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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.

关键词： 加速器中子源   锂靶   温度场   束斑   扫描模式  

摘要： 针对加速器中子源锂靶在高功率束流照射下急剧升温易造成锂靶熔毁的问题，提出了一种“扩束+扫描”的束斑均匀化方案。首先，采用MATLAB软件模拟不同扫描模式下粒子在靶上的分布情况以及靶上的温度场分布；然后，通过FLUENT软件分析了不同初始束斑宽度对锂靶温度场的影响；最后，研究了不同扫描频率下锂靶的温度场变化。模拟结果表明：“扩束+扫描”的束斑均匀化方法能有效降低质子打靶时靶面的最高温度；相较于正弦波与三角波模式，锯齿波模式下靶上的粒子分布具有最佳的均匀性，且靶面最高温度分别降低了8%、2%；更小的初始束斑宽度和更高的扫描频率均能降低高功率束流打靶过程中锂靶表面的最高温度；最佳扫描策略是以扫描频率为300 Hz、长方形初始束斑宽度为30 mm的锯齿波模式进行扫描。该研究可为加速器中子源锂靶的设计提供参考。

关键词： 变几何涡轮   球面端壁   悬臂式可调导叶   气动性能   间隙泄漏流  

摘要： 当前悬臂式可调导叶已有所应用，为探索悬臂式变几何涡轮的气动特性，利用数值模拟方法着重对比研究了两种变几何涡轮气动性能。将某型等外径涡轮改造为常规变几何涡轮和悬臂式变几何涡轮，采用定常数值模拟对两种变几何涡轮进行气动计算，并分析了可调导叶球面端壁、叶端间隙和安装角变化对变几何涡轮性能的影响。结果表明球面端壁使涡轮流量提高了约1.16%，效率提高了0.0023。相比球面端壁涡轮，悬臂式变几何涡轮流量提高了约1.46%，效率降低了0.0242；常规变几何涡轮流量提高了约0.24%，效率降低了0.0070。可调导叶每打开1°，变几何涡轮流量提高约0.37 kg/s。可调导叶间隙可以提高涡轮流量并一定程度上控制端区径向二次流。悬臂式可调导叶叶根有很大泄漏流损失，叶端调节轴可以控制泄漏流损失。

关键词： 高密度电法   比值法   数值模拟   堤坝检测   有限元-无限元   非结构网格  

摘要： 为提高高密度电法在水库堤坝探测中的精度并消除水库堤坝梯形结构的影响，采用有限元-无限元非结构网格方法，对典型堤坝模型进行了三维正演模拟。通过堤坝几何结构、不同装置及测线位置的数值模拟，分析了堤坝梯形结构对视电阻率的影响规律。结果表明：水库堤坝梯形结构对高密度电法存在显著影响，尤其对堤坝深部的视电阻率影响较大，一般导致深部视电阻率偏高；不同装置均会受到梯形结构的影响，表现出深部视电阻率偏高；测线越靠近坝顶，受梯形影响作用越大。在此基础上，提出了比值法校正方法，消除水库堤坝梯形结构带来的影响。数值模拟结果和实验结果均表明，校正后的正反演结果成功消除了梯形结构引起的深部视电阻率偏高的问题，并且没有类似于梯形结构的分层现象，有效地避免了梯形结构对正反演结果的影响。

关键词： 断层突水   数值模拟   流固耦合   演化规律   渗透系数  

摘要： 为探究采动过程中围岩渗透系数演变及断层导水演化规律，本文采用理论分析手段，基于摩尔库伦准则和最大拉伸准则进行推导，获得了应力、水压影响下的渗透系数突变数学模型，将其引入FLAC3D数值模拟软件，建立了渗透系数动态演化的FLAC3D渗透性突变表征模型。运用数值模拟模型方法，以山东某矿区为背景，对底板断层活化以及最终形成突水的过程进行了模拟，分析了采动过程中断层渗透系数阶段演化及承压水导升规律。结果表明：（1）承压水导升相较于断层活化存在显著滞后效应，且采动停止后，仍持续产生水力劈裂作用；（2）承压水导升速度与埋深和断层初始渗透系数成正相关，埋深越浅，渗透系数变化越小，承压水导升速度越慢,断层初始渗透性越好，水体导升势能损耗越小，承压水导升速度越快。研究成果为存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面提供了水害防治的参考。

关键词： 位移放大   钢框架   耗能减震   自复位   数值模拟  

摘要： 已有位移型阻尼器的位移放大机构常布置于钢框架的层间，但结构层间位移有限且位移型阻尼器在经历大位移后存在显著的残余变形。为解决上述问题，将位移放大装置和摩擦型自复位阻尼器相结合，提出了位移放大式自复位耗能机构（EDAS），该机构通过跨楼层并外置于结构外立面的形式与钢框架连接。首先介绍了EDAS的基本构造和工作原理，推导了EDAS的位移放大系数计算公式。随后建立了安装EDAS钢框架和传统钢框架子结构的有限元模型，对比了两者的滞回性能，并通过安装EDAS钢框架子结构有限元模型的参数分析，验证了所提位移放大系数计算公式的准确性。结果表明：EDAS可有效放大摩擦型自复位阻尼器的耗能能力，使EDAS兼具高耗能与自复位能力；安装EDAS可显著提升钢框架的耗能与震后残余变形控制能力；参数分析结果表明本文提出的位移放大系数计算公式具有较高的准确性。

关键词： 声波远探测   裸眼老井   数值模拟   磁探测技术   地下定位  

摘要： 枯竭油气藏改建为储气库的过程中，识别并封堵复杂老井是至关重要的步骤。对于含有铁磁性管柱的老井，通常采用磁探测技术进行定位；而对于无铁磁性信标的裸眼老井，地下定位则依赖于欠精确的井史资料，易产生较大误差。声波远探测技术通过分析声波反射特征，可实现对井旁异常地质体的探测与识别，理论上具备对裸眼老井精确定位的能力。此研究采用了空间四阶时间二阶的时域交错网格有限差分法（FDTD）求解弹性波动方程，从声场特征、裸眼井反射成像特征、声波远探测数据处理与定位3个方面系统地分析了该技术在裸眼井探测和地下定位中的可行性。首先，利用空间四阶时间二阶的时域交错网格有限差分法求解弹性波动方程，模拟不同地质条件下声波在井旁传播的行为；随后，基于实际工况下的声波反射特征，结合数值模拟结果，分析了裸眼井反射成像特征；最后，通过对实测数据进行处理，验证了声波远探测技术在实际应用中的探测范围和精度。实验结果表明，声波远探测技术不受外界因素影响，能准确定位地下3 000 m深度的裸眼老井在地层中的空间位置。探测的范围可达4～16 m，定位误差小于±0.5 m，适用于复杂地质条件下的废弃井定位。研究表明，声波远探测技术不仅突破了传统定位方法的局限性，还显著提升了裸眼老井的定位精度，为枯竭油气藏改建天然气储库提供了关键技术支撑。该技术的应用不仅提高了废弃井安全封堵的效率，还降低了地下定位误差引发的风险。后续研究将进一步优化算法，拓展探测范围，提升地下定位精度，以满足更广泛的工程需求。