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关键词： 障碍物   开启时间   氢气泄爆   射流效应   涡旋结构  

摘要： 工业安全与爆炸防护领域中障碍物和泄放开启时间的相互作用是影响爆炸泄压效率与灾害后果的关键因素。针对障碍物和泄放开启时间耦合作用下氢气火焰传播机理不清的问题,基于OpenFOAM平台,建立了泄爆数值模型求解算法,采用尺寸为70 mm×70 mm×500 mm的管道,障碍物位于管道中间位置,阻塞比分别为0、35.7%和64.3%,泄放开启时间为3,5,7,9 ms,网格尺寸5 mm,研究了管道内氢气火焰传播特性。结果表明:随着泄放开启时间的延长,管道内最大超压也随之增大;当管道内有障碍物时,障碍物会加速湍流燃烧,产生更大的峰值压力。在障碍物附近会形成多个涡旋结构,障碍物前方涡旋结构促使火焰向上方和下游传播;障碍物后方涡旋结构促使火焰加速向下和后方传播,障碍物附近出现明显的空腔。同时由于障碍物的存在,火焰流通面积减小,形成强烈的射流效应,阻塞比越大,射流效应越强,火焰加速越快。在涡旋结构和射流效应的共同作用下,火焰传播速度加快,超压增大。研究成果对管道内氢气泄爆设计具有重要指导意义。

关键词： 地下矿山   数值模拟   地表变形  

摘要： 金属矿山地下开采会造成地表沉陷,可能产生裂缝、塌陷坑等,对地表设施如房屋、道路、光缆等造成破坏,影响土地的使用和植被的生长,进而破坏生态平衡。为研究地下开采对地表的影响,基于杏山铁矿的实际开采过程,采用FLAC^(3D)软件模拟矿体开采充填过程,建立合理的模拟方案并进行开采模拟,对开采造成的地表下沉、水平变形、倾斜和曲率进行分析,综合评判地下开采对地表的影响。结果表明,杏山铁矿深部回采过程中,能够确保地表变形在可控范围内,对关键工程未造成较为明显的影响;-330 m以上矿体回采作业,露天边坡出现了一定程度的竖向位移变化;-330~-480 m矿体回采作业结束,垂直矿体走向的露天边坡的竖向位移较-330 m以上矿体回采完成未发生明显变化。研究结果为矿山后续安全开采提供理论依据。

关键词： 顺层钻孔   水力造穴   卸压增透   瓦斯抽采   数值模拟  

摘要： 为解决漳村煤矿松软低渗煤层回采工作面高瓦斯问题,提出顺层钻孔水力造穴卸压增透促抽技术。建立了水力造穴瓦斯抽采应力-损伤-渗流耦合模型,确定出最优水力造穴方案,并进行了现场试验。结果表明:水力造穴卸压增透效果可观,破坏后煤体渗透率最大可提高100倍左右。增大水力造穴半径,瓦斯抽采的达标范围会随之扩大,但趋势会逐渐放缓,0.5m是最优造穴半径。抽采时瓦斯压力逐渐减缓,与钻孔中心距离越小,受影响程度越大,建议进行预抽180d。现场瓦斯抽采浓度和纯量分别提高4.62倍和5.33倍左右。

关键词： 振荡激光–电弧复合焊接   薄壁结构   数值模拟   5A06铝合金   双缝T型接头  

摘要： 薄壁铝合金T型焊缝在传统激光焊接时存在焊接工位受限、过程稳定性难控制、易产生缺陷等问题。本研究提出双缝T型接头振荡激光–电弧复合焊接方法来解决上述难题,开展了焊接工艺试验和熔池流体动力学分析研究。结果表明,振荡激光–电弧复合焊接相较单道激光焊接,可以有效抑制单道焊接三面成形过程中的气孔、凹陷、咬边等缺陷。复合焊接中,熔滴过渡至熔池时,显著提升了熔池熔流速度,加快由熔池中心向两侧的传热传质,并且未影响锁孔稳定性,在提高熔流特性的同时保持了稳定性。

关键词： 隧道火灾   相向射流   排烟功率   吸穿现象   数值模拟  

摘要： 采用PyroSim数值模拟方法系统研究不同排烟功率对相向射流条件下顶部集中排烟系统吸穿现象的作用机理。深入分析了排烟效率提升对隧道内烟气层厚度、温度分布以及气流速度的变化规律。研究确定了对于不同火源热释放率下吸穿现象发生的临界排烟效率,给出相向射流条件下集中排烟发生吸穿现象的临界Froude数和预防吸穿现象发生的临界排烟速率系数。研究结果表明:随排烟功率增加,远离火源的排烟口R3率先发生吸穿现象,继而排烟口R2也发生吸穿,而R1未受影响,火源热释放率的增大导致发生吸穿现象的临界排烟功率相应增大。适度提升排烟功率可以提升排烟效果,但排烟功率超过特定临界值将发生吸穿现象,使排烟效率降低。在20、30、50 MW火源热释放率下,临界排烟功率分别为80、100、150 m^(3)/s,最佳排烟功率分别为50、70、110 m^(3)/s。同时,确定了发生吸穿的临界Froude值为35,临界排烟速率系数为0.8。研究结果为优化排烟系统设计、提升效率和节能提供理论依据。

关键词： 油田站场   馈电试验   电流需求   数值模拟   阳极分布  

摘要： 以某油田站场的埋地管道与储罐底板为研究对象,开展了详细的现场馈电试验与三维数值模拟计算,基于现场试验与模拟结果,确定所需保护电流及阳极地床分布方案,并进行了示范应用。结果表明:利用现场馈电试验及数模计算确定的方案能够获得预期的保护效果,在存在7个储罐的罐区,要使单个储罐电位达到-850 mV,需要设置两口深井阳极,总电流输出需达到80 A。

关键词： 连铸   动态轻压下   铸坯内部质量  

摘要： 铸坯质量直接关系钢材的性能和质量。在连铸生产过程中,铸坯内部质量受多种因素影响,动态轻压下技术是重要影响因素之一。通过建立数值模型,模拟不同工艺参数下的连铸过程,分析动态轻压下的原理和影响因素,并与其他相关技术对比。结果表明,动态轻压下能够有效改善铸坯内部质量,合理控制工艺参数可进一步优化效果,为连铸生产工艺优化提供了理论依据和技术支持。

关键词： 圆锥外形   底部流动   高速流动   流动结构   数值模拟  

摘要： 在非零攻角下,圆锥外形底部流动将失去轴对称性,其流动结构将显著区别于零攻角工况。本文以Reentry-F飞行器飞行试验中高度为37.5 km、马赫数为19.13的工况为基准工况,利用数值模拟方法开展了5°半锥角圆锥外形非轴对称层流底部流动结构研究,分析了来流攻角、马赫数、雷诺数等因素对底部流动结构以及底面热流、压力等参数的影响规律。研究结果表明:与零攻角时的锥形回流区不同,非零攻角下回流区为非规则形状,且回流区长度较零攻角大幅减小,最大减小了44.6%。随着攻角增大,底部涡与前体背风侧涡发生相互作用,导致回流区长度随攻角增大呈现先减小后增大再减小的非线性变化规律;模型底面的无量纲压力、斯坦顿数峰值总体上呈现先减小后增大的趋势。随着马赫数增大,流动的可压缩性增强,小尺度的涡面及波系结构减少,回流区长度单调减小,无量纲压力和斯坦顿数峰值则分别呈单调增大、单调减小的变化趋势。雷诺数对波系结构的影响相对较小,随单位雷诺数增大,黏性效应减弱,回流区背风侧凹陷逐渐增强,回流区长度单调增加,无量纲压力及斯坦顿数峰值均单调减小。

关键词： 公路隧道   分布式光纤传感   衬砌   损伤开裂   数值模拟  

摘要： 为研究压弯荷载作用下隧道衬砌的损伤开裂特性,采用分布式光纤传感技术,对隧道衬砌的室内加载试验进行监测,建立衬砌加载的三维数值模型,将模拟结果与试验结果进行对比验证。结果表明:开始施加荷载时,衬砌内弧面裂纹数量逐渐增加,之后随着加载增大,裂纹宽度随之增加,但裂纹数量增长不多;拉裂纹主要分布在衬砌内弧面和侧面,其发展规律为最开始在衬砌两侧边缘出现,随后逐步向衬砌中部扩展相连,最终汇合后贯穿整个内弧面;在相同位置处,衬砌的应变与挠度随荷载的增大而增大,且整体呈现对称分布。

关键词： 搅拌摩擦焊   超声   施加方式   热循环   微观组织演变   数值模拟  

摘要： 近年来,随着搅拌摩擦焊接(FSW)技术的不断发展,超声辅助搅拌摩擦焊作为一种新型改型工艺,因其在提高焊接效率、改善焊缝质量方面的显著优势而备受关注。研究者先后提出了不同的超声施加方法,根据施加方式的不同,大体上可将其分为施加于搅拌头和施加于工件两种。本文旨在分门别类地综述常见超声施加方法的具体实现方式及其对焊接过程参量、焊缝成形、接头微观组织演变和力学性能的影响,并讨论了各种施加方法的优劣势;同时,还结合了数值模拟的研究进展,对超声的作用机制进行了梳理,最后,还对目前取得的重要研究成果进行总结,并对未来的发展方向进行了展望。