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关键词： 浮桥工程   水弹性力学   运动响应   剖面载荷   数值模拟  

摘要： 为了研究新型浮式栈桥的运动响应和剖面载荷,并探讨不同长度浮式栈桥的桥节运动响应和剖面载荷的差异。采用三维水弹性力学理论对浮式栈桥的水弹性响应进行了计算,得到了不同浪向、不同波长下不同长度的浮式栈桥的主坐标响应,并进一步得到了桥节重心处位移、甲板中轴线各节点垂向位移及关键截面的弯矩和垂向剪力。结果表明:三维水弹性力学方法和AQWA软件计算得到的桥节刚体模态运动响应幅值基本一致,水弹性方法计算得到的桥节运动响应与水池试验结果吻合较好;浮式栈桥的弹性变形对各桥节垂向位移具有一定影响,且随着桥节数量增多、浮式栈桥长度增大,弹性变形对浮式栈桥各节点垂向位移的影响愈加显著;浮式栈桥剖面载荷随着浮式栈桥长度增大而有所增大,特别是弯矩和剪力峰值增大幅度较为显著。

关键词： 大空间   防火隔离带   挡烟垂壁   烟气运动   数值模拟  

摘要： 为明确防火隔离带对大空间室内烟气蔓延特性的影响,通过数值模拟软件FDS研究了补风口位置、隔离带内排烟量及挡烟垂壁深度对隔离带阻烟效果的影响,揭示隔离带工作机理,提出优化设计原则。结果表明:仅开启无火源分区的补风口时,可在防火隔离带下方形成纵向诱导风流、更好发挥其阻烟效果,且对烟气层扰动较小;增加垂壁深度可提高火源分区储烟能力,减少烟气卷吸量、延缓烟气溢出时间并控制溢出烟气量。当隔离带内不设机械排烟时,随着垂壁深度由20%空间净高增加到40%,烟气初次溢出时间增加约50%。在防火隔离带设置机械排烟,可及时排出内部积聚烟气、有效防止烟气溢出到其他无火源分区。通过对比不同防排烟及补风策略,可见对于大空间室内火灾场景,采用“挡烟垂壁深度为空间净高40%+隔离带机械排烟量参照《烟标》确定+排烟联动相邻防烟分区补风口补风”组合措施,可达到良好的防烟控烟效果,为消防救援提供更多时间。

关键词： 体积焓值   石蜡   烯炭复合材料   液态金属   等效比热容   数值模拟  

摘要： 针对短时工作且外部绝热的高功率电子设备难以直接利用外部热沉散热的问题,采用低熔点、高体积焓值的相变材料进行储能结构优化设计,实现电子设备的温度控制。首先,基于电子设备体积、重量、外部环境、热功率、工作时间等约束条件,结合相变材料热性能进行散热结构一体化设计;其次,根据相变材料的性能特点,提出一种基于温度反馈的等效比热容热分析方法;最后,结合实例对石蜡、烯炭复合材料和液态金属3种相变材料的导热性能进行数值模拟分析,以热源温升和均温性为指标,评估3种相变材料在储能结构中的散热性能,确定电子设备的最佳相变储能结构。研究结果表明:相变材料在一定时间内能显著控制温升,满足小体积、外部绝热环境电子设备的温控要求;相变材料的体积焓值表征单位体积相变材料储能能力,体积焓值越高,所需相变材料的体积就越小;液态金属因体积焓值大,导热系数高,热性能更好。

关键词： 多交叉河段   水动力   整治方案   横流  

摘要： 以二级航道标准下的宿连航道穿越新沂河多交叉河段为研究对象,使用Delft3D-Flow模组系统分析不同整治方案下的横流等水动力特性。结果表明:当新沂河来流1690m^(3)/s时,增加引流河道的开挖方案可以保证航道与北泓交叉段大部分区域满足0.5m/s要求。为研究多交叉航段通航条件提供了数据支撑。

关键词： 破碎硐室   铵油炸药   混合式通风   数值模拟  

摘要： 铵油炸药因成本低、制作简单等优势在金属矿山爆破开采中被广泛使用,但其爆破过程中产生的副产物氨气易附着于矿石表面和孔隙中,在矿石破碎过程中受到破碎机的挤压、撞击等作用易导致氨气释放。由于破碎硐室多为半封闭空间,通风条件有限,氨气难以迅速稀释和扩散,易造成氨气局部浓度过高,对矿山安全和工人健康构成威胁。为此,基于CFD平台,结合组分输运模型与湍流模拟方法,提出了一种铁矿破碎硐室氨气时空运移规律分析及通风除氨优化技术思路,并以李楼铁矿为例对所提方法进行了应用验证。首先分析了氨气在破碎硐室中的时空运移规律,在此基础上研究了不同压风量对破碎硐室中氨气扩散的影响规律;其次在总压风量不变的情况下研究混合通风方式和抽风量对氨气扩散的影响规律。结果表明:在仅采用压入式通风条件下,破碎硐室内存在明显的通风死角,气流循环受阻,且随着压风量增加,氨气反而出现积聚趋势,表明单一通风模式难以满足复杂空间的有害气体控制需求;所提出的通风除氨优化技术通过在两侧破碎口设置抽风点并引入混合通风方式,在实现总风量平衡的前提下打破原有封闭气流结构,形成更合理的循环风场,有效降低了氨气在破碎口处的停留时间,在总压风量为400m^(3)/min、单侧抽风量为200m^(3)/min时,破碎硐室氨气浓度取得最佳的控制效果。

关键词： 扑翼   获能   侧向襟翼   运动模式   数值模拟  

摘要： 扑翼作为一种新型流体能量采集装置,具有环境影响小、低流速条件适应性高等特点。为提升扑翼获能效率,本研究设计了一种针对扑翼结构的可动侧向襟翼。首先基于数值模拟结果,对比分析了无襟翼、带可动侧向襟翼和固定侧向襟翼的扑翼获能特性,揭示了可动侧向襟翼提升扑翼获能效率η的物理机制。然后针对可动侧向襟翼给出了三种运动模式,在不同缩减频率f^(∗)下研究了采用不同运动模式的可动侧向襟翼对扑翼获能性能的影响。结果表明,使用静止启动式襟翼的扑翼获能特性最优,在f^(∗)=0.18获得最大获能效率η=48.0%,相比原型提升21.7%。正弦式襟翼和匀速式襟翼由于在运动过程中会发生速度变,对扑翼的能量采集产生不利影响。

关键词： 地铁盾构隧道   侧穿施工   桥梁桩基   有限元分析   地层变形   数值模拟   施工监测  

摘要： 为探究盾构隧道近距离侧穿桥梁桩基施工的影响,以济南地铁3号线工程为例,该工程盾构隧道与邻近高架桥桩基最小净距仅2.6m,属于典型近距离侧穿施工。采用Midas GTS建立三维有限元模型,对桩基施工、隧道盾构掘进及桥梁上部结构施工全过程进行数值模拟,系统分析不同施工工况对周边地层变形、桥梁桩基结构变形及盾构区间变形的影响。结果表明,各施工工况均会引起不同程度的地层沉降,最大沉降量16mm;桥梁桩基结构和盾构区间的变形均符合规范控制标准,表明新建的桥梁和盾构隧道在施工过程中保持安全稳定。此外,建议在新建桥梁及侧穿盾构隧道的施工过程中加强监测,以确保工程安全。

关键词： 矿热炉烟道   冲蚀速率   数值模拟   烟气流速  

摘要： 为研究矿热炉烟道中颗粒的冲蚀磨损行为,使用CFD方法对烟道内颗粒冲蚀行为进行数值模拟。采用欧拉-拉格朗日方法计算烟道内气固两相的流动情况,Oka冲蚀模型与Grant和Tabakoff颗粒反弹模型相结合,建立颗粒冲蚀行为的判断准则,研究不同烟气入口流速、颗粒粒径对颗粒冲蚀的影响。结果表明:冲蚀磨损现象出现在出口段上游区域。当烟气入口流速由2 m/s增至10 m/s时,冲蚀速率并非线性增长,由4.76×10^(-9) kg/(m^(2)·s)增至3.82×10^(-8) kg/(m^(2)·s),且冲蚀区范围相应增加。颗粒对烟道的冲蚀存在临界粒径(40μm),当粒径由5μm增至40μm时,冲蚀速率由1.84×10^(-8) kg/(m^(2)·s)增至5.31×10^(-8) kg/(m^(2)·s);当粒径由40μm增至100μm时,冲蚀速率由5.31×10^(-8) kg/(m^(2)·s)降至3.57×10^(-8) kg/(m^(2)·s)。同时,冲蚀区范围随着颗粒粒径的增加,呈现出先增大后减小的趋势。

关键词： 煤炭自燃   数值模拟   氡运移   氡析出  

摘要： 地下煤层火区严重威胁矿井安全。地表同位素氡探测隐蔽煤火法具有操作简单、成本低的优点,探索煤自燃过程中氡析出及运移规律对反演地下隐蔽火区具有重要意义。通过恒温氡析出循环系统开展封闭氡累积试验(Closed Radon Accumulation Test,CRAT),测试不同温度条件下氡析出特性,应用小波分析获得氡析出率函数;建立二维地下采空区煤火氡释放及运移模型,研究裂隙宽度对氡运移影响。结果表明:温度升高会导致煤体水分蒸发和孔隙增加,促进氡气释放;裂隙宽度越大,地表氡浓度响应值越高。

关键词： 风环境优化   数值模拟   绿地布局   多层板式小区   风景园林  

摘要： 风环境是影响居住区户外环境质量的重要方面,它在建筑的影响下会产生不利于居民户外活动的风场区域,而植物对风环境具有较为显著的调节作用。如何营建舒适健康的风环境是小区绿地规划设计亟待解决的问题。采用软件模拟的方法探讨绿地布局特征对多层板式小区户外风环境的影响,采取绿地整体化的试验思路,将多层板式居住小区内的一块完整绿地作为研究的基本单位,通过改变绿地整体外部形态的方式,探讨小区内不同绿地布局对风环境的影响。结果表明,浙江多层板式小区绿地的楼间绿地包括北侧、中部和南侧楼间绿地。在风舒适区方面,北侧、北侧+中部、北侧+南部楼间绿地3种绿地布局的面积最大。基于小区绿地的风环境调节功能,探究小区绿地在提升户外人居环境品质方面的潜力,以期为居住区绿地功能提供新的认知视角。