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关键词： 小流量水闸   安全管理   京密引水渠  

摘要： 我国已建小流量水闸数量庞大，其中众多小流量水闸均出现功能丧失、运行能力减弱、运行管理负担加重以及潜存安全隐患等问题。然而，目前尚缺乏对小流量水闸管理经验的系统性总结。通过对京密引水渠上45座小流量水闸进行深入的安全性论证，全面分析和归纳了小流量水闸所面临的共性问题。介绍了3个典型案例，并提出了针对长时间关闭水闸的有效处理措施。探讨并总结了小流量水闸的管理经验，以期为类似工程的运行管理提供有益的参考和借鉴。

关键词： 水利工程   水闸   金属结构   技术要点  

摘要： 水闸金属结构可以在最短时间内助推内海与外海实现连通,并尽可能为水体交换提供可行路径.这一结构既可以快速且高效地实现区域内水系海洋属性的恢复,又能够达到理想的换水挡水效果.为解决水闸金属结构施工低效的问题,合理提高水闸承载性能,基于实例分析法,以某水利工程为研究案例,以合理规避水闸金属结构常见问题为实践导向,从闸门埋件安装、闸门吊装等多层面出发,对水闸金属结构施工技术要点进行分析,以期通过对施工细节的严格把控,切实保障水闸金属结构施工质量,为水利工程稳定运行保驾护航.

关键词： 队列行驶   能量回收   车间距   气动特性   数值模拟  

摘要： 随着汽车技术的不断进步，提高能量回收效率，降低整体能源消耗和排放具有重要意义。将能量回收装置与汽车队列进行组合，以达到队列行驶过程中实现能量回收、节能减排和推动绿色交通发展的目的。选用垂直轴风力机与汽车队列相结合，探求在具有能量回收装置的情况下，三车间距对均匀间距的汽车队列行驶的气动特性影响以及能量回收特性。首先，在队列行驶的三车车顶安装风力机建立风力机的几何模型、并确定仿真策略。其次，通过数值模拟仿真获得汽车队列行驶的空气动力特性，同时，分析了汽车以及3个风力机附近的流场分布特点。最后，通过分析风力机的功率分析，得到回收能量占阻力消耗能量的比例。仿真结果表明，风力机对前车阻力系数影响是最大的，在车间距为x/L=1.50时前车阻力系数达到最大值。中间车和尾车阻力系数均上升但一直未超过单车阻力系数。随着车间距的增加，前车升力系数不断下降，中间车和尾车升力系数则不断上升。3个风力机最大功率分别为549.79、387.05、164.65 W，回收的能量分别占汽车阻力消耗能量的5.94%、9.06%、3.00%，达到了降低整车能耗和回收能量的目的。

关键词： 青藏高原   多年冻土   冻融循环   数值模拟   气候变化  

摘要： 青藏高原多年冻土近地表土壤冻融循环会影响土壤和大气之间的水分与能量交换，研究其时空变化特征及对气候变化的响应对理解高原气候变化机制具有重要意义。本文基于通用陆面模式（Community Land Model 5.0, CLM5.0）计算1980-2017年高原多年冻土区近地表冻融参量，即土壤冻结开始时间、冻结结束时间、融化持续时间和冻结持续时间，并分析其时空变化及与近地表温度、降水量、积雪厚度和植被指数的相关性。结果表明：（1）高原多年冻土近地表土壤冻结开始时间集中于9月到10月中下旬，结束时间集中于2-5月。半湿润区土壤融化时间最长而半干旱区最短，平均相差15 d。高原多年冻土土壤冻融状态变化显著，除喀喇昆仑山脉附近外，大部分多年冻土地区显示冻结、融化持续时间分别具有缩短和增长趋势。高原平均土壤融化持续时间增长速率为2 d·（10a）-1，其中半湿润区增长趋势最为显著，达4 d·（10a）-1。（2）高原多年冻土冻融参量与地理因子具有联系。在29°N-36°N和82.5°E-103°E融化持续时间呈增长趋势，但速率分别降低和增加。随着海拔升高，融化持续时间增长率降低。（3）高原多年冻土融化持续时间与积雪厚度、近地表温度、降水量以及植被指数均具有相关性且不同气候区域相关性不同。近地表温度在所有区域正相关性显著，是影响土壤冻融变化的主要因素。降水量与积雪厚度分别呈现正相关和负相关且均在半湿润区显著相关。植被指数全区基本呈现正相关，且半干旱区最显著，具有较强相关性。（4）高原多年冻土融化持续时间与不同季节气候因子相关性不同。近地表温度在季节尺度同样显著影响土壤冻融过程，其中春季最为显著。降水量在夏季为显著正相关，而冬季为负相关。积雪厚度和植被指数均在春季的半干旱和半湿润区存在显著相关性，分别呈负相关和正相关。（5）近地表温度在干湿季对高原多年冻土区域土壤冻融均有影响，而积雪深度、降水量和植被指数仅在湿季有较大影响。

关键词： 冷泉   甲烷厌氧氧化   反应运输模型   中国南海  

摘要： 在海底冷泉系统中， 甲烷主要被甲烷厌氧氧化古菌和硫酸盐还原菌耦合的甲烷厌氧氧化作用（AOM）所消耗。孔隙水研究对于准确识别硫酸盐–甲烷转换带（SMT）、判断甲烷成因和量化甲烷通量至关重要。本次研究， 我们对南海海马冷泉渗漏中心两个代表性站位（ROV2A、ROV2Y）的孔隙水样品进行了详尽的地球化学分析， 包括离子浓度(SO42–、Na+、Cl–、Ca2+、Mg2+)、溶解无机碳（DIC）含量及其碳同位素(δ13CDIC)的测定。研究结果表明， 两个站位的SMT普遍较浅， 分别在离海底0.3 m和0.2 m附近。进一步分析发现， 在SMT处， 两个站位的硫酸盐还原主要由AOM驱动， 浅层沉积物中由AOM和有机物氧化共同驱动。为了更深入地量化这些过程， 我们采用一维反应运输模型对两个站位的离子浓度和DIC含量进行了数值模拟。模拟结果表明， 两个站位的SMT下底界甲烷通量均较大， 分别为112.72 mmol/(m2·a)和83.11 mmol/(m2·a)， 对AOM作用的贡献为99%。此外， 结合DIC及其δ13CDIC的四端员混合模型分析， 我们发现两个站位的甲烷成因主要为生物成因和热成因的混合， 而各个生物地球化学过程对DIC的贡献则主要来源于AOM作用。孔隙水的数值模拟和四端员混合模型为追踪冷泉环境下甲烷的来源、揭示冷泉系统中碳循环的动态变化， 以及重建深海冷泉渗流模式提供了重要的参考依据。

关键词： 窄煤柱   数值模拟   沿空掘巷   煤柱宽度  

摘要： 以南关煤业3200工作面首次留设窄煤柱进行沿空掘巷为背景,开展煤柱合理留设宽度的确定及围岩稳定性控制方法。通过理论分析计算得出3200工作面关键岩块B的断裂位置距采空区煤壁的距离,结合锚杆和安全富余量,最终确定煤柱合理宽度范围。根据数值模拟结果,当煤柱宽度增加到8 m时,煤柱帮垂直应力的峰值首次超过实体煤帮,验证了8 m煤柱在应力分布优化与围岩变形控制方面的优越性。通过分析超前扰动范围并结合初次来压步距,确定超前支护距离应保持40 m以上。针对3200材料巷提出“锚杆、钢网、W型钢带及锚索的联合支护”的支护方案,有效控制巷道围岩变形,确保工作面安全高效回采。

关键词： 市域快线   现场实测   数值模拟   交叠隧道   振动响应  

摘要： 由于市域快线具有运行速度快、车辆轴重大的特点，其运行会引起较大的环境振动。为研究市域快线列车振动荷载对下穿盾构隧道的影响，以某盾构隧道下穿市域快线工程为背景，通过现场实测研究了市域快线振源振动特性及下穿盾构隧道的振动响应规律，并建立隧道-土层-下穿盾构隧道三维有限元模型，研究不同竖向净距、间隔岩层动弹性模量、动泊松比工况下，市域快线列车运行引起下穿盾构隧道振动的响应规律。研究结果表明：（1）市域快线列车振动荷载作用下，钢轨加速度峰值为326.12m/s2，隧道壁加速度峰值为0.33m/s2，下穿盾构隧道以竖向振动为主，加速度峰值为0.076m/s2；（2）下穿盾构隧道振动加速度峰值及振动速度峰值沿隧道断面及隧道纵向整体呈衰减趋势，但在局部位置存在放大现象；（3）下穿盾构隧道振动加速度频响范围基本一致，集中50～250Hz范围内，在31.5～200Hz频段上，三向振动沿隧道断面及隧道纵向均衰减明显；（4）下穿盾构隧道最大主应力沿隧道断面及隧道纵向呈快速衰减趋势，表明市域快线列车振动荷载引起的应力影响范围较小；（5）由参数敏感性分析可知，竖向净距是影响下穿盾构隧道振动响应水平的主要因素。本文研究结果可为类似市域快线交叠线路隧道设计提供参考。

关键词： 高性能金属材料   机械零部件   数值模拟   材料性能优化  

摘要： 高性能金属材料对于机械零部件的制造至关重要,它优良的力学性能,耐蚀性,高温稳定性以及轻量化特性等都是增强机械系统整体性能至关重要的。但目前它的应用还面临着许多挑战,主要表现在加工成本较高,数值模拟的准确性不够,实际应用性能和实验室测试结果之间的差异,材料和设计的匹配性差等。这些问题制约着高性能金属材料的广泛使用,给机械零部件性能及可靠性带来严峻的考验。本项研究采用试验与数值模拟方法对高性能金属材料应用特性进行了系统的分析,揭示了加工与应用过程中存在的核心问题,提出了优化加工技术、完善数值模拟算法,强化实际性能测试及构建材料与设计关联模型的应对措施,以明显提高机械零部件性能与可靠性,降低了制造成本,促进了高性能金属材料在机械零部件制造领域中的广泛使用。

关键词： 高速列车   风阻制动装置   气动特性   数值模拟   横风  

摘要： 我国幅员辽阔且风环境复杂多变，因此研究横风条件下采用风阻制动装置对高速列车气动性能的影响十分重要。为探究高速列车风阻制动装置在小侧滑角横风条件下的制动性能，本文采用基于SST k-ω模型的Reynolds-Averaged NavierStokes(RANS)方法，对小侧滑角工况下3车编组原始高速列车和风阻制动高速列车周围的空气流动特性和气动载荷特性进行了对比分析，并通过风阻制动列车模型风洞试验验证了数值仿真方法的正确性与可靠性。研究结果表明：风阻制动板的开启显著改变了高速列车周围流场分布，诱发了强剪切分离气流，列车尾流低速区域扩大。并且增强了列车头车的正压分布特性和尾车的负压分布特性，风阻制动高速列车头车和尾车的气动阻力分别提升了约213.67%和514.09%，促使列车整体压差阻力明显增加，进而使得整车气动阻力显著提升，与原始高速列车相比整车气动阻力提升了约248.69%，可见风阻制动装置的增阻效果显著。与此同时，在小侧滑角横风与制动板所诱导的分离气流的相互作用下，列车背风侧的流场结构变得更加复杂，表面附面层显著增厚，背风侧空气漩涡尺度也明显变大。相比于原始高速列车，风阻制动装置工作状态下的列车横向稳定性明显降低，3车编组列车的总体侧向力增大约48.54%，但总体气动升力的变化不大，仅降低了约0.37%。

关键词： 半封闭湖泊   水体交换能力   水系连通工程   数值模拟   污染物相对浓度   水体半交换时间  

摘要： 【目的】半封闭湖泊的水体交换主要依赖于入湖河流，容易出现季节性、潮汐性缺水问题。在气候变化和人类活动的双重影响下，半封闭湖泊缺水问题日渐突出，进而引发水质恶化、生态退化等复杂问题，亟待通过有效方式加以改善。【方法】选取龙江塘作为研究对象，建立龙江塘二维水动力-水质数学模型，选取污染物相对浓度和水体半交换时间作为评价指标，对比了现状和水系连通工程建成后龙江塘内水体交换能力。【结果】结果表明：现状条件下，龙江塘污染物相对浓度和水体半交换时间均表现为从南向北递增的趋势，北湖区污染物相对浓度下降最慢，水体半交换时间基本在2周以上；南湖区污染物相对浓度下降最快，水体半交换时间基本在1周以内。连通工程建成后，污染物相对浓度和水体半交换时间变为西部区域大于东部区域，北湖区污染物相对浓度下降速度加快，尤其是靠近1#水系连通工程的东部区域，在计算第2天相对浓度降低至0.17；南湖区污染物相对浓度下降速度在前10天时有所减缓，其中西部区域最为明显，水体半交换时间由6天延长至14天，在20天后污染物相对浓度降低至0.2以内。【结论】结论表明：水系连通工程有助于加速半封闭湖泊污染物相对浓度下降速度，并有效缩短水体半交换时间，但会削弱了原连接通道附近的水动力条件，本研究可为改善类似半封闭湖泊的水环境提供参考。