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关键词： 涡激振动   顺流向与横向   数值模拟   四阶龙格–库塔法   有限差分法   Vortex-Induced Vibration   In-Line and Cross-Flow   Numerical Simulation   Fourth-Order Runge-Kutta Method   Finite Difference Method  

摘要： 涡激振动是深海立管在复杂海洋环境中常见的动力响应之一，常导致立管结构疲劳损坏。本研究针对刚性立管的涡激振动问题展开分析，重点讨论顺流向与横向振动特性。在数值模拟过程中，构建耦合常微分方程组来描述结构与尾流振子之间的相互作用，并采用四阶龙格–库塔法和有限差分法对其进行求解。模拟结果显示，两种数值方法所得结果高度一致，验证了所用方法的准确性与有效性。进一步地，基于该方法研究了一系列质量比与结构阻尼比条件下，位移振幅随折合速度的变化规律。

关键词： 非对称摩擦连接件   钢-混凝土组合梁   抗弯性能   完全抗剪连接   部分抗剪连接  

摘要： 为了研究带有非对称摩擦连接件的钢-混凝土组合梁的受力性能，对3个非对称摩擦连接组合梁试件进行了受弯试验。通过试验，分析了组合梁在不同抗剪连接程度下的荷载-挠度、荷载-滑移以及荷载-截面应变关系等抗弯性能及其组合效应。采用ABAQUS对不同抗剪连接程度的组合梁进行了数值模拟。试验结果表明：采用完全抗剪连接和部分抗剪连接的非对称摩擦连接钢-混凝土组合梁均展现出优异的抗弯性能，且组合梁表现出独特的双平台荷载-梁端滑移特性；对于采用完全抗剪连接的组合梁，增加连接件的数量对组合梁的承载力并无显著影响；当螺栓连接件的数量足以使钢梁进入全截面塑性时，由非对称摩擦连接引起的第二滑移平台能够得到更充分的发挥。有限元模拟结果与试验结果高度吻合，表明所建立的有限元模型能够有效模拟组合梁的抗弯性能。

关键词： 环渤海地区   大雾   天气形势   大气边界层结构   海表面温度  

摘要： 利用大雾多源融合产品数据、欧洲中期天气预报中心第 5 代ERA5再分析数据集、地面气象观测数据、探空等数据以及天气研究与预报模式 （WRF）数值模拟和试验结果，对2024年1月11—14日环渤海特强浓雾事件的时空分布、演变特征、环流背景和大气边界层结构进行分析，揭示此次辐射-平流雾的形成机制，突出了渤海提供的水汽供应和海温下垫面在雾生消过程中起到的重要作用。结果表明：大雾产生于较稳定的大气环流背景下，低层弱辐合和夜间辐射降温是促进大雾形成的动力学和热力学条件。来自渤海的偏东风低空急流分别提供了团雾形成和带状雾持续的水汽条件，强逆温层和“上干下湿”的大气边界层结构是海雾持续时间较长的主因。海温敏感性试验进一步表明，较高的海温可能会降低海雾的浓度和持续时间，反之，低海温有助于海雾维持。此外，海温变化亦会通过改变海面蒸发和水汽平流过程间接影响沿岸陆地雾的生消演变。

关键词： 复合相变材料   聚乙二醇   电池热管理   性能研究   数值模拟分析  

摘要： 采用熔融共混法,将相变材料聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)稳定吸附在网络内部,最大程度上解决了相变材料PEG的低导热和泄露问题,从而制成了用于电池热管理的复合相变材料(composite phase change material,CPCM)。研究发现,当PEG的含量在85.29%时,无泄漏现象发生,此时导热率为1.488 W/(m·K),是纯PEG的7倍。CPCM相变吸热从40.2℃开始到60.7℃结束,吸热焓值达到了160.9 J/g,相变放热从35.8℃开始到23.5℃结束,放热焓值达到了140 J/g。此外,CPCM在经历200次熔融/结晶循环后仍保持了较高的热稳定性和优异的热可靠性,在热储能应用中具有极强的竞争力。对其CPCM进行了数值模拟分析,结果表明,在相同条件下相对于纯PEG相变材料,CPCM具有较快的热响应速度和较高的储热能力。在实用性方面得到突破,应用前景广阔。

关键词： 磁性纳米流体   颗粒聚集   两相流   数值模拟   热传导  

摘要： 磁性纳米流体因其独特的磁诱导定向排布特性与传热强化性能，在能源工程领域具有重要应用。利用格子Boltzmann方法（LBM）与离散单元法（DEM），建立了包括磁力的多作用力颗粒动力学模型。创新性地引入取向张量定量表征不同磁场下的颗粒链空间结构。结果表明，随着磁场强度的增大，颗粒沿磁场方向的定向排布程度逐渐提高。在200、500和1000 G的磁场强度下，磁场方向的取向张量分量分别为0.506、0.758及0.972。进一步采用热格子Boltzmann方法（T-LBM）模拟了磁场调控下的导热特性，揭示了取向张量通过表征颗粒链的空间构型来有效量化各向异性导热的机制。建立了考虑取向张量的热导率修正模型，该模型展示出了对磁诱导各向异性热导率良好的预测能力。

关键词： 侧向喷流   非定常   流动分离   喷流干扰  

摘要： 针对高马赫数环境下侧向反推发动机喷流的非定常干扰问题，采用数值方法求解考虑多组分掺混的N-S方程，研究锥柱组合构型喷流干扰流场的建立，获取典型时刻干扰流场分布以及气动干扰力及力矩的变化特性，分析不同高度、壁面温度以及表面气体引射条件对喷流干扰区域发展的影响。结果表明：当喷流开启后，喷管出口处燃气流与高速自由来流作用形成喷流干扰流场，在喷口上游形成分离激波，且干扰流场发展过程中分离激波逐渐前移；在有攻角条件下，背风侧分离激波前移更快，分离区域的不对称性会引起明显的气动扰动；分离激波的前移速度及最终位置对边界层厚度较敏感，当飞行高度提高、壁温增加或模型表面存在较大速度的气体引射时，边界层厚度增加，此时分离区域增大，干扰流场发展过程引起的气动扰动更加显著。

关键词： 深基坑   圆环撑   静钻根植桩   软土地区   数值模拟  

摘要： 软土地区深基坑的支撑体系设计直接关系到项目的安全与效益。宁波软土地区某深大基坑支护设计中，水平支撑采用了直径180 m的超大圆环混凝土支撑，竖向支撑利用静钻根植桩作为立柱桩，实现了工厂预制。相比常规基坑支撑体系，该支撑体系可减小支撑覆盖面积达20%，在保证基坑安全的前提下，大幅减少支撑存在对于施工作业的影响；同时，特殊立柱桩的应用，极大降低了工程造价。数值模拟结果与工程实测结果的对比分析表明，三维有限元法可较为合理地预测超大直径圆环撑基坑的变形情况，并且超大直径圆环撑可满足软土地区深大基坑的变形控制要求。

关键词： 曲线隧道   火灾通风   CFD   数值模拟   烟气逆流长度   温度分布  

摘要： 为掌握曲线隧道运营阶段火灾时的最优通风措施,提出了一种基于烟气逆流长度L的通风优化决策模型。采用计算流体力学(CFD)方法,对比分析了不同通风条件下隧道曲线段和直线段的烟气流场分布规律,并研究了上游风速和射流风机风速对烟气温度分布的影响。结果显示:隧道直线段与曲线段的温度分布在火灾的全过程中存在显著差异,特别是隧道曲线段特有的曲形结构导致较高温度的烟气主要集中于隧道的外侧;适当增加上游风速、射流风机风速可有效降低隧道内高温区域的分布,并控制烟气逆流长度。通过应用所建立的通风优化决策模型发现,直线段和曲线段的射流风机风速需分别达到36.8 m/s和46.8 m/s时,可以达到最大化通风效果。

关键词： 桥梁工程   小半径曲线梁桥   顶推施工   地震激励   数值模拟   参数分析  

摘要： 以一座顶推施工过程中遭受过地震的小半径曲线钢箱梁桥为背景,采用MIDAS/Civil软件建立了多个关键施工阶段有限元模型,进行地震响应分析,探讨了主梁顶推支架摩擦系数、主梁曲率半径和地震动强度等参数对施工过程桥梁地震响应的影响规律。结果表明,随顶推施工进程,导梁及主梁的位移和应力峰值出现于主梁最大悬臂施工阶段,主梁地震安全性低,并且桥墩的位移和内力响应呈增大趋势,且横桥向较纵桥向更敏感;主梁支架摩擦系数对主梁位移影响显著,摩擦系数较小时,主梁支架相对位移显著增大;随主梁曲率半径的增大,顺桥向响应先增大后减小,横桥向响应逐渐增大;桥梁地震响应峰值随地震动强度增大而增大,且横桥向响应受到的影响较纵桥向更敏感。