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关键词： 弯月面卷渣   卷渣速率   多相流动   数值模拟   板坯连铸  

摘要： 连铸过程结晶器内保护渣的卷入是连铸坯大颗粒夹杂物的主要来源之一,也是造成连铸坯表面质量缺陷的重要原因。本研究基于某钢厂断面为1300 mm×230 mm的板坯连铸结晶器,建立了耦合大涡模拟湍流模型、VOF多相流模型和离散相模型的三维数值模型,研究了结晶器内钢液-渣相-空气相-氩气瞬态多相流动行为。并且通过用户自定义子程序定量预测了弯月面卷渣的发生以及卷入渣滴在结晶器内尺寸、个数以及空间位置随时间的变化。结果表明,在当前1.4 m/min拉速、160 mm水口浸入深度和6 L/min吹氩流量(塞棒加上水口)下流态为典型的双环流流态,钢液射流与氩气泡之间的相互作用使得结晶器内氩气泡的空间分布呈现扇形分布。弯月面净卷渣速率为0.00524 kg/s,且卷渣主要发生在结晶器宽度1/4及距水口中心结晶器宽度方向130 mm附近,分别由上环流对弯月面的剪切作用和水口附近复杂流动造成的漩涡引起。结晶器内卷入渣滴的个数呈现瞬态变化,大部分卷入渣滴的直径在2~5 mm之间,密度的差异使得大部分卷入的渣滴最终会重新上浮至渣层。

关键词： 圆筒形透空堤   OpenFOAM   数值模拟   消浪性能  

摘要： 本文基于圆筒形透空式防波堤,通过开源软件OpenFOAM建立三维数值模拟水槽,在圆筒内部设置不同类型的内隔板,研究了内隔板的板长和开孔率对结构消浪性能的影响,并对两种工况进行了对比分析。结果表明,内隔板板长和开孔率均对消浪效果有影响,其中当内隔板板长为18cm时,圆筒形透空堤的消浪性能最佳;而当内隔板开孔率为17.5%时,圆筒形透空堤则展现出更优越且更稳定的消浪效果。

关键词： 山皮土   一级公路   路基填筑   适用性分析   数值模拟  

摘要： 为分析山皮土在天津地区一级公路路基填筑工程的适用性,对天津地区山皮土的路基施工要求进行了分析。以该地区一级公路常用路基结构为对照组,通过Midas GTX NX软件建立了路面结构计算模型,定义了原始路面、山皮土填筑路基上基层+级配碎石填筑路基下基层、水泥稳定碎石填筑路基上基层+山皮土填筑路基下基层、山皮土填筑整体路基4种计算工况,对山皮土的填筑效果进行分析。研究结果表明,山皮土用于路基填筑的效果优于级配碎石,采用水泥稳定碎石填筑上基层,山皮土填筑下基层的填筑及采用山皮土进行整体路基填筑的效果较好,可为类似的工程提供参考。

关键词： 大兴庄水库   溢洪道   前置尾坎   模型试验  

摘要： 为研究大兴庄水库二期工程溢洪道增设前置尾坎下其体型设计对溢洪道泄流水力特性影响,设计开展了水工模型试验对比,基于试验结果进行了体型方案优化。试验结果表明,泄流量对流速水平变化趋势主导影响作用高于前置尾坎体型参数,但控制尾坎体型参数有助于抑制泄流段非稳定流体产生,可以减弱动水势能。前置尾坎体型参数大小会改变溢洪道断面上压强变化趋势,在尾坎边长5~9.5 mm时,尾坎体型无法有效覆盖阶梯淹没面,导致压强出现二次递减段;当尾坎边长增大时,压强水平并不是持续递减,而是在边长11 mm后递增。增大尾坎体型参数,消能池内紊动能减少,消能率也愈高,但消能率在边长11~15 mm时稳定在58%。结合模型试验结果,认为前置尾坎边长11 mm是最适宜方案。研究成果可对溢洪道前置尾坎设计优化及模型试验监测数据分析提供参考。

关键词： 土岩组合基坑   地铁结构   数值模拟   围护桩侧移   地表沉降  

摘要： 以土岩组合基坑临近地铁结构施工工程为背景,采用midas/GTS软件建立三维有限元模型,分析基坑施工对围护桩侧移、坑外地表沉降、地铁结构位移及内力的影响规律。结果表明,(1)考虑第一道支撑拆除工况,围护桩最大侧移发生在靠近地表位置,在坑底嵌固位置形成反弯点,围护桩总体向基坑内侧位移,对周围环境保护不利。(2)坑外地表沉降以基坑降水引起的固结沉降为主,基坑开挖等引起的沉降较小,沉降量在距离基坑边约一倍基坑深度位置处达到最大值。(3)地铁结构位移及内力最大值均出现在基坑降水工况下,地铁结构位移、裂缝宽度、截面承载能力等满足规范控制要求。

关键词： 圆柱面网壳   进风口   风荷载   桁架   数值模拟  

摘要： 为明确敞开式圆柱面网壳端部杆件弯曲破坏的力学机理,强化网壳结构稳定性,通过对其周边流场和气压的变化进行模拟分析,研究敞开式入口对网壳内外表面风压的影响规律及其主要影响范围,通过对网壳桁架施加进风口典型风荷载,并结合案例对比,研究杆件内力分布的特性及其影响因素。研究结果表明:在西北风荷载作用下,南北向布置的网壳最不利受力状态始终出现在进风口位置,且该位置东侧部分网壳承受的风荷载远比直接迎风的西侧部分的高,网壳顶棚西侧部分还存在局部的逆向风荷载,进风口两侧的高幅值表面风压在棚内进深20 m范围内快速衰减,引起的端部杆件轴力达到了中间部位杆件轴力的3.45倍以上。北风对网壳进风口位置的影响可以忽略,西风对网壳施加的荷载亦不高,对应的杆件轴力尚未达到30°~60°西北风的50%。桁架杆件的轴力分配受变截面设计的影响小,各杆件轴力变化幅度均低于2%,但对应的最大应力由网壳东、西侧部分向顶棚位置转移,进而导致顶部杆件压杆失稳。

关键词： 磨损   数值模拟   超临界锅炉   尾部受热面   计算流体力学  

摘要： 【目的】为精确模拟燃煤锅炉尾部低温再热器和省煤器的受热面磨损情况,延长锅炉寿命,提高锅炉的安全运行水平,【方法】本文以某600 MW超临界燃煤锅炉为研究对象,提出一种锅炉本体热态燃烧模拟与尾部受热面磨损模拟进行单向耦合,前者作为后者的计算边界条件,旨在模拟锅炉尾部受热面磨损情况的新型数值计算方法。【结果】研究表明,低温再热器的平均磨损率为3.05×10^(-8) kg/(m^(2)·s),然而局部最大磨损率为1.54×10^(-6) kg/(m^(2)·s);省煤器的磨损率更高,平均值可达6.65×10^(-8) kg/(m^(2)·s),局部最大磨损率为3.93×10^(-6) kg/(m^(2)·s);低温再热器和省煤器的第一排的迎风面磨损较为严重,且分布均匀,第2~4排换热管的磨损最轻微,第5排之后换热管侧面产生了点状分布的不规律磨损现象,局部磨损率超过了第1排,以切削磨损为主。当锅炉负荷增加时,烟气速度增加,受热面的磨损率呈现指数增大趋势。当负荷降低至50%时,磨损率仅为满负荷时的1/10左右。当煤质灰分含量由10%提高至20%时,磨损率呈线性增加趋势,但灰含量进一步增加时,磨损率增加的速度变缓。煤粉颗粒越粗,燃烧产生的飞灰粒径越大,对管壁的冲击磨损越大。【结论】建议对锅炉尾部受热面第一排换热管进行重点防护。当煤质灰份含量较高时,应避免锅炉长期高负荷运行,并适当提高煤粉细度。

关键词： 煤层气   瓦斯抽采   孔腔-孔喉结构   逾渗   相对渗透率   水-气域分布   分形维数  

摘要： 为了探究煤体注过热水时水-气域分布对水气相对渗透率的影响,在分形理论的基础上,建立了二维孔腔-孔喉模型,以水气动态平衡方程为判断条件,进行渗流计算;推导了腔喉网络水气平衡控制方程,明确了煤层注热和排水采气过程中水-气域的分布规律,最终得到注水压力、分形维数、温度与相对渗透率的关系。研究结果表明:在恒温注水过程中,随着注水压力的升高,气腔不断被水占据,水的饱和度不断上升,水的相对渗透率显著上升,注水压力与水的相对渗透率呈正相关关系;在恒压升温排水过程中,游离态甲烷增多使得模型中气体孔腔压力升高,克服毛细管力将水排出;温度越高,水腔被气腔占据,气域分布越广,在发生逾渗转变时,气的相对渗透率急剧增大,与温度呈正相关关系,有利于水的排出。

关键词： 盾构施工   下穿铁路   路基沉降   数值模拟  

摘要： 盾构下穿铁路施工时,会对土体产生一定扰动,造成铁路路基沉降,影响列车的安全运行。为探究砂土地层双线隧道开挖对铁路股道的变形沉降规律,以南京地铁11号线工程为例,基于Abaqus有限元软件,建立了隧道股道群一体化三维模型,分析施工过程中股道路基沉降影响规律,开展掘进参数敏感性分析,并对加固方案进行对比分析。结果表明:股道群典型股道交5#路基中心最大沉降位于双线隧道中心,最大沉降值为6.1 mm,大于控制值;对隧道进行深孔加固,当径向加固范围为2 m左右时,路基最大沉降值符合控制标准;掌子面压力和注浆压力是影响路基沉降的关键因素,适当的掌子面压力和注浆压力能够有效控制路基沉降变形。

关键词： 钾盐矿   充填采矿法   采场稳定性   回采效率   数值模拟  

摘要： 老挝钾盐矿主要为固体矿床,开采过程中采场的稳定性对于实现矿石的安全高效开采具有至关重要的意义,选择合理的充填采场参数可有效提升采场的回采效率及安全性。结合老挝某钾盐矿实际工程地质条件,对两组不同的采场结构参数进行数值计算,分析采场应力变化规律及塑性区破坏特征,并结合实际情况对两种采矿方法的回采效率进行分析。结果表明:(1)进行一步骤回采时,采场内的矿柱发生X形应力集中现象,随着开采的进行,应力逐渐转移至采场两端的端部矿柱,端部矿柱应力水平大幅升高,两端矿柱靠近采场上角处应力水平最高,需加强支护,采场内的矿柱主要以剪切破坏为主;(2)采矿方法一和采矿方法二条件下的采场应力变化规律及采场矿柱破坏特征基本一致,而采矿方法二的采场回采效率较采矿方法一更高,因此,推荐采用采矿方法二进行回采。