寺中的天王殿古建筑为对象构建古建筑火灾模型,采用大涡模拟方法,对不同场景的火灾发展过程进行数值模拟,得出室内平均热释放速率曲线、顶棚热烟气温度变化曲线,火灾动态变化图,过火源中心的切片温度云图.把木材热惯性参数、通风口尺寸、突变时刻的室内热释放速率和顶棚热烟气层温度带入轰燃综合预测法经验公式中求得判定值,结合数值模拟结果进行火灾轰燃预测分析.结果表明,以热释放速率突变作为轰燃判定依据,结合数值模拟和轰燃综合预测法可以准确的对砖木结构古建筑火灾进行轰燃预测;在砖木结构古建筑性能化防火过程中,砖木结构古建筑性门窗、墙壁上沿、顶棚是消防保护的重点部位.

关键词： 天然气水合物   裂隙填充型水合物   低频电特性   实验测试   数值模拟  

摘要： 野外钻探显示天然气水合物在地层中可呈现孔隙填充、裂隙填充或两者共存的分布形态，孔隙型水合物的相关研究成果难以直接推广至裂隙型水合物。该文针对含裂隙型水合物沉积物开展了低频电特性实验研究。首先基于有限元数值模型优化了电极结构参数，开发了低频电性参数测试装置，然后建立了含裂隙型水合物沉积物样品的制备方法和测试数据处理方法，最后综合实验测试数据和双电层极化理论探讨了水合物饱和度和裂隙数量对含裂隙型水合物沉积物样品低频电性参数的影响规律和机理。研究结果表明：在低频测试范围(1×10-2～ 1×103Hz)内，随着裂隙型水合物饱和度的升高，含水合物沉积物样品的导电能力降低、双电层极化强度减弱，因此复电导率实部和虚部峰值均减小；实验中合成的四氢呋喃水合物为多孔隙结构，具备孔隙水的连通性，在水合物饱和度相同的条件下，裂隙越多则从海砂部分渗入水合物孔隙中的水量越大，引起样品导电能力的升高和双电层极化强度的减弱，因此复电导率实部增大、虚部峰值减小。研究结果可为开展含裂隙型水合物沉积物电学特性测试提供实验平台，为全面认识沉积物的低频电学特性、建立水合物饱和度和沉积物渗透率评价模型提供数据支撑。

关键词： 非水相液体   污染通量   非理想溶出   污染地块  

摘要： 众多有机污染地块受行业生产特点的影响而呈现出多组分复合NAPL相的污染特征.由于多组分NAPL相之间化学结构的差异导致其溶解行为更为复杂，采用理想拉乌尔定律计算NAPL污染物的溶出行为将产生较大误差.本研究通过引入活度系数修正理想方程，建立了复合多组分NAPL污染物的非理想溶出方程，构建了考虑非理想溶出及相应溶解羽迁移模型的迭代计算框架.通过TCE和HEXDCE混合体系的模拟情景，结果表明：(1)在溶出发生25年后，非理想条件下污染源区NAPL相TCE质量损耗率与理想条件相比高5%～8%，因此源区NAPL相污染物溶解去除所需的时间，非理想条件仅为理想条件下的37%～48%.(2)复合污染组分的摩尔系数组成对NAPL相的非理想溶出行为有较大影响.随着混合体系中TCE摩尔系数从0.5降至0.1，活度系数相应从1.19增加至1.79，溶解度从理想条件的1.17倍增至1.6倍，下游监测断面的溶解羽污染通量与理想情况相比差异可达24.14%～29.31%.考虑非理想溶出行为的复合有机污染组分溶解相迁移能更科学地预测污染通量，可以为污染地块的后续修复方案的准确制定提供支撑.

关键词： 加速器中子源   锂靶   温度场   束斑   扫描模式  

摘要： 针对加速器中子源锂靶在高功率束流照射下急剧升温易造成锂靶熔毁的问题，提出了一种“扩束+扫描”的束斑均匀化方案。首先，采用MATLAB软件模拟不同扫描模式下粒子在靶上的分布情况以及靶上的温度场分布；然后，通过FLUENT软件分析了不同初始束斑宽度对锂靶温度场的影响；最后，研究了不同扫描频率下锂靶的温度场变化。模拟结果表明：“扩束+扫描”的束斑均匀化方法能有效降低质子打靶时靶面的最高温度；相较于正弦波与三角波模式，锯齿波模式下靶上的粒子分布具有最佳的均匀性，且靶面最高温度分别降低了8%、2%；更小的初始束斑宽度和更高的扫描频率均能降低高功率束流打靶过程中锂靶表面的最高温度；最佳扫描策略是以扫描频率为300 Hz、长方形初始束斑宽度为30 mm的锯齿波模式进行扫描。该研究可为加速器中子源锂靶的设计提供参考。