教学课程资源库 更多>>

关键词： 超大地下空间   水淹厂房   水电站   锥管进人门   数值仿真  

摘要： 水淹厂房是水电站运行中一种极其严重的事故,掌握灾害演化全过程是有效防范该类事故的前提。然而,大型水电站洞室群规模庞大、结构复杂,给深入分析水淹厂房事故带来了挑战。采用三维数值仿真技术,构建了地下厂房及其附属交通洞、施工支洞等的三维实体模型,模拟了锥管进人门失事引发的水淹厂房过程。从水流动态演进的角度,直观展示了水流在洞室群之间的传播过程,分析了水流在厂房内部各层、各洞室和各廊道的漫灌特征。结果表明,事故发生后水流的演进特征为5 min内锥管进人门所在的交通廊道层被淹没,约20 min厂内渗漏集水井完全被淹没,0.72 h水流上涨至水轮机层,最终水位在10 h内达到最高点,未到达发电机层;水位上涨速度呈先快后慢的趋势,即前2.5 h内上涨速度达到20.0 m/h,后7.5 h上涨速度减缓至1.47 m/h;操作廊道层、水轮机层、出线层的有效逃生时间分别为4.5 min、2.2 h、6.2 h。提出的水淹厂房数值仿真技术思路可供其他类似水电站工程借鉴,并为水电站制定锥管进人门口引发的水淹厂房事故的防范措施提供重要参考。

关键词： 拱坝   动静力   变形   应力叠加   三维有限元  

摘要： 为明晰高拱坝在动静力荷载作用下的结构安全性,以某混凝土拱坝为例,建立考虑断层信息的大型三维有限元模型,针对不同水位及温升/温降荷载工况组合,开展了静力作用下坝体变形及受力分析,进一步以振型分解反应谱法为基础,对大坝的地震动力响应及其规律进行分析,并结合静态荷载和动态荷载作用下的反应,按照“强度最不利应力叠加原则”,分析坝体综合反应。结果表明,位移与应力的分布受静力荷载组合作用明显,最大位移与各工况应力位置略有差异;坝体拉应力和压应力在最不利应力叠加原则下均在规范允许范围内。研究成果为进一步优化设计提供了重要依据。

关键词： 流固耦合   富水隧道   软弱围岩   稳定性分析   数值模拟  

摘要： 为研究强富水弱胶结粉细砂半成岩隧道围岩稳定性问题，基于流固耦合理论，以王家寨隧道为例，分析隧道施工过程中的渗流场、位移场、应力场变化规律及初期支护受力特性。研究结果表明：1）考虑耦合效应时，隧道拱顶下沉值最大达到了12.6mm，洞身水平位移达到了4.07mm；无论是否考虑流固耦合，围岩与初支接触应力分布特征相似；考虑流固耦合效应下围岩压力大于不考虑流固耦合效应下的围岩压力；2）在隧道开挖的过程中，孔隙水压力云图大致呈漏斗状，掌子面附近孔隙水压力值等值线密集，渗流作用明显；3）模拟计算结果显示，地下渗流向开挖面聚集，与隧道实际掘进开挖出现地下水、发生突涌现象较为吻合；4）根据模拟隧道开挖后产生渗流、位移、应力计算结果，在后续隧道施工过程中采取相应的预防处治措施，保确了工程施工进度与安全。说明该方法模拟计算与分析富水隧道围岩的稳定性是可行的，为富水隧道围岩稳定性分析与预防处治提供一定的理论依据。

关键词： 结构优化   数值模拟   相变材料   压缩比  

摘要： 该文研究了复合相变材料在双螺旋管蓄热装置中的蓄热能力和相变过程。通过实验探究不同运行工况(流量与入口温度)对蓄热装置在熔化阶段的影响；采用数值模拟的方法探究蓄热单元内部温度场的演化，对蓄热单元结构进行优化，解决蓄热单元出现的熔化缓慢区域的问题。结果表明：流量的变化对复合相变材料熔化和功率的影响不大；入口温度对相变材料的熔化比较明显，温度从80 ℃增大到90 ℃，复合相变材料的熔化时间缩短了30.23%；最大储存能量为5.26 MJ。实验与模拟显示存在熔化缓慢区域，分析不同盘管直径与压缩比对蓄热单元热性能的影响。结果表明：当盘管直径为88 mm，压缩比为21∶10∶21时，蓄热单元换热更均匀，完全熔化时间缩短71.3%，平均热流密度提升42.5%，熔化缓慢区域在22578 s完全熔化。

关键词： 土石坝   冻结粉土   强度特性   三轴剪切   低温环境  

摘要： 为研究寒区土石坝边坡冻结粉土力学特性,在4种环境温度和3种固结围岩条件下开展三轴剪切试验,测定应力—应变曲线与强度指标。结果表明,冻结粉土剪切破坏形式呈现明显的剪切带破坏特征,低温下粉土表现出更强的刚度和更高的强度;随着温度降低,冻结粉土的应变软化现象增强,屈服应变降低,粘聚力和内摩擦角正切值均呈线性函数的增长趋势。冻结粉土抗剪性能的变化归因于低温下冰晶的骨架作用和体积膨胀效应。

关键词： 萃取   计算流体力学   水力学性能   两相流   分散相分布  

摘要： 脉冲萃取柱是乏燃料后处理过程中重要的液-液萃取设备。本文利用计算流体力学（CFD）方法对中试规模环形折流板脉冲萃取柱（APDDC）内的水力学性能进行了模拟与研究。首先，针对有机相连续和水相连续两种不同工艺过程中分散相对折流板的浸润性差异，发展了近板区等效液滴尺寸模型，分别建立了适用于两种工艺流程的欧拉—欧拉两相流模拟方法，模拟结果与实验测量结果符合良好。而后，对萃取柱内的流场、分散相分布以及分散相返混情况进行了研究，并建立了分散相板上富集度和返流率的关联式。

关键词： 印藏碰撞   碰撞模式   数值模拟   青藏高原   喜马拉雅隆升  

摘要： 青藏高原的形成与演化受印度板块与亚洲板块碰撞的控制,然而该碰撞系统的构造格架长期以来存在激烈争议。具体可分为三类主要模式:大印度大陆模式、洋内岛弧模式和大印度洋盆模式。为此,本文基于大尺度地球动力学数值模拟方法,构建了上述三类不同构造格架下的印藏碰撞动力学模型。通过将模型结果与喜马拉雅–青藏高原区域的实际观测资料进行系统对比分析,揭示出在喜马拉雅地貌演化和青藏高原壳幔结构方面,大印度大陆模式的表现均优于其他两类模式。本研究还阐明了喜马拉雅隆升时间显著滞后于印藏初始碰撞的动力学机制:在碰撞早期,大陆汇聚量首先被流变强度较低的青藏岩石圈吸收,导致青藏高原逐步隆升和扩展,而喜马拉雅地区的构造变形较弱,未出现明显的地形隆升;当高原主体完成隆升后,印度大陆岩石圈才开始俯冲至青藏岩石圈之下,伴随着俯冲过程中印度大陆上地壳物质的剥离并留存在地表形成造山楔,最终引发喜马拉雅的剧烈隆升。

关键词： 台阶式溢洪道   半均匀形台阶   压强分布特征   数值模拟  

摘要： 半均匀形台阶式溢洪道形成的连通涡流区较常规均匀形台阶式溢洪道可耗散更多水体能量。为明确半均匀形台阶式溢洪道的压强分布特征及与常规均匀形台阶式溢洪道压强分布的区别,采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟。结果表明,台阶式溢洪道最不利负压分布常出现在初始掺气点附近的台阶壁面上;均匀形台阶式溢洪道的负压区集中在竖直壁面上;半均匀形台阶式溢洪道的负压区集中在短步长台阶的竖直壁面和水平壁面上,最大负压值较均匀形台阶方案提高了58.6%,发生空蚀破坏的可能性提高,后续需进行体型优化。

关键词： 最大可信地震危险性   最大可信地震动   直接数值模拟   工程设防参数  

摘要： 我国西部诸多高坝水电站工程位于高地震烈度地区，面临遭遇超设计水准的地震动作用风险。为了合理评估坝址可能遭遇的极端地震荷载，本文考虑地震断层破裂时空过程的随机性与不确定性，提出了坝址最大可信地震危险性的概念，并构建了相应的评估体系。该评估体系采用基于物理机制的宽频带地震动直接数值模拟方法，考虑坝址周边区域特定断层、传播路径以及工程场址地质地形条件等关键因素，生成海量最大可信地震情景，统计坝址地震动参数概率分布，确定工程设防参数。本文提出的最大可信地震危险性评估体系可以为强震区工程抗震设计和安全评估提供更为合理的地震荷载，对保障重大水电工程的抗震安全具有重要意义。

关键词： 湖库型水体   景观规划设计   水动力模型   数值模拟  

摘要： 我国地大物博、水库众多，如何平衡库区水利安全、生态安全与景观规划设计间的矛盾是当下可持续发展与绿色水利关注的重点。文章以鄂北地区水资源配置工程中的七里冲水库为例：首先利用MIKE21软件构建库区的二维水动模型，模拟不同工况下水体水流场与流态；然后以景观规划设计语言对结果进行分析与转译；最后从景观建设适宜性区域划分与具体实施方法两方面提炼基于水动力特征分析的库区景观规划设计方案与实施路径。结果表明，基于湖库水文特征解析以识别适宜建设区域，可为平衡库区景观规划设计与水利安全提供一定科学依据，也可为相关实践项目提供一定思路借鉴。