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关键词： 双U型地埋管   渗流   扁管   圆管   数值模拟  

摘要： 文章基于多孔介质模型,建立了考虑地下水渗流的双U型地埋管换热器三维传热模型,采用数值模拟方法分析了渗流速度和管内流速对换热器温度场的影响,并对比了圆管(管截面纵横比ζ=1)与扁管(ζ分别为0.54,0.44,0.34)的换热性能。结果表明:增大渗流速度v和管内流速u均可以提高埋管换热量;当ζ减小时,进水管换热量的增幅大于出水管的换热量,垂直于渗流方向布置埋管换热量的增幅大于沿渗流方向布置的埋管换热量;减小管截面纵横比可以减小钻孔热阻并提高埋管换热量,但也会使埋管压降增大,热短路损失有所增大;当v=1.50×10^(-5)m/s,u=1.3 m/s时,与圆管相比,ζ=0.34的扁管换热量提高了11.4%,钻孔热阻降低了20.52%,压降增加了24.32%。

关键词： 拼接梁段   型钢混凝土节点   连接构造   力学性能   数值模拟  

摘要： 为研究不同连接构造拼接梁段型钢混凝土节点的力学性能,本文以螺栓直径、连接板厚度、悬臂梁长度及连接构造类型为参数,采用ABAQUS软件建立了18个精细化有限元数值模型,并进行了参数化分析。通过模拟不同参数组合下节点的力学行为,研究此类节点的失效机理及组件的承力机制。研究结果表明:螺栓直径增大会导致连接板剪力增大,出现剪切板破坏的连接断裂现象,而增大连接板厚度则会导致混凝土过早剪切破坏,因此不宜将连接处组件设置得过强。增大悬臂梁段长度,可减小连接处所受剪力,但不宜超过2倍梁高,而不同焊接及栓接连接构造会造成连接处剪力和弯矩承担机制发生改变。采用上部焊接、中部栓接的连接方法可以提高组合节点的承载力,并减小混凝土所受到的弯曲作用。研究表明,螺栓直径、连接板厚度、悬臂梁长度及连接构造类型对型钢混凝土节点的力学性能有显著影响。本研究为优化型钢混凝土节点的设计提供了依据,有助于提高结构的安全性和经济性。

关键词： 斜井TBM施工   隔水层岩体   渗透特性   损伤演化  

摘要： 为揭示我国西部煤矿隔水层岩体的力学特性和渗透性,本文以可可盖煤矿斜井TBM施工中的隔水层岩体为对象,研究了TBM采动影响下斜井围岩的应力-渗流耦合作用规律。结果表明:采动影响下斜井围岩应力分析可得沿隔水层水平推进方向应力先增大至第一应力峰值点,然后逐渐减小并稳定在一定值,之后应力峰值再次增大。通过分析采动影响下隔水层渗流场特征可得,随着隔水层宽度的增加,TBM掘进区一侧流速逐渐减小,随着水压的增大掘进区一侧流速逐渐增加。依据应力-渗流耦合作用下隔水层内部损伤特征变化规律可得,随着隔水层宽度的增加,隔水层内部塑性破坏占比逐渐减小,表明隔水层具备一定的承载性能。

关键词： 隧洞施工   围岩变形   掌子面   数值模拟  

摘要： 为了分析长距离隧洞施工过程中围岩的受力和变形特征,开展数值模拟研究,分析掌子面推进过程中围岩变形和应力的变化情况,并对围岩变形的主要影响因素进行探究。结果表明,拱顶沉降与掌子面推进距离呈正相关关系,掌子面距离监测断面0~3m区间范围内拱顶沉降大幅增加,拱顶沉降为7.3mm,位移释放系数超过80%,之后变形呈缓慢上升趋势,当掌子面距离监测断面4倍洞径后,隧洞拱顶围岩基本不发生变形。围岩第一主应力峰值出现在隧洞拱底位置处,随着掌子面推进距离的增加而增大,掌子面推进至监测断面后方8m位置处时,第一主应力达到峰值,数值为33.8MPa。围岩拱顶沉降、拱底隆起以及拱腰水平位移均与弹性模量、黏聚力和内摩擦角呈负相关关系,受影响最为明显的为拱顶沉降和拱底隆起变形。围岩位移变形对内摩擦角敏感性最高,对泊松比敏感性最低。

关键词： 3D3S   网壳结构   钢结构   数值模拟  

摘要： 文章深入分析了大跨度异形网壳结构采光顶的非线性稳定性。首先介绍了大跨度异形网壳结构的特点和复杂性,包括其轻质、刚性和美观特性,以及在不同建筑要求下的广泛应用。文章详细描述了采用3D3S软件进行的数值模拟过程,重点讨论了在建模、材料属性定义、边界条件设置和荷载施加等方面的具体细节。特别强调了非线性分析在预测大跨度异形网壳结构在实际荷载作用下响应中的重要作用。

关键词： 易损性分析   桥梁建筑   泥石流   数值模拟   桥墩  

摘要： 为了降低泥石流对桥梁的破坏影响,研究基于易损性分析对桥梁泥石流安全影响展开研究。其中首先分析泥石流的特点。其次,桥梁桥墩的结构、表面以及功能三个方面入手,对泥石流作用下的桥梁损伤建模,最后研究进行数值模拟分析。在失效概率分析中,泥石流流速越大,桥梁损伤越明显。其中当流速达到3m/s时,桥梁表面出现损伤,且失效率超过安全值。而在可靠指标分析中,表面损伤、功能损伤以及结构损伤最高安全流速范围0.75m/s,2.65m/s以及3.45m/s。因此,在桥梁建设中,需要以最高标准建设桥梁,以保障桥梁安全。研究内容将为桥梁建设与维护提供技术支持。

关键词： 抽水蓄能电站   水轮机流场   数值模拟   计算流体力学   二元理论  

摘要： 针对抽水蓄能电站中水轮机流场的数值模拟问题,提出基于计算流体动力学(CFD)的抽水蓄能电站水轮机流场数值模拟方式。以达到提高水轮机的能量转换效率以及水轮机性能的目的。对水轮机关键结构以及整体的结构设计进行分析,而后进行数值模拟。通过κ-ε湍流模型并结合实际地形数据进行网格划分以及三维建模,确保水轮机流场数值模拟时的计算效率以及准确性。通过水轮机流场数值模拟实验,水轮机蜗壳的效率高达99.62%,其与关键结构如转轮、导叶等效率均在97%以上。整体水轮机的转换效率为95.23%,满足抽水蓄能电站的实际要求。此外,通过水轮机流场数值模拟,对水轮机的获能效率以及轴向载荷受到水位变化的影响较大,可以通过水位控制改善水轮机性能。经实验验证,水轮机流场数值模拟与实际情况误差相对较小,在合理范围之内。

关键词： 高功率激光   微通道水冷镜   板翅结构   热畸变   数值模拟   计算流体力学  

摘要： 将有限体积法求解三维层流传热方程获得的温度场耦合到ANSYS中,对高功率激光微通道水冷镜进行热变形分析,研究了板翅结构微通道水冷镜的性能,以及板翅结构形状及参数对微通道水冷镜镜面温升和热畸变的影响及机理。结果表明:在所述的工况条件下,由于顺排平行板翅结构微通道水冷镜内存在大量流体速度停滞区,其有效换热面积降低,使得其温升和变形大于常规的平行直列微通道水冷镜;由于叉排板翅结构不仅增加了微通道水冷镜内的对流换热面积,而且增大了局部对流换热的强度,因此叉排板翅结构的微通道水冷镜的镜面温升和热变形要明显小于平行直列微通道水冷镜,且通道层的换热强度随雷诺数的增大而显著增大。研究成果为高功率激光微通道水冷镜的热变形降低提供了一种新型结构。

关键词： 软岩巷道   预应力锚杆   支护体系   数值模拟  

摘要： 针对深部软岩巷道围岩变形严重、支护失效的问题,文章以镇城底矿28210工作面顺槽为研究对象,采用数值模拟和现场实践相结合的方法,对软岩巷道变形破坏机制进行研究。采用FLAC3D数值模拟软件,判断锚杆长度、支护密度、反底拱喷层厚度等参数对巷道变形的影响,分析围岩位移、应力演变规律,提出了“高强预应力锚杆索+反底拱+U型钢支护”的支护优化方案。监测结果表明,巷道顶底板及两帮变形量分别为60 mm、90 mm,底鼓量为30 mm,有效控制了巷道围岩变形。

关键词： 电解制氢   阴离子交换膜电解槽   水热分布  

摘要： 为了研究阴离子交换膜电解槽(AEMWE)水热分布规律的一般行为及其机理,在COMSOL中建立了单通道阴离子交换膜(AEM)电解槽的三维两相非等温模型,通过数值模拟方法讨论了稳态情况下电解槽内部水热分布。结果表明,AEM电解槽液态水饱和度沿进液方向和从流道到催化层方向减小,而电解槽温度沿进液方向和从极板到阴离子交换膜方向增加。电解槽性能随工作温度升高而提高,但电解槽液态水饱和度也明显下降,导致工作温度升高对电解槽的性能提高存在限制。且工作温度过高容易造成电解槽局部高温,降低电解槽耐久性。该模型可为后续AEM电解槽水热分布研究提供指导方向。