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关键词： 露天矿山   预裂爆破   预裂孔间距   数值模拟  

摘要： 预裂爆破作为露天矿山边坡开挖中控制爆破损伤、保障坡面完整性的核心技术，能够有效提高边坡爆破质量，参数优化对工程效益具有决定性作用。针对露天矿山边坡爆破中存在的预裂缝贯通性差、坡面超挖等突出问题，以某露天矿山边坡爆破为工程背景，采用数值模拟与现场试验相结合的方法，探究不同预裂孔间距对边坡爆破效果的影响。基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立预裂孔孔深10 m，孔径150 mm，孔间距分别为1.0 m、1.3 m、1.5 m和1.7 m四种工况下的边坡爆破三维模型，研究了爆破后炮孔处应力演化和岩石的裂纹扩展规律。研究结果显示：预裂孔间距显著影响应力波叠加效应与裂纹贯通形态，预裂孔间距较小会导致炮孔间岩体产生过度破坏，并在台阶顶部和底部出现大范围损伤区域；随着炮孔间距增大，爆破对孔间岩体的作用减弱，应力叠加强度降低，导致预裂缝的贯通效果变差，难以形成有效贯通的预裂缝面；其中，1.5 m预裂孔间距下的预裂缝贯通效果较好，形态完整。选取1.5 m作为预裂孔间距开展现场试验验证，通过现场清点的方式进行预裂炮孔半孔率统计，采用Hovermap三维激光扫描技术进行平整度分析，结果显示：半孔率平均值达到92.1%，坡面凹凸间距在±0.1 m以内的点占比90%以上，应用效果较好。本研究可为类似边坡爆破工程提供参考。

关键词： 滚筒加料机   粘料   机理模型   数值模拟   计算流体力学  

摘要： 为解决卧式滚筒加料机内壁粘料问题，引入赫兹-明德林黏附力模型，构建了滚筒内壁粘料机理及“料幕”形成机理的简化力学模型，推导出粘料条件与滑料/抛料运动微分方程。通过数值模拟，分析了工艺参数对粘料条件及滑料/抛料运动轨迹的影响，并运用计算流体力学方法模拟料液喷射雾化效果。结果表明：①滚筒内烟叶颗粒的粘料现象与黏附力、静摩擦系数、滚筒转速及滚筒倾斜角等因素密切相关。②烟叶颗粒与滚筒之间的静摩擦系数和黏附力比值等参数对粘附时所需最小黏附力的影响显著，滚筒转速对抛料轨迹的影响较大。③当料液黏度由0.001 kg/ms随机调整并增加到0.7 kg/ms时，料液颗粒轨迹及质量分数分布基本保持不变，但料液颗粒平均粒径减小。④应用于生产线技术改造后，通过对喷嘴等方面的调整，粘料量降低至≤0.32 kg/批。该研究成果有助于卷烟厂降低物料损耗并提高生产效率。

关键词： 海洋下垫面   翼型   流动分离   气动特性   数值模拟  

摘要： 为探究海洋下垫面对近海面静态风机翼型气动特性的干扰机理，以NACA 0012对称翼型为研究对象，采用流体体积分数模型构建风浪-翼型耦合场，结合翼型升力系数时频特征和表面流场，分析不同风浪参数、翼型与静水面相对距离下的静气动特征，揭示近距离海洋下垫面对大攻角静态翼型气动特征的干扰机理。研究发现：海洋下垫面通过附加攻角β间接影响近海面翼型气动特性，与风场相比，风浪场中翼型的静态失速攻角减小，其减小量取决附加攻角平均值；海洋下垫面对翼型各流动阶段均存在干扰，但显著抑制了大攻角翼型涡的发展，导致前缘漂移涡与尾缘脱落涡发展的机制存在差异，前者是由海洋下垫面干扰引起的长周期高强度漂移现象，后者是由大攻角翼型自身的流动分离特性主导，表现为短周期低强度脱落，且风浪场翼型尾涡脱落频率均小于风场翼型的涡脱频率（0.537 Hz）；翼型距静水面30 m时，海洋下垫面的干扰效应显著减弱，出现独立的尾缘涡脱落频率0.43 Hz，且涡形态更复杂。本文研究对提高大型浮式风机安全性能具有一定的借鉴意义。

关键词： 大孔口水闸   温控标准   容许温差   容许最高温度   浇筑温度  

摘要： 大孔口水闸由于闸孔尺寸增大、混凝土底板及闸墩增厚，导致底板与闸墩之间相互制约增强进而减小了相互之间的变形协调性，易受外界环境温度影响，施工期和运行期间易产生超标拉应力，温控防裂形势严峻。大孔口水闸混凝土温控防裂首要任务是确定温度控制标准，然而我国现有水闸设计规范对水闸混凝土温度控制问题仅作了一些原则性规定而未对温控标准如何确定给出详细说明，为此水闸结构混凝土温控标准可参考混凝土坝相关规范进行确定。即首先提出水闸混凝土温度应力控制标准，再确定基础容许温差和上下层容许温差，结合水闸结构准稳定温度场确定施工期容许最高温度，最后拟定浇筑温度；水闸结构混凝土温度应力控制标准可采用安全系数法进行确定，建议其抗裂安全系数取值不小于1.30；应力约束系数取值可由本文给出的拟合公式计算得到。本文最后以赣江某大孔口水闸为工程案例，提出相应的温度控制标准，研究成果可为大孔口水闸工程温控标准制定提供参考。

关键词： 非线性耦合本构关系   磁流体   流动控制   热化学非平衡流动   数值模拟  

摘要： 针对高速等离子体在磁场中的复杂非线性流动问题，由于连续介质理论的N-S方程已不再适用，本文通过耦合非线性耦合本构方程和Maxwell电磁场控制方程，结合Park TTv双温度模型和Park11组分化学反应模型，建立了低磁雷诺数高速磁流体热化学非平衡数值模拟方法。基于高速等离子体圆柱扰流算例的数值模拟，研究了偶极子磁场对高速磁流体控制的影响机理，重点分析了磁场的存在以及磁感应强度的大小对等离子体流场结构的影响。研究结果表明：磁场将会显著影响高速等离子体流场结构，磁感应强度增大，带电粒子所受洛伦兹力增强，导致弓形激波脱体距离增大，当B0=3T时，激波脱体距离增幅达452.38%；驻点热流变化受磁感应强度、来流高度、来流马赫数共同影响，当H=80 km时，加入磁场后热流降幅达45.55%；此外，磁场对高速磁流体热化学非平衡效应影响较为显著，主要体现在波后N2的离解程度和近壁面的复合反应等方面，而对O2的离解过程影响不大。

关键词： 同轴射流   冲击性能   打击力试验   水膜   数值模拟  

摘要： 为了获得低压工况下同轴水-水射流喷嘴几何参数和速度比对射流冲击性能的影响规律，基于正交试验方法设计了9种不同方案的同轴喷嘴，开展了高速摄影试验，分析了同轴射流冲击平板形成的水膜，并进行了射流打击力试验；采用VOF-CSF耦合模型对水膜进行数值模拟，揭示了优化后同轴喷嘴冲击性能得到改善的本质原因。研究结果表明，在总流量为6L/min条件下，内外喷嘴的相对位置对射流打击力有显著影响，内喷嘴厚度的影响最小。随速度比增加，多数喷嘴的打击力时均值会减小。在内喷嘴流量不变条件下，同轴水-水射流冲击平板形成的水膜半径实验数据与模拟结果较为吻合，水膜内部出现大量气泡，且随速度比增加，膜内流动紊乱性先增加后减小。喷嘴优化前后对比结果显示，相同速度比条件下的同轴射流具有相似性，且优化喷嘴模型展现出更好的射流集束性，更有利于将动能转化为压力能。研究结果对低压同轴射流喷嘴的优化设计以及工业应用都具有重要的借鉴意义。

关键词： 断层   磷矿体   顶板稳定性   力学模型   数值模拟  

摘要： 为了探究含断层磷矿体顶板的稳定性，以贵州某矿为工程背景，基于FLAC3D数值模拟，通过构建含断层磷矿体力学模型推导了含断层磷矿体顶板最大下沉量公式，并使用数学分析方法优选出拟合效果最佳的下沉量公式相关系数为a=3.4823、b=0.6023，最后结合现场工程试验验证含断层磷矿体顶板最大下沉量公式的准确性。数值模拟结果显示，三个矿房的顶板最大下沉量分别为25、14、10 mm；公式计算结果显示，三个矿房采空区顶板最大下沉量分别为25.21、15.43、10.67 mm，公式计算结果与数值模拟结果高度一致，且与现场实测结果误差范围在±2 mm内，验证了公式的准确性。研究表明：断层的存在会使得磷矿体采空区上覆岩层的下沉量增大，其最大下沉量与矿房到断层的铅锤距离呈现负相关，越靠近断层的矿房，直接顶下沉量越高。

关键词： 涡喷发动机   气动矢量   康达效应   同向流   振荡射流   热态喷管试验  

摘要： 气动矢量控制技术相比于机械矢量控制在结构质量以及调节响应速率上具有优势，是未来先进飞行器的关键技术之一。为评估振荡射流激励的气动矢量喷管在发动机整机环境下的应用效果，本文利用微型涡喷发动机开展了引气射流试验和数值模拟研究。结果表明：振荡射流激励的气动矢量喷管具有较高的控制效率，仅消耗2%的发动机引气量可以实现17°的推力矢量偏转，同时轴向推力损失小于10%；进一步的数值模拟研究表明，振荡射流相比于小孔定常射流具有更高的射流初速度和更强的横向扫掠作用，是振荡射流控制效率提升的内在机理。

关键词： 叶尖间隙   三维激光轮廓测量仪   数据融合   点云配准   数值模拟  

摘要： 叶尖间隙是影响燃气轮机性能的重要参数，机匣与叶片装配完成后，叶尖间隙测量对保证燃气轮机的工作效率和运行安全至关重要。针对现有测量方法存在的测量范围小、效率低、精度低、智能化程度差等问题，提出了一种基于三维激光测量技术的叶尖间隙间接测量方法。并详细讨论了测量原理、测量系统、测量流程及点云配准算法。针对叶尖点云与机匣点云无重叠区域的特点，提出一种基于传感器和轴线空间关系的粗配准方法，并结合法向量特征的精配准算法，实现了高精度的点云配准，得到了反映整圈叶尖间隙的几何信息。数值模拟结果表明，该方法具有精度高、非接触、范围广、智能化等优点，能够高效测量叶尖间隙。

关键词： 烟气脱硝   遗传算法   喷氨量控制   数值模拟   工艺分析  

摘要： 在满足烟气中NOx浓度不变的情况下，各个指标之间存在复杂的非线性关系，传统PID控制方法具有喷氨流量波动大的问题，导致SCR脱硝装置运行过程中氨逃逸量大，对此，提出了一种基于机理模型和智能优化算法相结合的喷氨协调控制策略。分析烟气脱硝SCR喷氨工艺以及装置，获取SCR脱硝装置内的喷氨调节方式和存在问题。采用标准湍流模型对SCR系统入口烟气流场进行数值模拟。并基于此建立喷氨流量非线性动态控制模型，利用遗传算法对模型中的非线性项进行全局寻优从而实现对喷氨量自动调节。通过仿真，验证了所提策略能够很好地跟踪燃煤电厂负荷变化，降低脱硝出口NOx浓度和氨逃逸量，提高SCR装置运行效率和脱硝效率。