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关键词： 数值模拟   送风量   气流组织   布风器  

摘要： 针对优化船舶舱室空调环境及气流组织以提升船员居住环境舒适性及工作效率的需求,基于CFD数值模拟方法建立高级海员居住舱室空调环境模拟模型,探讨送风风量和送风形式对舱内气流组织和空调环境热舒适性的影响,并验证布风器送风在冬季工况的可行性。结果表明,在采用100%风量送风的工况下,空调系统提供的冷量明显高于负荷需求,导致舱内风速偏高、温度偏低,而当舱内送风量减半时,能将室内温度和风速都控制在合理的范围内,在节约能源的同时保证了热舒适性。相比于空调器直接送风,布风器送风能消除风口下游区域高风速引起的吹风感和不舒适感,气流组织更均匀,在夏季或冬季工况中均能使室内维持很好的空调环境舒适性。进行船舶舱室空调系统设计时,首先应考虑与舱内需求冷量的匹配性,其次采用布风器送风也能提升舱室舒适性。

关键词： 风能   水平轴风力机   叶片数目   启动性能   气动效率   数值模拟  

摘要： 叶片数目是风力机气动设计的重要参数之一。基于角动量定理和数值仿真,以风速6m/s为例,探究了转动惯量、摩擦力矩和叶片数目对风力机启动性能的影响。研究结果表明,在考虑风力机实际的转动惯量条件下,假设不同叶片数目的风力机摩擦力矩相同,随着设定摩擦力矩值的增大,从3叶片增加至5叶片时的启动时间降幅从20%增至53%,稳定转速差值逐渐减小,最后5叶片风力机的稳定转速大于3叶片;按叶片数目比例选取摩擦力矩,启动时间降幅从21%增至47%,稳定转速降幅从4.8%减至3.6%。通过数值仿真分析了不同叶片数目的小型水平轴风力机气动效率和流场特性,研究结果表明,在风速12m/s下,6叶片风力机气动效率最高,功率系数峰值达0.465,相较于1叶片风力机提高了258%。随着叶片数目的增多,临近风力机前方的合速度减小,叶片表面压差降低,使得风力机单个叶片功率系数逐渐降低。

关键词： 钢箱梁   拼装技术   数值模拟   施工控制  

摘要： 本次研究旨在通过对高速铁路桥梁施工中大跨钢箱梁拼装技术的仿真分析,探究钢箱梁在施工期的力学行为、稳定性和施工控制措施执行效果。采用数值模拟的方法对钢箱梁在吊装、拼装、合龙及张拉等阶段的应力、位移、温度变化及动力响应等进行研究与分析。模拟结果表明,应力与位移随施工阶段进行而逐渐增加,张拉阶段应力最大值为200 MPa,位移为30 mm。现场监测数据证明模拟结果可靠,吊装阶段应力为120MPa、位移为15 mm、动态响应幅值为5 mm。经过深入研究,发现通过实施精确的施工控制手段,如精确的监测、温度控制和动态响应管理,可以确保施工的质量和安全性,从而保障桥梁结构的稳固性,为以后同类项目建设提供技术支持与数据参考。

关键词： 施工栈桥   浮箱式基础   数值模拟   势流理论   水动力特性  

摘要： 为解决深水环境下传统施工栈桥无法满足工程需要的问题,结合传统施工栈桥和浮桥的特点,设计出了一种适合深水环境的新型施工栈桥形式—悬浮施工栈桥。针对悬浮施工栈桥的力学性能及其水动力特性,通过数值模拟对栈桥进行静力分析研究结构的稳固性,进一步基于势流理论,采用水动力分析软件AQWA对栈桥开展数值模拟,研究基础潜深、波浪频率、波浪入射角度对悬浮施工栈桥六自由度RAO的影响。结果表明:在浮箱基础中设置隔板能有效提高悬浮施工栈桥的稳固性,另外最不利荷载作用下栈桥最大位移为34.7 mm,小于临时施工栈桥最大容许变形值;悬浮施工栈桥的垂荡RAO受波浪入射角度影响很小,纵摇RAO受浮箱基础潜深的影响最大,浮箱基础潜深选在7 m较为适宜。

关键词： 盾构隧道   地表沉降   有限元分析   数值模拟   Tie约束模型  

摘要： 针对泥水盾构开挖越江隧道时经过粉细砂地层易产生较大地表沉降的问题,结合武汉市轨道交通12号线越江隧道工程,建立三维有限元模型进行数值模拟,并引入衬砌与土体刚性连接的Tie约束模型模拟盾构工程实际情况,计算分步开挖下的地表横向截面沉降结果,与实际监测沉降数据进行对比。结果表明,盾构隧道开挖边线范围内沉降最多,且在隧道开挖隧道轴线正上方出现最大地表沉降,而tie约束计算结果与普通接触约束计算结果相比与实际监测地表沉降结果更相符。

关键词： 铸态钛合金   本构模型   有限变形理论   数值模拟  

摘要： 本研究开展了铸态Ti-6554合金在变形温度为950~1150℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)下的热压缩试验,并依据流动曲线,基于有限变形理论,建立了精确描述钛合金热变形的弹黏塑性本构模型。流动曲线中所显示的钛合金在热变形过程中的流动软化、稳态流动、加工硬化、不连续屈服与绝热温升等流动行为是使用应变修正的一维线性回归Arrhenius方程捕获的。此外,开发了该本构模型的有限元子程序,模拟了不同应变速率和变形温度下样品的热压缩过程,试验与预测结果吻合较好,证明所建立的本构模型能够精确捕捉钛合金热变形时的复杂流动特征。

关键词： 回转窑-矿热炉工艺(RKEF)   烟气回收   混合燃烧   NOx排放   燃烧器   数值模拟  

摘要： 为了解决矿热炉冶炼过程中存在排放大量高温烟气造成能源浪费、环境污染的问题,提出回收矿热炉烟气中CO等可燃成分作为回转窑辅助燃料的工艺,并设计了一款新型5通道燃烧器,以此实现回转窑内煤粉-烟气燃料的混合燃烧,利用CFD(Computational Fluid Dynamics)理论,建立了煤粉-烟气混合燃烧的数学模型,数值模拟了回转窑中气固两相燃料混合燃烧的过程,分析了气固两相燃料不同混合比时,回转窑内温度场、燃烧特性(组分场)以及NO_(x) 的变化情况。结果表明:回转窑内存在内外循环区,可加速燃料与空气的混合,提高窑内换热量。烟气燃料的加入有助于改善煤粉的燃烧特性,当烟气燃料发热量占总发热量的比值由20%增至40%,窑内温度场均呈现轴对称分布,黑火头的长度逐渐由4.51 m减小至2.32 m,火焰峰值温度逐渐降低,挥发分的燃烧速率逐渐由4.21 mol/(m^(3)·s)提高至7.33 mol/(m^(3)·s),炉窑出口处NOx的质量浓度逐渐降低,由1 013 mg/m^(3)下降至677 mg/m^(3)。当烟气燃料发热量占总发热量的比值由20%增至30%时,火焰形状由“球团状”逐渐变长变窄,煤粉的燃烧位置由X=4.68 m前移至X=2.26 m,回转窑焙烧带长度由18.50 m增至20.50 m。但随着烟气燃料发热量占总发热量的比值由30%增至40%时,火焰形状逐渐向“棒槌状”转变,煤粉的燃烧位置无明显变化,焙烧带长度由20.50 m降至16.43 m。综合分析焙烧带长度、燃料燃烧等特性,确定当烟气燃料发热量占总发热量的比值为30%时为最佳掺混比。

关键词： 大方坯连铸   拉速   过热度   水口内直径   模拟   偏析  

摘要： 为了准确模拟结晶器内的传输行为,基于国内某钢厂弧形连铸机大方坯生产,考虑了连铸坯在结晶器下半段及二冷区的弯曲,建立了包括结晶器区、二冷1区和二冷2区的三维弧形连铸模型,研究了拉速、过热度和水口内直径对结晶器内流动、传热、凝固以及偏析等传输行为的影响规律。随着拉速从1.1 m/min增大至1.5 m/min,结晶器内钢液流速显著增加,结晶器出口处的凝固坯壳厚度从15.0 mm降低至11.0 mm,连铸坯皮下负偏析带的最低碳质量分数从0.117%增加至0.119%。随着过热度从10 K增加至50 K,结晶器内钢液流速基本不变,结晶器出口处的凝固坯壳厚度从13.1 mm降低至10.0 mm。连铸坯皮下负偏析带的最低碳质量分数从0.120%降低至0.117%。随着水口内直径从30 mm增加至40 mm,结晶器内钢液流速逐渐降低,结晶器出口处的凝固坯壳厚度从10.9 mm降低至10.2 mm,连铸坯皮下负偏析带的最低碳质量分数从0.119%降低至0.118%。适当增大拉速、降低过热度、使用较细的水口,既可以满足结晶器出口处具有一定的凝固坯壳,又可以改善连铸坯皮下负偏析。

关键词： 金属结构   自定心   连梁   形状记忆合金   抗震性能   震后可修复性  

摘要： 针对可更换连梁中的损伤部件在强震后由于残余位移过大而无法拆卸和更换的问题,提出一种基于形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)杆的新型自定心连梁(self-centering coupling beam,SCCB)。首先,设计并测试了一种新型自定心摩擦阻尼器,研究其力学性能;其次,对同一SCCB试件进行了低周往复加载试验,探究了加载速率对其滞回性能的影响;最后,建立SCCB的有限元模型并进行参数化分析。结果表明:SCCB的滞回特性呈典型“旗帜”型,摩擦力为10 kN时,加载速率从1 mm/min提升到10 mm/min,滞回环面积减小了34.45%;增大SMA棒直径可以提高SCCB的刚度、承载力及耗能,并减少残余位移;增大SMA棒预拉力可以提高刚度和承载力,对耗能影响较小。SCCB有效提高了结构在强震后对残余位移的适应能力,为可更换连梁的设计提供了参考。

关键词： 软土   高速公路   改扩建工程   固结沉降   数值模拟  

摘要： 地基沉降的计算问题是软土地区高速公路改扩建工程的难点。建立两种数值模型:一是考虑新老路基相互作用的高速公路改扩建工程模型,二是天然地基上新路基等效荷载固结沉降模型,对比研究软土地区高速公路改扩建的地基沉降特征和新老路基相互作用。模拟结果表明:在老路基坡脚外侧,模型Ⅱ新路基引起的沉降为模型Ⅰ的180%,说明老路基对地基起到加固效应;模型Ⅰ新路基引起的沉降在道路中线处为最大沉降值的67%,而模型Ⅱ新路基荷载引起的沉降在道路中线处已接近零,说明老路基对新路基扩建起到约束效应。将老路基对地基的加固效应和约束效应概括为新老路基相互作用系数,确定新老路基相互作用系数的取值范围。对新路基在天然地基上的沉降计算值进行修改,提出考虑新老路基相互作用的软土地区高速公路改扩建地基沉降计算方法及差异沉降预测方法。