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关键词： 土石坝   宽级配土   渗流分形模型   土石细观结构   填筑质量控制  

摘要： 针对土石坝宽级配土渗流特性难以准确获取的问题,通过对土体骨架-孔隙-细粒土结构进行细观模拟,引入最大单粒孔隙骨料架空判据,提出土体渗流分形模型,计算土石坝宽级配砾质土渗透系数,通过与试验结果对比分析,验证了渗流分形模型的合理性。通过影响因素分析,研究孔隙率、含砾率、颗粒不规则度对渗透系数的影响,分析结果表明,孔隙率是影响渗透系数的直接因素,含砾率和颗粒不规则度增加以改变孔隙率和孔隙分布均匀程度的方式影响渗透系数。基于工程实例,证明渗流分形模型分析结果符合工程实际。根据研究成果对土石坝宽级配砾质土填筑质量控制给出建议。

关键词： 中型水库   改扩建   坝轴线   溢洪道   方案比选  

摘要： 中型水库改扩建工程大坝坝址及坝型选择和溢洪道布置及堰型选取对于整个工程规模、工程效益和运行管理等有着决定性的影响。抱美一中型水库是海南岛重点河流文澜江流域水资源配置枢纽工程,也是海南岛辐射型水系“上蓄中防下泄”流域及区域防洪综合治理规划中重点建设的典型工程。以海南省抱美一中型水库改扩建项目为例,对河流型水库改扩建工程大坝、溢洪道方案选择进行研究分析,可为同类工程设计建设方案比选提供借鉴。

关键词： 流声分解法   完美匹配层   有限体积法   气动声学   数值模拟   OpenFOAM   噪声辐射   噪声衰减  

摘要： 针对无界区域需要高精度的无反射边界问题,本文提出一种基于有限体积法的声场求解方法。将流声分解法中声学扰动变量进行傅里叶变换转换到频域上,引入吸收系数,并利用傅里叶逆变换转为含有完美匹配层的流声分解法控制方程。在OpenFOAM平台采用格心型有限体积法进行离散,用于模拟声场的传播和边界上的无反射,对平面波传播、柱面波传播、四级子噪声传播、脉动球源声传播这几个经典噪声算例进行计算。研究表明:含有完美匹配层的流声分解法能够在过渡区域吸收所有的出射波,得到声学问题数值模拟结果与理论解吻合。与特征无反射边界的方法相比,本文方法能够更有效地减少边界反射。

关键词： 玉树   对流云   数值模拟   云微物理  

摘要： 本文旨在研究青藏高原(以下简称高原)玉树地区对流云的微物理结构和水凝物转化过程,利用中尺度数值预报模式WRF结合2019年夏季在青海玉树地区的观测资料,分析玉树地区夏季一次对流降水过程。结果表明:(1)WRF模拟所得24 h累计降水量与玉树站点观测降水量相近,模拟降水回波的时空分布与Ka毫米波云雷达探测结果基本一致,表明模拟结果可靠。(2)降水云中各相态粒子有明显的垂直分布结构,固态水凝物的大值中心位置均较高,其中云冰的大值中心所处位置最高位于200 hPa附近;液态水凝物的大值中心在500 hPa;水汽的大值中心高度最低位于500 hPa以下,其极大值中心早于其他粒子出现。(3)云的微物理转化过程中,云水对降水的贡献最大,水汽通过凝华形成雪、霰等水凝物,冰相粒子通过聚集、贝杰龙过程、碰连、碰并等过程相互转化形成霰和雪粒子,最终随高度下降,冰相粒子融化后与云水相互结合,加速了云水向雨水的转化。

关键词： 304不锈钢   非熔透点焊   微观组织   力学性能   数值模拟  

摘要： 【目的】文中通过对304不锈钢平板搭接点焊工艺参数的研究,旨在为发动机废气再循环(Exhaust gas recirculation, EGR)阀焊接工艺参数提供参考依据。【方法】采用非熔化极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas,TIG)对304不锈钢进行平板搭接点焊试验。研究了恒定电流为140 A时不同焊接角度(15°~75°)与峰值电流为200 A、基值电流为80 A时不同脉冲频率(5~25Hz)的微观组织和力学性能;使用数值模拟软件与高斯热源模型,研究了恒定电流焊接与脉冲电流焊接的温度场变化。【结果】结果表明,随着焊接角度的增加,焊点宏观尺寸中水平尺寸、熔深与最大拉伸力均逐渐减小,而垂直尺寸与焊脚宽度均先减小后增大;随着脉冲频率的增加,焊脚宽度逐渐收缩而焊接熔深增加较小,最大拉伸力逐渐降低。【结论】合理的参数选择有益于控制焊点的尺寸。通过数值模拟,脉冲电流的温度呈现锯齿状的上升趋势,在各个脉冲周期内温度变化均显示出快热快冷的特点;由于热传导过程的原因,2种焊接方式的焊点中心背面温度变化相较于焊点中心均有一定的滞后性。

关键词： 圆盘涡轮搅拌器   数值模拟   气液机械搅拌反应器   气液两相流   氧传质模型   传质系数  

摘要： 利用数值模拟与实验结合的方法对4种圆盘涡轮搅拌器在300 L气液机械搅拌反应器内气液混合效果进行研究,具体分析各桨叶的通气功率消耗、气相含率以及体积氧传质系数情况。研究结果表明:不同圆盘涡轮搅拌器在通气时搅拌功率差异较大,各搅拌桨叶单位功率气含率由大到小为:不对称抛物线>六箭叶>六弯叶>六直叶。在4种常用的氧传质模型中,渗透模型和滑移速度模型对各桨叶的体积氧传质系数的预测较为准确,单位功率体积氧传质系数由大到小为:不对称抛物线>六箭叶>六弯叶>六直叶。数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性,能为更高效性能搅拌桨叶的优化与开发提供一定的参考价值。

关键词： 大直径PHC管桩   锚桩-承台反力法   现场试验   竖向承载特性   数值模拟  

摘要： 【目的】研究大直径预应力高强混凝土(PHC)管桩在津潍高铁滨海南特大桥区域的承载特性,对比锚桩-承台反力法与传统试验方法在研究大直径PHC管桩承载特性方面的差异,为工程设计与施工提供参考。【方法】采用锚桩-承台反力法进行大直径PHC管桩静载试验,并运用Plaxis有限元软件进行数值模拟分析。【结果】试桩TP1的桩顶荷载-沉降(Q-s)曲线在静载试验中呈现初期线弹性增长、后期急剧增大的特征,极限承载力为10200 kN,约为承载力特征值的2.58倍。数值模拟显示了在不同试验方法下沉降量的变化规律;在数值模拟试验中,桩身轴力分布随深度变化,且不同试验方法下的桩身轴力存在差异;锚桩反力法数值模拟的土层竖向位移云图揭示了试桩、锚桩与土层的相互作用关系;不同桩心距对试桩极限承载力检测有影响。【结论】锚桩-承台反力法具有多方面优点,但也存在不足;锚桩的存在影响试桩承载力检测,当桩心距为6D(D为桩端直径)时,影响可忽略不计;规范计算的大直径PHC管桩承载力趋于保守。研究成果可为铁路桥梁工程管桩基础的设计与施工提供重要参考。

关键词： 铝颗粒燃烧   欧拉–拉格朗日   数值模拟   粒径分布  

摘要： 火箭发动机的推进系统对于高能量释放的燃料有着极高的需求。由于金属颗粒可以在燃烧过程中释放大量热能,因此其在固体火箭推进剂中被广泛应用。铝颗粒群燃烧过程中的颗粒粒径分布,颗粒温度分布,颗粒与气相间速度差,对火箭推进剂的燃烧效率影响很大。本文基于CFD软件,建立了铝颗粒燃烧的数值模拟模型,针对铝颗粒群燃烧过程中的温度分布、速度差及粒径分布进行了分析。研究表明,燃烧初期温度较低,分布均匀,中期局部高温区域增多,后期温度下降并趋于不均匀;速度差在燃烧中期最大,受燃烧释放的热量和气体流动影响;颗粒粒径随燃烧过程逐渐减小,残渣主要以微米级颗粒形式存在。

关键词： 软土地层   新老地下管廊   结构连接   数值模拟  

摘要： 由于老管廊结构已经运营多年,主体结构在严峻的地下环境作用下,承受了长期侵蚀,产生了各种程度的损伤,已经经不起大幅度的扰动。为选择安全经济高效的新老结构连接方法,依托某综合管廊工程,提出了“钻孔桩+门架结构”的既有管廊保护措施连接方法,通过数值模拟分析,研究了各类结构在不同工况下的变形情况。

关键词： 零群速度导波   薄板厚度检测   缺陷深度   激光超声   数值模拟   共振峰幅值  

摘要： 零群速度(ZGV)导波对于薄板厚度的变化非常敏感,在薄板厚度检测方面应用广泛。为了确定零群速度导波对于薄板中缺陷深度的表征能力,通过数值模拟方法模拟零群速度导波同表面缺陷和内部缺陷的相互作用,分析零群速度导波共振峰幅值、频率与缺陷深度之间的关系。结果表明:零群速度导波共振峰幅值的大小可以表征表面缺陷深度,共振峰幅值与表面缺陷深度之间呈现非线性关系;内部缺陷深度可根据零群速度导波共振峰频率表征,处于较高模态中的零群速度导波对内部缺陷深度的表征结果与实际深度之间呈现良好的线性关系。