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关键词： 通气减阻   回转体   VOF方法   多孔介质  

摘要： 为了探究多孔介质通气区域动力学性能对水下航行体减阻率的影响,选用不同的通气区域简化模型并结合VOF模型和标准k-ε湍流模型,描述气、水两相流场和数值模拟通气减阻。计算结果表明:相较于速度入口模型与多孔介质模型,多孔跃层模型的阻力计算结果与试验吻合较好;速度入口模型的阻力误差是由于忽略了非通气工况下多孔介质区域存在的壁面压差阻力,它是由多孔介质材料属性及通气区域中的台阶流动引起的。研究表明:用多孔跃层模型能分析通气区域阻力成分,较准确地模拟该区域流动性能。研究可为后续水下航行体多孔介质通气减阻数值模拟提供参考。

关键词： 数值模拟   h型复合式抗滑结构   阻滑机理   加固效果  

摘要： 我国滑坡灾害频发,h型复合式抗滑结构是大型滑坡处治常用手段之一,为探究其阻滑机理和加固效果,现运用FLAC3D程序模拟设置结构和不设置结构时滑坡岩土体的工作状态,对比分析结果显示:设置h型复合式抗滑结构后,滑坡的稳定安全系数得到了明显提升,由不设置时的1.02增加到了1.31,滑带区域岩土体剪应变增量平均减少程度75%以上、塑性变形区减少近50%,滑体区域岩土体水平位移平均减少程度三分之二以上,加固效果非常显著。表明h型复合式抗滑结构的阻滑机理在于它的设置可以有效降低滑带岩土体的剪切变形程度、减少滑带岩土体塑性变形区的发展程度、缩小滑体岩土体的水平位移,让滑坡的整体稳定得到明显地提升。

关键词： 梭式窑   数值模拟   温度分布   优化设计  

摘要： 梭式窑内的热工过程有化学反应、非等温、气固多相湍流等众多复杂过程,多种因素又相互作用,传统设计是通过很多假设和简单计算进行,已无法满足要求,利用数值模拟技术可以弥补传统设计和计算的不足,通过数值计算、图像显示等方法,可以任意变更系统的结构、参数条件开展研究。针对当前高温梭式窑存在的窑内温差大、能耗高的问题,建立了有效容积为10 m^(3),烧成温度为1800℃的高温梭式窑燃烧数学模型,通过数值模拟研究了炉腔结构、烧嘴布置、空燃比对梭式窑内温度场的影响,发现:梭式窑断面为“扁平”结构,烧嘴上下交错布置且尽可能增加上下垂直距离,根据生产产品不同设置烧成曲线时要分温度段设定合理的空燃比可使窑内温度分布更加均匀。工程实践证明所开发的梭式窑窑内温度均匀,能耗低,产品质量稳定,为高温梭式窑的设计开发提供了指导。

关键词： 钢筋混凝土开洞梁   CFRP加固   承载力   破坏模式   数值模拟  

摘要： 为了满足实际工程中建筑管道安装的需要,常需要在钢筋混凝土梁中开设孔洞。但开洞将导致钢筋混凝土梁受力性能降低。为研究开洞后钢筋混凝土梁的残余受力性能,并探明CFRP加固对于钢筋混凝土开洞梁性能的提升效果,基于已有试验,对钢筋混凝土开洞梁在四点加载作用下进行了受力全过程的数值模拟分析。在验证了数值模型准确性的基础上,针对144个不同开洞尺寸下、有无CFRP加固的钢筋混凝土开洞梁受力性能进行了参数分析,对比研究了钢筋混凝土开洞梁的承载力以及破坏模式。分析结果表明:随着剪跨段矩形洞口尺寸的增加,钢筋混凝土开洞梁破坏模式会逐渐由受弯破坏转变为剪切破坏;随着剪跨段矩形洞口长度或高度的增加,钢筋混凝土开洞梁的承载力近似呈现线性下降的趋势,且CFRP加固与否并不会影响该趋势;通过CFRP加固,钢筋混凝土开洞梁承载力有一定提升,且提升幅度随开洞尺寸的增大而提高。

关键词： PEC柱RC剪力墙   强轴连接   弱轴连接   抗震性能   有限元分析  

摘要： 为研究部分包覆钢-混凝土组合柱钢筋混凝土剪力墙(partially encased composite columns-reinforced concrete shear walls,简称PEC柱RC剪力墙)的抗震性能,设计了2种不同连接形式的PEC柱RC剪力墙进行低周往复加载试验,对其破坏过程、滞回性能、耗能能力、刚度退化与强度退化等抗震性能进行研究。同时,建立了有限元模型对其进行模拟研究,通过试验结果验证了模型的准确性,并分析了不同混凝土强度等级及不同轴压比下PEC柱RC剪力墙的抗震性能。研究结果表明,PEC柱RC剪力墙最终发生剪切破坏,但均具有较高的延性和耗能能力,抗震性能优异,在实际工程应用中PEC柱弱轴连接方式也可以较好地满足抗震性能要求。随着混凝土强度的提升,PEC柱RC剪力墙的承载力有所提高,但延性下降。随着轴压比的增大,PEC柱RC剪力墙的承载力增幅逐渐变小,实际工程设计中宜把轴压比控制在0.4以内。

关键词： 上软下硬地层   土压盾构   数值模拟   土体变形规律   双线施工  

摘要： 上软下硬复合地层作为盾构施工中的特殊地质,同时具有软岩地层稳定性差和硬岩地层强度高的特点。以济南地铁6号线某盾构区间为施工背景,采用FLAC3D基于土体特性建立盾构掘进精细化数值模型,分析了开挖过程中土体变形规律,研究了管片顶部与底部最大主应力和最小主应力变化情况。结果表明:双线隧道掘进后,地表最大沉降量位于各隧道上方地表,并沿两边逐渐减小,地表沉降曲线大致呈“W”形,总体呈对称分布;随着开挖面土岩比例的不断增加,地表变形值逐渐增大,两隧道中心线处地表沉降相比于左右两条总体略小;隧道拱顶处最大主应力与最小主应力随着土岩比的增大而不断减小,拱底处最大主应力与最小主应力随着土岩比的增大而增大。

关键词： 空心锥形基础   组合加载   破坏包络线   数值模拟   承载力  

摘要： 空心锥形基础是一种新型陆地风电基础形式,相比于传统重力式基础,具有钢筋和混凝土用量低、减少基坑开挖产生废渣土等优点。为研究空心锥形基础在组合荷载下的承载特性,通过开展数值模拟,探究基础体积一定时,基础顶板直径与底板直径比对基础组合承载能力和破坏模式的影响。结果表明:当顶板与底板直径比为6时,空心锥形基础竖向极限承载力较同体积重力式圆形基础提高1倍,弯矩极限承载力提高60%。不同组合荷载下,不同直径比的空心锥形基础的破坏包络线可分别用一条曲线描述,提出不同组合荷载的破坏包络线表达式。水平与弯矩组合荷载下,重力式圆形基础和空心锥形基础的破坏包络线呈现明显的非对称性,偏心方向相反。圆形基础在水平与弯矩荷载异向时承载力较高,空心锥形基础在水平和弯矩同向时承载力较高。空心锥形基础有较好组合承载能力,可为超大单机装机容量风机提供保障。

关键词： 曲线柱板式墩   薄壁空心高墩   滑框提模   施工技术   数值模拟   监测控制  

摘要： 文章以浦清高速项目中105m高的超高曲线柱板式薄壁空心墩为工程背景,基于桥址区地址条件复杂,且施工操作空间小的特性,设计了滑框提模系统,并采用Midas有限元软件对不同工况下,该系统的强度、刚度及稳定性进行分析。结果表明,不同状态下滑框提模系统各杆件的强度及变形均满足设计规范要求。介绍模板安装、主墩分节施工、滑框提模施工及横梁托架施工等关键技术,研究温度及风荷载对主墩线形的影响,并提出1整套施工监测控制技术。

关键词： 地基基础工程   地震作用   岩溶地质   输电杆塔基础   数值模拟  

摘要： 为研究地震作用下岩溶地质区域输电杆塔基础动力响应特征和稳定性,采用有限元数值模拟方法研究了不同频谱特性地震波、地震波峰值加速度、溶洞规模以及距杆塔基础不同垂直距离情况下输电杆塔基础加速度响应、沉降、应力及损伤程度的变化情况。结果表明:地震作用下输电杆塔基础顶部加速度响应有明显的放大效应;随着峰值加速度的增加,输电杆塔基础沉降量不断增加;随着溶洞直径的增大,输电杆塔基础沉降的变化趋势符合指数函数分布;溶洞对输电杆塔基础沉降的影响随距离的增大而不断减小,且沉降波动幅度与溶洞距输电杆塔基础垂直距离相关;输电杆塔基础角部相交位置存在应力集中且为震害易损区域,溶洞距杆塔基础垂直距离大于3 m时倾斜度小于5‰,满足沉降限值要求,而当溶洞距杆塔基础垂直距离小于3 m易发生失稳,实际工程设计中应重点关注和防范。研究结果可为地震作用下杆塔基础的稳定性评估以及抗震设计、施工及维护提供参考。

关键词： 镁基储氢材料   吸氢过程   数值模拟  

摘要： 通过深入探讨镁基储氢材料在吸氢过程中的行为,研究了金属氢化物储氢容器在吸氢过程中的关键影响因素。利用COMSOL Multiphysics软件构建了镁基材料储氢容器的几何模型和数学模型,对吸氢过程的不同阶段进行了系统分析,通过数值模拟揭示了温度和压力的变化对金属氢化物吸氢性能的影响规律。研究结果表明,适宜的初始温度与入口压力有助于提升吸氢性能,初始温度为583 K时吸氢性能较好,入口压力在2.5 MPa时吸氢性能较好。此外,研究还通过网格独立性验证和模型验证,确保了模拟结果的准确性。通过对不同参数的分析,不仅深化了对镁基储氢材料吸氢行为的理解,对优化镁基储氢材料在储氢容器中的储氢性能提供了参考,也为储氢系统的设计优化提供了理论支持。