教学课程资源库 更多>>

关键词： 复合弹   联合载荷   304不锈钢   四方蜂窝夹芯板   动态响应  

摘要： 为探究四方蜂窝夹芯板在爆炸冲击波和高速破片联合载荷作用下的动态响应过程及变形破坏模式,通过发射由泡沫铝子弹和破片模拟弹组成的复合弹以模拟联合载荷加载的新方法,采用有限元分析软件ABAQUS/Explicit开展了复合弹冲击载荷作用下304不锈钢四方蜂窝夹芯板的动态响应数值模拟,通过已有文献中的实验结果验证了有限元模型的可靠性,阐述了四方蜂窝夹芯板受复合弹冲击后动态响应过程的5个阶段,讨论了在不同冲击载荷作用下的动态响应。结果表明:不同工况下,夹芯板受不同冲击载荷作用后动态响应的整体趋势相似;无论冲击载荷如何变化,该结构各部件中蜂窝芯体对防护效果的贡献最大,下面板次之,上面板最小;保持初速度不变,破片模拟弹的内置深度越小,夹芯板的下面板越易发生撕裂破坏,但对破片模拟弹的防护能力反而增强。

关键词： 天然气水合物   启动压力梯度   数值模拟   Ⅰ型水合物藏   中国南海  

摘要： 南海北部神狐海域水合物资源丰富,具有工业性开发远景。勘查和试采结果均表明,该区域水合物系统多为Ⅰ型水合物藏,水合物层下伏游离气层,泥质含量高,储层渗流存在启动压力梯度,极大地影响水合物系统生产动态。本文针对南海泥质粉砂储层中水合物开发实际渗流过程,建立考虑启动压力梯度的渗流数学模型,在TOUGH+HYDRATE模拟器基础上自主开发了启动压力梯度耦合求解功能,以神狐海域SHSC-4井站位水合物藏为目标,利用室内实验所得目标储层启动压力值,开展了垂直井及水平井降压开采数值模拟,探究了南海神狐海域泥质粉砂水合物藏启动压力梯度对产能及开采过程中储层压力、温度、各相饱和度分布演化规律的影响。结果表明,启动压力梯度的存在抑制储层中的压降扩散,远井处水合物无法分解。生产中出现“低产水量,高气水比”现象,水平井开采后期几乎无水产出。启动压力的存在可避免水合物分解前缘出现二次水合物,消除二次水合物棱镜体对气相的圈闭。尽管抑制远井水合物分解,但10年模拟结果显示启动压力梯度的存在可以促进Ⅰ型水合物藏的产能,尤其在直井开采下,产能可提高近40%,这是由于液相产出的减少及储层高压力梯度增强了生产井前期对三相混合层和游离气层中气相抽汲能力。

关键词： 铅底吹熔炼炉   熔池熔炼   数值模拟   多相流  

摘要： 底吹炼铅熔池熔炼工艺为我国自主知识产权的先进炼铅工艺。该工艺的关键设备铅底吹熔炼炉炉内熔体与富氧空气间的多相流动行为对于底吹炼铅熔池熔炼过程至关重要。因此,以铅底吹熔炼炉为原型,建立熔炼炉物理模型与炉内气-液两相流动的数学模型,进行铅底吹熔炼炉内基准工况的数值模拟与分析,得到炉内关键参数及其影响规律。结果表明:富氧空气在熔池中的平均停留时间为0.35 s;熔池内流体平均运动速度为0.18 m/s,平均湍动能为0.092 m2/s2,气相平均上升速度约为4 m/s;熔炼炉的活性反应区主要分布在氧枪附近、靠近熔池液面的区域,稳定后该区域的气含率为5.02%;氧枪区域上方炉顶的熔体喷溅现象较为严重。

关键词： 平武县   泥石流   运动特征   物理模型试验   数值模拟   致灾特性   桥墩冲击特性  

摘要： 双岔沟泥石流沟地处四川省绵阳市平武县,该沟于1982年爆发过大型泥石流,并在2011~2013年每年夏季爆发过泥石流,大量泥石流堆积物顺沟而下,堵塞道路及河道,对国道G247、沟口村民及九绵高速(九寨沟—绵阳高速)造成威胁。对此,基于现场调查资料及无人机航拍数据,笔者等通过物理模型试验及数值模拟方法,对该沟泥石流运动特征及致灾机理进行分析,并对治理措施防治效果进行评估。研究表明该沟泥石流容重为1.39~1.67 t/m^(3),洪峰流量为42.6~112.7 m^(3)/s,属于稀性泥石流。泥石流运动演化数值模拟表明,在10年一遇流量情况下,泥石流启动后于800~1000 s时段内将通过双岔沟大桥并可能对桥墩造成冲击,此时泥石流流速为4.15 m/s,1200 s后泥石流到达堆积区,对沟口建筑及河道造成威胁。物理模型试验表明在堆积区泥石流流速随运动距离增加而减小,对桥墩的冲击力在桥墩底部最大,并随高度及桥墩与沟口距离增加而下降,特别是前者下降幅度较大;泥石流遇到桥墩后被分成左右两股快速向桥墩侧后方扩张,泥石流冲出物不仅对桥墩形成冲击力还会堆积在桥墩附近对桥墩造成横向压力。流固耦合分析表明,泥石流洪峰通过桥墩过程中,泥石流流体将出现“爬高”现象,首先接触到泥石流龙头的桥墩基底将产生最大压强115.0 kPa,随后压强呈“半椭圆环”状分布顺桥墩竖直向上传递,桥墩最大主应力为0.75 MPa,受此影响在桥梁顶端将产生位移约0.21 mm。

关键词： 导叶式混流泵   数值模拟   反问题设计   参数分析   智能优化  

摘要： 为进一步研究混流泵的多工况优化,以一中比转数导叶式混流泵叶轮为研究对象,以反问题设计方法为基础,以轮毂及轮缘处载荷控制参数NC_(h),ND_(h),K_(h),NC_(s),ND_(s)和K_(s)为设计参数,以0.8 Q_(des)和1.1 Q_(des)(Q_(des)为设计流量)处效率为优化目标,以1.0 Q_(des)处扬程为约束条件,结合正交试验设计、最优拉丁超立方抽样法、径向基神经网络和非支配排序遗传算法,在参数分析的基础上对其开展多工况优化研究.结果表明:参数ND_(h),K_(h),NC_(s),ND_(s)和K_(s)对0.8 Q_(des)和1.1 Q_(des)工况处效率均具有显著影响,在优化设计中应该被重点考虑;轮毂及轮缘处后加载有利于小流量工况下效率的提升,而两者前加载则有利于大流量工况下效率的提升;优化后模型在0.8 Q_(des),1.0 Q_(des)和1.1 Q_(des)处效率分别为82.32%,88.13%和86.50%,较原始模型分别提升了0.73%,0.99%和1.55%.内流分析表明,叶轮进口处二次流的改善及导叶内湍动强度的降低是优化后模型效率提升的根本原因.

关键词： 斜坡前水平板   数值模拟   波浪反射   波浪爬高   流场特性  

摘要： 将水平板设置于斜坡前可有效降低波浪在斜坡上的爬高和越浪,减小波浪对斜坡及其后方基础设施的冲击破坏作用.为系统研究斜坡前水平板的波浪反射、流场、涡量场等水动力特性,基于OpenFOAM■开源软件包建立了数值模型,分析了斜坡坡度、水平板与斜坡坡脚水平距离、波高、波周期等因素对水平板波浪反射以及斜坡上波浪爬高的影响.研究结果表明:在斜坡前设置水平板可以降低波浪反射,背浪侧斜坡坡度存在一最优值4∶1使波浪反射系数达到最小值;斜坡坡度4∶1,水平板与斜坡坡脚水平距离为0.1倍波长时波浪反射系数达到最小值;波浪反射系数随波高的增加先增大后减小,但减小幅度较小;波浪反射系数随波长的增加先减小后增大,波长水深比为4.1时达到最小值.波浪相对爬高随水平板与斜坡坡脚水平距离的增加先减小后增大、随水平板长度的增加先增大后减小、随水平板淹没深度的增加先减小后增大,并分别在水平板与斜坡坡脚水平距离为0.25倍波长、水平板相对长度为0.25和水平板相对淹没深度为0.20时达到极值.

关键词： 全套管全回转钻机   非对称摩阻力   数值模拟   挤土效应   切削旧桩  

摘要： 为了探究全套管全回转钻机在非对称摩阻力条件下套管的受力特性,以开口钢管桩沉桩理论为基础,建立了偏心切削旧桩的理论模型,并对折减系数进行了修正。同时,采用任意拉格朗日-欧拉数值方法,对套管壁的受力特性进行了深入研究。结果表明,在切削旧桩情况下,套管壁侧摩阻力的增长速率会逐渐减缓,呈现出一定的收敛趋势。全套管全回转钻机钻进过程中挤土效应更弱,约为开口桩模型的82%。全套管全回转钻机在钻进过程中,挤土效应的增长速率会先增大再减小,在套管底部1/10套管长度范围内,挤土效应达到最大。对全套管全回转钻机偏心切削旧桩理论模型中的折减系数进行了修正,该系数取0.31时套管壁侧摩阻力更接近真实值。

关键词： 圆锥形中空夹层钢管混凝土构件   数值模拟   弯矩分配机制   截面应力积分理论  

摘要： 面向海上风电支撑结构大型化发展需求,研究了大空心率、大筒身锥度和超限径厚比下圆锥形中空夹层钢管混凝土(CFDST)构件的压弯受力全过程机理,将构件弯矩-位移曲线划分为弹性、开裂、弹塑性和破坏4个受力阶段;阐明了关键因素对圆锥形CFDST构件承载力和刚度的影响规律。基于截面应力积分理论提出了圆锥形CFDST构件压弯相关性曲线计算方法,分析了不同约束混凝土本构模型计算轴力-弯矩曲线的差异性,对比了规范建议压弯承载力公式和极限状态法计算结果,验证了截面应力积分理论计算方法的准确性。结果表明:筒身锥度、内外钢管径厚比与承载力和刚度呈负相关;截面空心率、轴压比小于界限值时与承载力和刚度呈正相关,反之呈负相关;内外钢管屈服强度和混凝土强度与承载力和刚度呈正相关;采用截面应力积分理论、规范压弯承载力计算公式和极限状态法均可良好描述轴力-弯矩曲线的变化规律,且具有计算效率高、准确性好的优势;研究成果可对大空心率、大锥度及超限径厚比的圆锥形中空夹层钢管混凝土构件在风电工程中的应用提供有益参考。

关键词： 长管拖车   氢气泄漏   临界风速   数值模拟  

摘要： 采用CFD流体仿真软件,以隧道内氢气长管拖车后舱内泄漏事故为对象,研究了氢气在隧道内的泄漏扩散特征。结果表明,在没有纵向通风时,隧道内会形成稳定的氢气浓度分层,氢气层的浓度和高度几乎不随时间变化;纵向风速可以降低隧道内泄漏氢气的爆炸危险性,当纵向风速达到9 m/s时,氢气可燃区域体积基本保持不变。

关键词： 顺层抽采   抽采叠加   钻孔设计   数值模拟  

摘要： 为确定王庄煤矿顺层抽采“三花”钻孔的合理设计参数,基于修正的P-M模型建立了瓦斯抽采过程的流固耦合模型,并通过模拟软件分析了“三花”钻孔不同抽采条件下,煤层有效抽采区域的变化情况,最后结合现场,通过流量计法对有效抽采半径进行了检测,证明此次模拟研究的有效性。结果表明,抽采负压的变化对有效抽采区域影响并不明显,而钻孔孔径的增加能够有效地增大有效抽采区域。随着多钻孔水平间距的不断增加,钻孔终端明显出现抽采不达标区域,并逐渐向开孔处延伸。由于施工难度及成本问题,在综合考虑之下确定王庄煤矿“三花”顺层钻孔的孔径为94 mm,抽采负压为10~20 kPa,钻孔水平间距为3 m,研究结果为现场钻孔设计提供了一定的理论依据。