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关键词： 地埋管   跨季节储热   运行参数   间歇运行   热响应测试   数值模拟  

摘要： 地埋管跨季节储热（BTES）系统的蓄热运行工况调控对于整个系统的运行效率和稳定性至关重要。本文以蓄热工况下运行参数及间歇启停策略为研究对象，结合沈阳建筑大学BTES示范工程现场实测，获得土壤导热系数为1.72 W/(m·K)，建立全尺寸三维瞬态仿真模型，并通过实验对其进行验证，分析地埋管进口流速、进口温度及间歇启停对蓄热性能的影响规律。结果表明：双U形管与单U形管的单位井深换热量比值随着时间的推移不断降低，表明双U形管的结构优势随蓄热时间的拉长而减弱。随着进口流速的不断增加，U形管进出口温差不断衰减，且双U形管因热短路效应导致进出口温差始终低于单U形管；通过换热压降比优化确定单/双U形管最佳流速区间分别为0.4～0.6 m/s和0.2～0.4 m/s。随着流体进口温度的不断升高，埋管周围土壤温度也不断上升，热影响范围扩大112.5%，换热量和进出口温差随进口温度呈线性增长。埋管周围土壤温度随启停时间比增大而升高，而土壤恢复速率将随之下降；间歇运行的总蓄热量较连续运行降低13.38%～26.31%，但换热效率可提高29%～47%，表明间歇运行可有效缓解热堆积并提高埋管蓄热效率。本研究结果为寒冷地区BTES系统的蓄热运行设计提供理论依据。

关键词： 管索组合结构   预紧力   剪切力学特性   双剪试验   数值模拟  

摘要： 利用节理面间无摩擦的双剪试验装置,对锚索和新型管索组合结构(ACC)进行了剪切试验研究,分析了预紧力对两种结构抗剪性能的影响。试验结果表明,预紧力对锚索的负面作用效果要大于ACC,随着预紧力由100 kN提升至300 kN,锚索的抗剪承载能力最大降低14.82%,而ACC仅降低6.53%。利用有限元模拟深化研究ACC剪切变形特性,结果表明:预紧力越高,ACC峰值剪切荷载与破断位移越低,结构具有更高的抗弯刚度,试块强度被更早调动且试块局部更快失效;低预紧力条件下ACC破断位移大,其原因为相同剪切位移下,预紧力较低会使得结构剪切面位置拉伸变形更小,同时也会导致剪切面位置结构弯曲角度更大。

关键词： 热化学   太阳能   储能   光热   太阳炉   数值模拟   聚光器   能流密度分布  

摘要： 【目的】近年来，热化学与太阳能聚光技术结合，开发出光热技术的新型应用领域，然而现阶段热化学反应器与太阳炉等聚光装置耦合不足，为此，需要对热化学反应器接收面能流密度开展研究，提出一种针对接收面的聚光器优化设计方法。【方法】以面向倾斜接收面的太阳炉作为研究对象，采用光线追迹法建立数值仿真模型，探究反应器接收面的设计变动对靶面能流密度分布的影响；分析靶面光线入射角对太阳炉聚光镜聚光贡献的影响，并将其作为约束量对太阳炉聚光镜设计进行优化，分析聚光器优化效果。【结果】聚光器边缘区域对光斑造成明显形变，且能流密度贡献显著下降；通过约束汇聚光线对靶面的入射角，能够在相同的镜面面积下使光斑能流密度峰值提升18.52%，靶面功率提升6.53%。【结论】研究结果为热化学反应器接收面设计提供了能流密度分布影响规律，并提供了一种针对反应器接收面优化聚光器设计的方法，对太阳能热化学系统的耦合匹配具有重要意义。

关键词： 气凝胶   陶瓷纤维毡   隔热性能   传热数值模拟   孔径分布   节能减排  

摘要： 本研究针对冶金工业节能减排和固废高值化利用的双重需求，制备了SiO2气凝胶/陶瓷纤维复合材料。通过实验制备与多尺度表征，分析了复合材料的结构、力学性能、热稳定性及导热性能。实验数据表明：经SiO2气凝胶复合改性后，材料的比表面积提升至244.083 m2·g-1，导热系数降低至0.0249 W·m-1·K-1，同时抗压强度实现20倍显著提升，展现出优异的性能。基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立的传热数值模型进一步揭示了材料内部的传热机制。模拟结果表明：材料的最佳厚度为12 mm，且孔径分布的随机性（Cv值）对热传导效率有显著影响。该研究不仅提升了陶瓷纤维毡的隔热和力学性能，还建立了工业固废-高性能隔热材料的转化新方法，对推动气凝胶材料在建筑保温、航空航天等领域的应用具有重要意义。

关键词： 平陆运河   裁弯取直   生态修复   水体交换   坝身开孔  

摘要： 平陆运河建设内容中涉及大量的裁弯取直工程，裁弯所形成的半封闭河段会因流速降低导致水体交换受限，对局部湿地生境和生物多样性产生一定不利影响。为优化水流连通性，以平陆运河某裁弯取直段为研究对象，采用三维数值模拟方法，对裁弯段设置砾石丁坝的整治方案进行优化分析。通过计算水体交换时间、分析砾石坝间特征断面低流速区占比，探讨了河道缩窄率与坝间间距对水体交换效率的影响，并通过坝身开孔的手段对整治效果进一步优化。研究结果表明，在坝间间距175m、缩窄率15%的工况参数下，弯道水体交换时间最短，典型断面低流速区占比最小。与整治前相比，水体交换时间缩短29.7%～35.6%，坝间典型断面的低流速区占比分别为11.3%、8.9%和19.5%。此外，采取坝身开孔的方式可以进一步改善坝间流速分布特征，其中坝根开孔的效果较坝头开孔更优。本研究为航运建设中裁弯河段的水动力优化和生态修复提供了较优的整治方案，具有一定参考和借鉴价值。

关键词： 变形机理   稳定性分析   数值模拟   降雨   库水位   滑坡   变形   三峡水库  

摘要： 【目的】受库水位变化和降雨影响，三峡库区许多涉水土质滑坡的累积位移监测曲线呈现出周期性的变形突变。为避免因变形突变导致滑坡变形阶段的误判及预警失误，需进一步提升三峡库区滑坡灾害的预警精度与防治效果。【方法】以童庄河流域的周家沟滑坡为研究对象，结合库水及降雨，通过监测数据和野外调查，采用有限元软件Geo-Studio进行实际工况下的渗流场、位移场与稳定性计算，研究滑坡的变形特征及失稳机理。【结果】2022年4月至2024年4月，周家沟滑坡累积位移监测曲线出现四次变形突变，与集中强降雨（日降雨量均超过35.6 mm）密切相关，并伴有明显滞后效应。当库水位超过160 m时，指向坡内的动水压力有利于坡体稳定，使降雨阈值提高至40 mm。【结论】研究表明周家沟滑坡稳定性受库水位升降与降雨入渗的影响，降雨为周家沟滑坡变形主要的诱发因素，研究成果为三峡库区类似滑坡的监测预警与防治提供了科学支撑。

关键词： 大兆瓦级风机   浮式半潜式基础   水动力分析   系泊动力响应   整体结构响应  

摘要： [目的]随着海上风电向深远海发展，半潜式浮式风机平台因其能高效利用深远海风能而备受关注。文章旨在分析10 MW半潜式平台的水动力响应与结构强度，验证其复杂海况下的稳定性与安全性。[方法]基于三维势流理论，利用ANSYS/AQWA软件建立半潜式风机的数值模型。通过频域分析计算平台的附加质量和幅值响应算子；结合时域分析，模拟自存工况下风、浪、流多向联合作用下的平台运动响应与锚链张力。采用随机性设计波法，参照ABS规范对平台进行整体结构强度分析。[结果]频域分析显示，平台垂荡、横摇和纵摇固有周期远离主要波浪周期，RAO峰值分别为1.315 m/m、2.78(°)/m和2.73(°)/m，优于传统平台。时域分析表明，垂荡、横摇和纵摇极值分别为4.17 m、3.123°和5.404°。锚链最大张力安全系数为1.89，断缆后剩余锚链安全系数为1.33。结构分析中，HBM工况下最大应力为240.852 MPa，低于许用值319 MPa。[结论]新型半潜式平台水动力性能优异，研究成果为深远海浮式风机平台优化与工程应用提供了参考。

关键词： 水流特性   植被   数值模拟   植被覆盖度   破碎程度  

摘要： 自然河道植被分布形态多样化，为研究植被斑块分布形式变化对明渠流特性影响，设置了非淹没状态下3种植被斑块覆盖度及4种破碎类型，运用ANSYS Fluent对河道内纵向不连续刚性植被斑块水流特性进行了数值模拟研究。结果表明：1）植被斑块纵向不连续分布干扰了流场流速的纵向连续及均匀性。单元斑块尺寸恒定，单元斑块覆盖度增大导致斑块区与主流区流速差异增强。植被斑块覆盖度恒定，斑块破碎程度增大有助于整体流场流速均化。2）1/2水深至植被底部区域的水流紊动性较大，且斑块覆盖度与破碎程度是影响其强度的重要因素。3）斑块覆盖度增大利于主流区紊动特性的增强，而其破碎程度增大则利于斑块内部的紊动特性增强。

关键词： 瞬态过程   气液两相流   有限体积法   数值模拟  

摘要： 压力管道中水压变化所引发的水锤现象会对整个输水系统造成显著影响，而水锤波速是精确预测该现象的关键。在实际工程中，水锤波速受到管道特性、流体性质以及气体含量与状态等多种因素的影响，其中气体的存在及其状态对波速的影响尤为显著。本文基于Godunov格式的二阶有限体积法，结合压强平衡方程和气体状态方程，构建了气泡均匀分布模型，以实现对水锤波速的实时计算与控制。通过数值模拟，将模型结果与实验数据进行对比，验证了库朗数对模型稳定性及精度的影响，并深入分析了气液两相流中气体对波速的作用机制。研究结果表明：相较于传统固定波速的瞬态过程计算方法，该模型能够更准确地模拟有压管道内气液两相流的动态行为；采用的二阶数值格式有效减少了波速变化引起的数值耗散；此外，在有压管道系统中，气体的存在可显著降低水锤效应的强度。

关键词： 饲料粉尘爆炸   数值模拟   工业厂房  

摘要： 为探究生产车间爆炸危险区域特征对作业人员致灾程度的影响，以饲料生产车间为例，采用DESC计算工具分析了车间内爆炸区域位置、大小、粉尘云浓度分布等特征对粉尘爆炸超压、高温等致灾参数的影响规律，在此基础上获得了致灾参数对控制室内外等不同工位处作业人员的伤害程度。研究表明：爆炸危险区域越大、距离含有人员操作工位的控制室距离越近，所致爆炸超压越大。当粉尘云尺寸从6m×18m×8m增加至12m×18m×8m时，控制室面向爆炸危险区域隔墙处的超压可从0.49bar增大至0.89bar，控制室毁损、室内作业人员伤亡概率显著增加。爆炸区域距离控制室外的作业人员距离越近、粉尘浓度越高，火焰喷射距离和范围越大，作业人员处达到峰值温度的时间越短，伤亡概率越高。