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关键词： 碱性水电解槽   可逆电压   活化过电势   欧姆过电势   氢气产率   能量平衡   直流单位能耗   能效  

摘要： 建立了基于物料平衡和能量平衡的碱性水电解槽稳态模拟数学模型,将模拟结果与实验结果进行了比较,发现模拟结果与实验结果吻合良好,验证了该模型的可靠性。系统研究了电流密度、操作温度和操作压力等参数对电解槽性能的影响规律。研究结果表明:活化过电势在总电压损失中占比较大;随着电流密度的增大,欧姆过电势在总电压损失中占比增大;提高操作压力,电解槽电压和可逆电压随之增大,活化过电势和欧姆过电势随之减小;低压且高温的操作条件有利于降低电解槽能耗;增大电流密度,电解槽产氢速率及直流单位能耗增大,能效降低。此外,还构建了电解槽能量平衡模型,可用于预测电解槽循环液温升情况。

关键词： 底板高承压水   分层开采   数值模拟   微震监测   底板破坏  

摘要： 淮南矿区潘二煤矿深部A组煤开采受底板高承压水严重威胁。为清晰掌握A组煤开采过程中底板破坏深度及发育机理,基于FLAC^(3D)数值模拟和微震监测技术分析了潘二煤矿A组煤分层开采工作面在回采扰动下工作面围岩应力分布规律及底板破坏范围;根据工作面回采过程中微震实时监测数据,利用SPSS软件聚类分析了底板破碎集中范围。研究结果表明:A组煤上分层回采工作面底板破坏带发育深度集中深度为23~30 m,平均底板破坏深度约为27 m;下分层回采工作面的底板破碎岩体中,在底板岩层深为9~22 m之间呈现较大集中特性,并在底板下21 m高度集中,下分层采动诱发底板破碎体基本处于上分层煤层开采底板破坏范围之内,采动破坏带与含水导升带未形成贯通。

关键词： 加筋土挡墙   土压力   侧向位移   数值模拟  

摘要： 以返包式加筋土挡墙为研究对象,提出了面板位移的计算方法。将面板水平位移分为两部分计算:筋材应变引起的水平位移、加筋区在其背部水平土压力作用产生的整体水平位移。计算筋材应变引起的水平位移时,通过潜在破坏面、自然休止角将筋材分段计算,并假定筋材内力的水平分布,得到筋材应变引起的水平位移的简化计算模型。计算加筋区整体水平位移时,将加筋区等效为“悬臂梁”进行计算,考虑了加筋区弹性模量随高度的变化。本文的理论方法估算值与试验、数值模拟结果进行了对比,结果显示:二者分布趋势基本一致,能够较好地计算返包式加筋土挡墙的面板位移。

关键词： 密封面   焊接修复   表面状态   焊接变形   渗透检验   数值模拟  

摘要： 【目的】旨在研究表面状态对压力容器密封面局部焊接修复质量的影响。【方法】采用数值模拟和试验验证方法研究了凹坑状态和平面状态密封面局部焊接修复后的变形情况,并利用渗透检验分析不同待焊表面状态焊后的焊缝质量。【结果】结果表明,在相同焊接工艺下,密封面局部焊接修复时,待焊表面为平面时,焊后具有较小的变形量,但润湿角较大,渗透检验易出现超标显示;模拟缺陷去除后加工的圆弧过渡凹坑待焊表面焊后具有良好的表面质量,渗透检验无任何线性和圆形显示,但焊后变形相对较大,不利于后续表面加工。【结论】就密封面局部焊接修复而言,应以最小的加工量去除缺陷,并将待焊表面加工为适当的圆弧形状,可在控制焊接变形的同时改善焊缝成形质量。

关键词： 水泥回转窑   气固相耦合   煤燃烧   烧结   数值模拟  

摘要： 水泥回转窑作为水泥生产过程中的关键设备,其内部的气相煤粉颗粒燃烧与固相水泥烧结反应同时进行,这两个过程对于水泥熟料产品的生成及产品质量具有决定性的影响。然而,由于二者之间的反应速率和流速差异较大,现有的模拟多数局限于对单一的固相烧结或气相煤粉燃烧反应过程研究,对二者之间的相互作用探讨较少。针对这一不足,提出一种创新的气固相耦合模拟方法,将窑内区域划分为三维气相煤粉燃烧区和一维固相水泥烧结区,分别进行独立模拟,并通过迭代计算实现两者之间的紧密耦合。耦合模拟方法有效克服了气相与固相间流速显著差异带来的模拟挑战,能够更全面地揭示窑内流体流动、热量传递及化学反应的相互作用机制,为回转窑这一复杂系统提供了一种多尺度耦合模拟方法。耦合模拟结果显示,相较于传统的单一一维或三维模拟,这种方法能显著提高模拟精确度,模拟结果与工厂实际熟料输出数据高度吻合,更真实地还原了工业窑内发生的反应过程,显著提升了模拟精度。可有效指导回转窑优化设计和操作流程,从而提高熟料产品质量,为水泥回转窑的仿真提供了一种准确、高效的模拟方法。

关键词： 滑坡   埋地管道   应力分析   有限元模拟  

摘要： 滑坡地质灾害对埋地管道的安全运行构成严重威胁,可能引发天然气管道变形、应力集中甚至断裂,导致严重的环境和经济损失。通过数值模拟与理论分析相结合的方法,研究了滑坡作用下埋地管道的应力分布。基于滑坡体的力学特性与管道-土体相互作用机制,建立了滑坡-管道耦合力学模型,采用有限元分析方法,分析了在滑坡作用下管道应力响应。结果表明,滑坡作用对管道的应力分布具有显著影响,特别是在管道穿越滑坡段中部易产生高应力区。

关键词： 矩形吸收管   涡流发生器   安装间距   数值模拟   强化传热  

摘要： 为了探讨穿孔挡板涡流发生器间距对矩形吸收管换热性能的影响,以TiO_(2)-Cu/水基纳米流体作为传热流体,在矩形吸收管内部布置了穿孔挡板涡流发生器。利用FLUENT软件进行数值模拟,分析了不同穿孔挡板安装间距以及穿孔直径对吸收管内部流体流动和传热性能的影响,结合涡结构、边界层理论和场协同原理阐释强化传热机理,并获得了强化传热效果最佳的涡流发生器结构参数。研究表明:穿孔挡板涡流发生器间距的改变对流动结构影响较大,较小的间距拥有强度较大的回流区纵向涡,主流被限制在吸收管中心;对于较大的间距,回流区形成横向涡并裹挟主流冲击受热壁,充分促进吸收管内的流体混合和能量交换;综合换热性能随着间距的增加表现出先增大后减小的趋势,当涡流发生器间距与通道高度之比为0.75、穿孔直径与通道高度之比为0.05时,Nu/Nu_(0)和综合传热因子分别达到峰值7.31和1.55,此时吸收管内部的强化传热效果最佳。

关键词： 断层   巨厚松散层薄基岩   多工作面开采   地表变形   数值模拟  

摘要： 为探究断层影响下深井巨厚松散层多工作面开采对地表移动变形的影响,以兴隆庄煤矿1301~1303工作面为研究对象,利用FLAC^(3D)软件开展数值模拟研究。研究内容包括单一和多工作面开采条件下的地表沉陷规律、覆岩破坏形态及应力场演化特征。结果表明:1301工作面单独开采时,覆岩塑性破坏呈“马鞍形”分布,最大破坏高度达190 m,地表下沉曲线呈“V”形;1302和1303工作面开采后,老采空区覆岩破坏高度分别增加18.9%和10.91%,表明多工作面开采显著加剧了覆岩破坏程度;此外,多工作面开采打破了原有应力平衡,在重力作用下形成新的应力场,导致破坏高度进一步增加。地表下沉系数随工作面数量增加而变化,由0.54(极不充分采动)逐渐增至0.84(非充分采动),并最终稳定于1.15,累计增幅达112%,为深井巨厚松散层多工作面开采的地表移动预测及灾害防控提供了科学依据。

关键词： 地铁车站   围岩   拱盖法   稳定性   敏感性   数值模拟  

摘要： 依托浅埋大跨度地铁车站工程,采用有限元软件建立三维数值计算模型,对施工地质适应性与参数敏感性进行分析。研究结果表明,围岩等级越高,自身承载力越大,作用于支护结构的应力越小,隧道结构安全性越高;弹性模量、黏聚力和内摩擦角均对围岩、支护结构、地层稳定性具有影响;弹性模量和黏聚力越大,围岩表现出更强的适应性和安全性,对拱盖和地表变形的抑制效果越好;弹性模量对拱盖和地层稳定性的影响最大,敏感性最高,其次为黏聚力,内摩擦角影响较小。

关键词： 航空发动机   燃烧室   滑动弧   点火   数值模拟  

摘要： 为深入了解航空发动机燃烧室中的滑动弧等离子体点火特性,基于自有CFD平台GTCC发展了滑动弧激励的数值建模与仿真方法,在单旋流模型燃烧室上测试了该方法的有效可行性。针对轴向双旋流燃烧室开展了6 km高空来流条件下滑动弧点火数值模拟,结果表明施加定轨道旋转滑动弧显著增强了燃油雾化及点火性能,在油气比为0.015、电弧半径为1.5 mm、旋转速度为100(°)/ms的条件下,旋流器出口形成了周期性振荡的值班火焰,流场整体逼近临界着火状态,并在电弧半径增加至2.0 mm后点火成功。进一步模拟了油气比降低至0.01的滑动弧点火过程,电弧半径2.0 mm增加到2.5 mm后,旋流器出口平均气态煤油比例由8.11%增加到22.70%,成功促进值班火焰突破燃烧室临界点火极限。与常规火花塞点火试验的点火极限油气比0.0163相比,采用滑动弧激励的数值模拟结果表明可将该型燃烧室点火边界拓宽38.65%。