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关键词： Water-sand inrush   Fracture and caving zones   Energy loss   Effective permeability  

摘要： Water-sand inrush poses a hidden threat to coal mining safety in China. Understanding the two-phase flow of water-sand mixtures in fracture and caving zones is critical for mitigating these risks. Numerical simulations using the particle flow code (PFC3D) were conducted to analyze variations in water-sand displacement, flow velocity, flow rate, energy loss, porosity, and effective permeability in fracture and caving zones. Simultaneously, a test model was designed and a series of laboratory experiments were conducted to investigate the evolution patterns of water-sand discharges. The results show that: a large fracture inclination angle greatly influences the duration of water and sand flow in the fracture zone, heightening safety hazards in the coal mining faces after passing through the caving zone. Fracture roughness markedly affects the routing of sand flow, with the overall flow rate markedly decreasing from 5.986E-4 m(3)/h to 2.150E-4 m(3)/h. The loss of fine particles is essential for sand routing, with particle size negatively correlated with porosity, which decreases from 0.784 to 0.664 as particle size reduces. These findings provide crucial insights into preventing and addressing safety issues by water-sand inrush, enhancing the understanding of water and sand flow dynamics in fractures and pores, and contributing to broader coal mining safety strategies.

关键词： 桥梁工程   地震响应分析   数值模拟   自复位   曲线预应力   近断层  

摘要： 为解决无粘结预应力自复位桥墩中预应力筋的更换问题，作者提出一种采用可更换预应力筋的新型自复位桥梁结构，该类结构在近断层地震作用下的地震响应尚不清楚。为明析近断层地震动对可更换预应力筋自复位双柱墩梁桥的地震响应规律，基于OpenSEES平台建立了曲线预应力筋自复位双柱式桥墩的数值模型，首先进行了墩顶水平往复拟静力加载数值模拟，并通过拟静力试验结果验证了建模方法的准确性。以甘肃某城市3×30m连续梁桥为原型，建立了可更换曲线预应力筋自复位双柱墩连续梁桥与常规延性抗震设计的普通混凝土连续梁桥数值仿真模型。以三组近断层地震记录作为输入，并根据该桥梁场地特征调整地震动峰值加速度，对两座桥梁进行动力时程分析，对比其地震响应。结果表明:在E1地震作用下，自复位双柱墩梁桥消能部件未屈服，普通混凝土梁桥墩底混凝土开裂，纵筋未屈服；在E2地震作用下，自复位双柱式梁桥的最大偏移率相对普通混凝土梁桥减小47.9% -67.2%，残余偏移率相对普通混凝土梁桥减小90%以上，具有优越的自复位能力。普通混凝土梁桥最大残余偏移率达到0.51%，不利于震后修复；可更换曲线预应力筋自复位双柱墩桥梁震后可恢复性较好，有利于震后更换与修复。

关键词： 可重复使用飞行器   气动热防护   主动质量引射   真实气体效应   数值模拟  

摘要： 针对主动质量引射效用于可重复使用飞行器降热与减阻问题开展研究，基于三维流动Navier-Stokes方程以及壁面的质量守恒、能量守恒等方程，将超高速流动过程、主动质量引射效应与壁面催化效应耦合计算，分析了不同气体模型、引射质量流率以及催化模型对飞行器气动特性的影响规律。数值模拟研究表明：当存在主动质量引射时，增大引射气体的质量流率能够增大温度边界层厚度和降低温度梯度，具有强化壁面降热的效果。相较于量热完全气体，考虑真实气体效应后能够提高飞行器机翼前缘壁面引射区域的降热和减阻效率，在给定条件下，峰值热流降低约62.4%，壁面摩阻降低约67.5%；当考虑壁面催化效应后，主动质量引射的引入能够削弱壁面材料的催化能力，进一步实现降热效果。

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： 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： 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.