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关键词： 惯容单元   阻尼器   速度相关性试验   力学性能   滞回曲线   数值模拟  

摘要： 本文设计研发一种新型黏滞惯容阻尼器（NVMD），并对其开展24个工况的速度相关试验以研究NVMD的力学性能。NVMD的理论力学模型由一个黏滞阻尼单元和一个惯容单元并联组成，其中阻尼单元为NVMD提供耗能能力，惯容单元提供负刚度效应。通过推导质量块的转动惯量与滚珠丝杠导程的物理关系，建立NVMD的轴向力计算公式，据此设计NVMD的力学参数。试验结果表明建立的轴向力计算公式能够有效预测NVMD的滞回性能，因此可以用于指导NVMD的力学参数设计。参数分析结果表明，NVMD的耗能能力在大位移幅值下，对加载频率更加敏感，增加加载频率能够大幅增加NVMD的耗能能力。在框架结构减震性能研究中，NVMD展现出独特优势：虽与黏滞流体阻尼器（VFD）的层间位移角控制效果相近，设防地震工况最大差异2.59%，但其在加速度控制方面表现良好，罕遇地震下楼层加速度峰值降幅较VFD提升36.05%。

关键词： 古建筑木结构   木柱   摇摆行为   力学性能   力学模型   数值模拟  

摘要： 木柱是古建筑木结构重要的竖向构件，地震作用下可发生提离摆动，其摇摆行为和力学性能与古建筑木结构的地震响应密切相关。首先，根据古建筑木柱与周边构件的连接部位，总结了柱头、柱中以及柱脚连接与构造的特点和用途，界定了木柱摇摆行为的发生条件。其次，从动力学角度阐述了柱体动态摇摆原理，明确了古建筑木柱与刚体动态摇摆的联系与区别。随后，从非线性受力机理、力学模型和数值模拟3个方面，对古建筑木柱力学性能研究现状进行系统梳理。详细阐述了接触界面变形对古建筑木柱侧向性能的影响，介绍了柱端受力与整体受力两类力学模型的基本建立方法，归纳了精细化有限元、基于弹簧和基于梁柱单元的模拟方法的特点。最后，基于古建筑木柱实际受力摆动特征及服役现状，指出了古建筑木柱研究的不足和未来发展方向。

关键词： 晶格Boltzmann方法   数值模拟   异构表面   润湿性   液滴弹跳  

摘要： 对液滴弹跳的认识在喷墨打印、药物输运、微流控等技术领域中发挥着重大的指导作用，因此受到人们的广泛关注。具有渐变间距的凹槽结构表面形成的润湿梯度使得撞击其上的液滴呈现复杂的不同方向的弹跳行为，数值模拟是研究该现象的有效方法。本文采用基于化学势模型的晶格Boltzmann方法，对液滴撞击相同间距和渐变间距的凹槽表面所产生的弹跳行为进行建模并对比分析，通过进一步分析液滴在弹跳过程中的接触角、接触线、受力、内部动量以及速度矢量的变化讨论导致反向弹跳的原因。结果表明，液滴在不对称凹槽上会产生一系列不对称形变，在韦伯数为42.4时，液滴完成铺展，收缩后趋向于亲水方向进行顺润湿梯度弹跳，而当液滴韦伯数增大到53时，浸入凹槽中液体更深的且不对称性更为显著，这导致右侧接触线扎钉，由此产生的迟滞力促使界面上的部分液滴收缩后重心向右迁移，最终导致液滴逆表面润湿梯度反弹。该研究可能对设计操纵液滴运动的微结构表面具有指导作用。

关键词： 计算流体力学(CFD)   光伏电站   风热环境   数值模拟   气候可行性论证  

摘要： 为提升大型新能源项目的气候可行性论证精度，笔者以广西富川葛坡光伏电站为例，提出一种基于计算流体力学（CFD）的风热环境数值模拟技术体系。通过选取参证气象站，并结合三维建模与CFD模拟，对项目区域的风热环境进行定量评估。结果表明：冬夏季风环境能够满足自然通风需求，风压差可控，但针对背风面通风不良区域需要优化植被布局；项目区域夏季地表高温问题突出，需采取相应的隔热措施；CFD 技术在光伏电站气候可行性论证中具有高分辨率和精准性，可揭示微气候环境特征。该研究可为同类工程气候适应性设计提供参考。

关键词： 双极板   液压成形   正交试验   数值模拟   回弹  

摘要： 鉴于风冷质子交换膜燃料电池的双极板在成形过程中发生了严重减薄且流道高度不均匀，采用ABAQUS软件对316L钢双极板液压成形过程进行了数值模拟，研究了液压压力、流道深度、圆角半径、摩擦因数对双极板成形质量的影响。此外，为优化最大减薄率和平均回弹率，进行了正交试验。结果表明：双极板优化的最大减薄率和平均回弹率分别降至31.63%和1.46%；流道深度对双极板成形质量的影响最大，而摩擦因数的影响最小；优化的液压压力、流道深度、圆角半径和摩擦因数分别为250 MPa、0.4、0.3 mm和0.15；回弹补偿后双极板的平整度标准差从4.23×10-3降至4.31×10-4。

关键词： 轴流泵   泵装置   固液两相流   压力脉动   数值模拟  

摘要： 为研究轴流泵输送含沙水流时的压力脉动特性，基于Euler多相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法，对轴流泵装置内固液两相流动进行数值模拟。重点分析轴流泵装置在清水工况下不同位置的压力脉动特性，对比分析了设计工况下清水介质、固液两相流的压力脉动特性。结果表明：在清水介质工况下，轴流泵装置叶轮进、出口处压力脉动呈现明显周期性，幅值从轮毂到轮缘逐渐递增，叶轮出口脉动幅值小于叶轮进口；导叶中间处脉动幅值比叶轮进、出口处幅值小，沿着径向压力脉动幅值先减小后增大，导叶出口处压力脉动幅值沿径向分布不规律。清水工况和固液两相流工况下叶轮进口压力脉动幅值无明显差异，但两相流工况下的压力脉动波形相位比清水工况时滞后0.04 s左右，在导叶中间及出口处压力脉动分布规律差别较大，固液两相流工况下压力脉动幅值较大。当水流含沙时，导叶中间截面漩涡强度分布比清水工况复杂，且强度也较大。研究结果可为轴流泵装置的优化设计提供一定参考。

关键词： 石油烃污染土壤   阴燃峰值温度   阴燃反应特性   处置效果   数值模拟  

摘要： 石油开采和运输过程中会产生大面积的石油烃污染地块，对环境危害高，亟须高效清洁的修复技术。本研究以石油烃污染土壤为研究对象，在每批次100 kg的阴燃中试装置中开展石油烃污染土壤修复实验，分析阴燃过程的温升特性及修复效果，并建立适用于阴燃过程温升规律准确描述的数值模型。结果表明：在石油烃污染土壤热值为1.56～1.80 MJ·kg-1、含水率8%和空气流量30 m3·h-1的条件下，中心区域阴燃峰值温度为500～700 ℃；阴燃后污染土壤中石油烃浓度由2.53×104mg·kg-1降低至212.60 mg·kg-1，平均修复率达99.10%；数值模拟与实验温升曲线总体吻合度较高，在中心区域处338～423 min和375～400 min反应温度段对应误差分别为1.01%和1.65%，为阴燃温升规律预测提供了理论依据。该研究结果可为阴燃技术在石油烃污染土壤的工程化应用提供理论指导。

关键词： 非线性超声   相控阵检测   共轴混频技术   材料早期损伤   数值模拟  

摘要： 基于非线性相控阵技术对重大装备中的材料早期损伤开展研究，对关键结构的健康检测及早期损伤评价意义重大。结合超声相控阵技术和非线性共轴混频检测的优点，有望实现材料早期损伤的精确定位和轮廓成像。该文主要基于数值模拟手段，首先研究基于超声相控阵原理的混频基波幅值调控方法，使其满足共轴混频谐波的激发条件，并对相控阵晶片排布进行优化；其次，厘清基于相控阵技术的非线性混频过程，并改进表征超声非线性程度的评价指标；最后，结合混频谐波定位原理及相控阵定点聚焦成像方法，提出针对损伤区域的精确定位和轮廓成像方法。该文研究结果可为材料早期损伤的有效评估提供参考和借鉴。

关键词： 调水调沙   叶绿素a   泥沙输运   生态模型   数值模拟   黄河口  

摘要： 为了研究2021年调水调沙期间黄河口水沙分布及生态环境变化，探讨调水调沙对河口地区水动力和生态环境的影响机制。本文基于非结构网格有限体积海洋模型（Finite volume community ocean model，FVCOM），建立渤海三维水动力模型和生态模型，并结合遥感资料，分析调水调沙期间黄河口冲淡水、悬浮泥沙、营养盐及叶绿素a质量浓度的时空变化特征。结果表明，调水调沙显著改变了黄河口冲淡水和悬浮泥沙的分布与扩散特征。调水调沙期间，黄河口海域悬浮泥沙和营养盐浓度明显增加，悬浮泥沙扩散范围在排沙期和排水期基本一致，但因入海径流量减少，排沙期扩散范围有所限制。陆源物质主要集中在河口南北两侧，南侧扩散范围大于北侧。同时，调水调沙期间氮磷比增大，营养盐输入促进浮游植物生长，导致叶绿素a质量浓度显著升高。然而，悬浮泥沙浓度上升引发光限制效应，部分抵消了营养盐增加对初级生产的促进作用。研究表明，将排沙期设置在调水期之后，对降低光限制效应和抑制有害藻华具有重要作用。本研究为优化黄河口调水调沙方案、有效防控藻华及维护生态环境提供了科学依据。

关键词： 激光电弧复合焊接   熔池形态   低碳钢   数值模拟   实验研究  

摘要： 激光电弧复合焊接技术作为集高能量密度、高效率与低变形等优势于一体的先进连接技术，在低碳钢结构制造领域具有重要应用价值。本文以Q235低碳钢为研究对象，采用数值模拟与实验研究相结合的方法，系统研究了激光电弧复合焊接过程中熔池的热流耦合特性。建立了综合考虑电弧压力、电磁力等多物理场耦合作用的三维瞬态数值模型。研究结果表明：数值模拟与实验结果具有良好的一致性，验证了组合热源模型的可靠性；复合焊接相比单一热源焊接可显著改善熔池形貌，提升焊接质量；通过正交实验优化获得最佳工艺参数组合（激光功率8000W、焊接速度0.03m/s、光斑半径1.5mm、焊丝直径1.5mm），该参数下熔池稳定性最佳，熔深与熔宽差值最小。本研究揭示了核心焊接参数与熔池动态演变的内在作用规律，为激光电弧复合焊接工艺的精准优化提供了科学依据，同时开发了具有实际应用价值的技术方案。