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关键词： 挑流消能工   水力优化   能量耗散   结构稳定性   多目标优化  

摘要： 挑流消能工是水利工程中不可或缺的组成部分,主要负责通过设计水流路径和能量耗散结构来有效减缓水流的冲击力,保障下游结构的安全。然而,尽管这一设计已有长足进展,但其水力优化设计仍面临诸多挑战。本文将通过分析挑流消能工的水力特性、设计制约因素以及优化技术路径,探讨如何提升能量耗散效率、改善结构稳定性和解决复杂地形条件下的适应性问题。通过引入新型技术手段,结合多目标优化方法,我们期望在满足安全和环保要求的基础上,推动水利工程领域的创新与进步。

关键词： 高速公路   软土地基   蠕变   含水率   土体固结   换填   级配   稳定性  

摘要： 为探求高填方路堤沉降的变形规律，基于某高速公路路堤工程，采用数值模拟计算的方法，分析蠕变特性下路堤沉降变形特征、工后沉降特征及填土含水率对路堤沉降变形的影响。结果表明：随着路堤填筑高度的增大，路堤和地基沉降量均逐渐增大，当路堤填筑完成时，路堤沉降量占总沉降量的21.87%；当路堤填土完成后，在路堤中轴线截面区域，从底部至顶部各部位的沉降量先减小再增大，在路堤顶面的中轴线区域沉降量最大；当填筑土体含水率增大时，路堤底部沉降量逐渐增大，且含水率越大，路堤的沉降量就越大；在实际高填方路堤填筑工程中，选用级配好的砾石土或碎石土作为填筑材料，可有效减少路堤的沉降。

关键词： 海漂垃圾拦截装置   多相耦合模型   锚固位置   水动力特性   拦截效率  

摘要： 为明确对称垂直系泊系统对海漂垃圾拦截装置长期运行安全及拦截效率的影响，本文构建了波浪-拦截装置-系泊系统-海漂垃圾的多相耦合模型，并基于验证后的模型，参考实际工程的水文条件及拦截装置原型设计了一系列数值试验，重点探究了波浪作用时不同锚固位置情况下拦截系统水动力特性以及海漂垃圾拦截效率的变化规律。结果显示，锚固位置会影响拦截装置的纵摇运动，锚固位置越远，纵摇峰值越大，且逆时针纵摇峰值相比顺时针峰值受锚固位置的影响更大；锚固位置对迎浪侧和背浪侧缆绳受力的影响总体不大，但当锚固位置与拦截装置的距离增大至一定程度后，背浪侧缆绳张力会显著增大；锚固位置越远，装置对海漂垃圾的拦截效果越好。在海漂垃圾拦截系统的设计安装和后期运维过程中，需要关注锚固位置对背浪侧缆绳张力及拦截装置结构安全的影响，在结构和系泊张力安全的情况下，可考虑远锚布局，提升恶劣海况时海漂垃圾的拦截效果。

关键词： 隧道工程   压力拱效应   数值模拟   层状地层   节理围岩  

摘要： 压力拱效应是围岩自承能力的重要形成机制,含层内节理的层状地层围岩压力拱效应具有其特殊性。以山东某灰岩夹页岩薄层地质体中的公路大跨隧道为工程背景,首先通过数值模拟分析了含层内节理的层状地层围岩应力分布特征,确定了适用的围岩压力拱边界判断准则,进一步分析了层内节理对压力拱效应的影响规律;其次考虑地层岩性及岩体结构特征,开展了模型试验研究。结果表明:(1)所确定的压力拱边界判别准则可较好的用于含层内节理的层状地层围岩压力拱的定量描述。(2)拱部围岩环向应力集中区间隔出现在各灰岩层上部,层内节理使围岩压力拱呈现明显的“分层拱”形态特征,且各分层压力拱厚度随远离拱顶而增大。(3)拱底和边墙处的压力拱内外边界均更远离隧道轮廓,且压力拱厚度分别增大54.9%和82.8%。(4)研发的模型体成型技术,较好模拟了含层内节理的层状地层岩体结构特征;试验显示隧道周边灰岩以块体移动、转动变形为主,页岩薄层以挤压断裂为主,岩层界面的剪切错动叠加层内节理切割作用,使拱部围岩压力拱效应呈现岩层间跳跃扩展的特点。

关键词： 超临界R134a   微翅管   光滑管   数值模拟  

摘要： 为研究超临界有机朗肯循环中微肋型蒸发器的换热特性，建立了外径为9.6 mm、长2500mm的水平光滑管和微翅管模型，数值研究了不同操作参数下超临界R134a的传热特性影响。结果表明：随着热流与质量流速比值的升高，微翅管可以更好地克服浮升力影响，改善传热；微翅管中对流换热系数的最大值出现在微翅尖端的上游，最小值发生在翅谷中心；入口温度的提升会使得微翅管壁温分布更加均匀，而压力对微翅管和光滑管的影响几乎可以忽略。

关键词： 异质多主体   数值模拟   时间关联函数   首通时间  

摘要： 为揭示企业状态转变的内在机理，构建了刻画异质多主体行为的主方程模型，并借助数值模拟提取系统演化的时间关联函数与首通时间。理论结果表明，当投机型企业与对冲型企业的转移概率参数同步变化时，两类企业状态间的转变率对金融市场持续稳定性的影响尤为显著。时间关联函数显示，转变率重塑了企业的局部竞争关系，进而放大市场波动；首通时间呈现突变奇点，暗示“隐形之手”无法完全调控市场，而其递增趋势揭示了企业状态转变率与市场竞争力之间的深层关联。若两类企业的转移概率参数异步变化，则增大任一参数均可抑制时间关联函数的涨落幅度，并缩短最优关联长度；首通时间与对冲型企业转移概率参数呈幂律关系。上述发现可在宏观层面为政府、银行及监管部门制定政策与最优调控策略提供理论依据。

关键词： 氨气-氢气-空气   爆炸超压   火焰行为   绝热火焰温度   层流燃烧速度   数值模拟  

摘要： 通过实验与数值模拟相结合的方法，在100 kPa和293 K的条件下进行氨气-氢气-空气定容爆炸实验，系统地分析了化学当量比（Φ=0.8～1.4）和掺氢比(XH2=20%～80%)对火焰与爆炸特性的影响。同时利用CHEMKIN进行模拟，分析不同Φ与XH2的条件下的基元反应与燃烧机制。研究结果表明：火焰传播速度与火焰不稳定性随XH2增加而提高，Φ的提高会降低火焰不稳定性。绝热火焰温度(Tab)随XH2的增大而增大，而实际最大爆炸温度(Tmax)远低于Tab。氢气的加入显著提升了氨气的爆炸强度，最大爆炸压力(Pmax)与最大压力上升速率(（dP/dt）max)均随XH2增加而增大，在XH2>60%时爆炸危险性显著加剧。层流燃烧速度(SL)随XH2增加呈非线性增长，在XH2>50%时增速显著加快，敏感性分析表明H+O?=OH+O（R1）是对SL影响最显著的正向敏感反应。关键自由基H和OH的浓度变化与燃烧特性密切相关。

关键词： 选区激光熔化   表面形貌   温度演进   工艺参数   熔池特征  

摘要： 目的 激光选区熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）成形零件介观物理特征演变复杂，本研究拟从宏观工艺配置角度探究介观尺度下单道与多道仿真模型的温度特征、表面特征以及缺陷特征，进而通过建立“工艺配置-物理特征-缺陷演变”三元映射模型，为轨迹缺陷的有效调控提供理论支持。方法 首先采用预实验结合有限体积法建立并校正介观尺度高保真数值模型，并以激光功率、扫描速度以及扫描间距为变量设计仿真与实验方案，进而探究单、多道零件成形过程熔池特征、温度演化、表面形貌及其形成相关缺陷的演变规律。结果 熔池在成形过程中出现圆形-椭圆形-彗星状的演变倾向；多道成形中先前打印层对周围粉末床预热作用可将后续打印中熔池寿命从132.3μs显著提升至174.3μs，进而提高成形稳定性；不同激光功率P、扫描速度v和扫描间距m配置下成形轨迹存在较大差异，然而150-350J/m线能量密度范围内熔池宽度与线能量密度间表现出正相关；P=320W、v=1.05m/s，m=70μm的参数组合下轨迹上表面表现出理想形貌。结论 通过对熔道和熔池表面形貌的观察分析，该数值模拟模型与实验结果相吻合。此外，不同工艺参数配置直接影响热输入的分布，进而影响熔池动力学行为，因此，合理优化工艺参数配置，可以在提高成形精度的同时，改善表面质量、减少缺陷，确保最终产品的性能和可靠性。

关键词： 仿生轻质高强支架   多尺度机制   相对密度   屈曲失稳   峰值力   能量吸收   比能量吸收   压缩力效率  

摘要： 为满足工程应用中对结构轻质化、高强度及优异能量吸收性能的需求，以自然界典型的多层结构——果壳为仿生对象，设计并制备了一系列具有不同构型的轻质高强支架，利用实验和有限元仿真手段，系统探究了其力学性能与结构机制。首先，基于夏威夷果壳微观断口截面中呈现的多重厚壁单元非均匀分布特征，构建了具有分层特征的仿生轻质结构模型；然后，采用熔融沉积成型（FDM）技术制备了结构样件，并利用准静态压缩实验与有限元分析（FEA），对各仿生结构在压缩载荷作用下的变形行为与力学响应特性进行了系统分析；接着，利用峰值力(Fmax)、能量吸收（EA）、比能量吸收（SEA）和压缩力效率（CFE）四项压缩性能评价指标对结构性能进行了定量对比分析；最后，依据实验验证，从多尺度生物启发特征传递机制、相对密度缩放规律以及结构失效准则三个方面，探讨了仿生结构优异力学性能的内在机制。研究结果表明：结构构型差异对仿生结构压缩性能具有显著影响，其中，仿生轻质高强支架-1（MSL-1）在应变为20%的压缩条件下能量吸收可达52.07 J，应力分布均匀性相较蜂窝结构提升约12%；此外，结构的压缩性能与相对密度呈正相关，且当相对密度处于22%～28%时，可同时兼顾轻量化与力学性能的提升。所建立的有限元模型能够较为准确地模拟结构压缩行为，可为后续结构优化设计提供可靠基础。

关键词： 燃料电池   优化   响应面分析法   NSGA-Ⅱ算法   MOPSO-GA算法   数值模拟  

摘要： 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell， SOFC）具有高效、清洁的能源转换特性。SOFC集成系统的优化研究则通过多参数协同调控进一步提升系统效率与长期稳定性，对推动低碳能源技术的发展具有重要意义。本研究基于流道中设置矩形障碍物的SOFC模型，采用Plackett-Burman试验设计筛选关键工作参数，并利用响应面分析法分析参数交互作用，确定多目标优化的必要性。通过单因素试验确定参数范围，筛选出工作温度、压力等关键因素，结合辅助系统参数建立响应面模型。采用非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II， NSGA-II）和多目标粒子群优化遗传算法（Multi-Objective Particle Swarm Optimization Genetic Algorithm， MOPSO-GA）对系统效率与衰退率进行多目标优化，结果表明：NSGA-Ⅱ优化后系统效率达87.19%（提升22.62%），衰退率为71.75%（增加4.64%）；MOPSO-GA优化后效率为83.89%（提升15.77%），衰退率为68.12%（增加1.01%）。NSGA-Ⅱ在效率提升方面更优，而MOPSO-GA更适用于长期稳定运行需求。