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关键词： 6061铝合金型材   挤压模具   数值模拟   优化设计  

摘要： 针对L型多腔6061铝合金型材在生产过程中出现的筋板拉裂缺陷,采用Inspire Extrude有限元模拟软件,对该类型材挤出全过程进行数值模拟,综合分析了模具出口型材截面的温度分布、流速分布及模具变形等,发现型材截面流速不均是造成型材拉伤的主要原因。通过调整引流槽、阻流块等措施,显著改善了型材挤压流速的均匀性,避免了型材筋板拉裂缺陷,提高了型材成形质量。

关键词： 液态金属   射流冲击   流动传热特性   数值模拟  

摘要： 高热流密度的散热问题一直备受瞩目。本文提出了液态金属射流冲击冷却的散热方案,以期实现对高热流密度表面的高效散热。以Ga_(68)ln_(20)Sn_(12)和Na_(22)K_(78)为工质,进行液态金属射流冲击传热的数值模拟研究,并与水射流进行对比,改变射距和入口流速,探索二者对液态金属射流传热性能的影响。结果表明,在相同工况下,Na_(22)K_(78)射流的平均换热系数约为水射流的3.7倍,Ga_(68)ln_(20)Sn_(12)射流的平均换热系数约为水射流的6倍;当射距小于2倍射流孔径时,传热性能最优,在射流核心区范围内改变射距对传热性能影响较小,但超过核心区范围持续增大射距将不利于传热;入口流速对传热性能有显著影响,增加流速可以强化传热,但强化效果会逐渐减弱。本文的研究结果对高热流密度散热研究具有参考价值。

关键词： 超临界二氧化碳锅炉   传热   实验测量   数值模拟  

摘要： 超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环发电技术具有更好的灵活性,在火力发电领域替代蒸汽发电技术对构建新型电力系统、建设现代能源体系、实现“双碳”目标具有重要战略意义。针对超临界二氧化碳锅炉(S-CO_(2))实际运行范围内的传热特性进行了数值模拟和实验研究,分析了工质物性参数对传热性能的影响规律。结果表明:在相同的流量条件下,CO_(2)传热系数随导热系数的减小而降低,这是因为流体边界层热阻随导热系数降低而增大;在相同的导热系数条件下,CO_(2)传热系数随Re的增大而增大,这是因为当Re增大时,流体边界层变薄,边界层热阻降低;在管内CO_(2)工质压力为3~30 MPa,焓值为500~1150 kJ/kg,工质Re为1.1×10^(5)~2.1×10^(6)条件下,拟合得出考虑边界层物性修正的传热和阻力系数关联式,其平均偏差为3.33%,表明其具有较高精度。研究结果为后续S-CO_(2)锅炉的设计和研究奠定了基础。

关键词： 冬季道路桥梁工程   路基施工控制   养护技术   数值模拟  

摘要： 在冬季,低温、多风、积雪等恶劣气候条件为道路桥梁工程路基施工带来了诸多挑战,严重影响施工进程。例如,气温急剧下降时,土壤中的水分冻结形成冰晶体,改变土壤物理性质,使其坚硬如石。低温环境下,混凝土水化反应速度减缓,强度增长缓慢,凝结时间延长,且内部水分结冰膨胀易破坏结构,本文针对冬季路基施工中土壤冻结、混凝土性能变化等问题,从材料预热、机械设备防寒保暖、施工场地清理等方面阐述施工前准备工作,探讨路基填料选择、填筑厚度控制、压实工艺优化、混凝土浇筑与养护、施工环境监控等施工控制要点,以及防风养护、除雪除冰等养护技术,以期为冬季道路桥梁工程路基施工与养护提供参考,保障道路桥梁在严寒环境下的安全可靠运行。

关键词： 直流电弧等离子体   数值模拟   射流特性   层流模型  

摘要： 数值模拟由于低成本的特点成为研究等离子直流电弧内部射流特性的有效工具。文章通过数值模拟的方法研究了等离子发生器在不同气体工况下电弧的射流特性。研究显示层流等离子内部的温度分布以及速度分布与工作气体物性参数有着极大的关系,在电流为75 A,工作气体流量为3 g/s的条件下弧室内氩气的温度最高,氢气的温度最低;而在阳极以外的大部分区域氧气的温度最大、氮气次之、然后是氩气,氮气和氢气在阳极以外区域出现电弧未充分形成现象;几种的气体温度分布在弧室内均呈现U型分布,轴线上速度都是在弧室内增加,弧室外减小。文章从气体物性参数的角度分析了直流电弧等离子体的射流特性,为直流电弧等离子体发生器的研究以及在不同场景下的实际应用提供了极其重要的指导作用。

关键词： 抗滑桩   加固设计   数值模拟  

摘要： 以重庆市某潜在滑坡为研究对象,开展抗滑技术加固滑坡体的可行性研究,利用ABAQUS有限元数值模拟的方法,对加固后天然、地震工况下的桩土稳定性和变形情况进行了数值模拟研究。结果表明:(1)内摩擦角对滑坡的稳定性影响比粘聚力对变形体的稳定性影响大。(2)在天然工况下,滑坡体的应力变形均较小,满足要求;抗滑桩的最大应力值为934 kPa,最大水平位移为4.1 mm,桩身的最大剪力和弯矩位于滑带处,最大的剪力值为525.9 kN,最大弯矩值为1120 kN·m。(3)在地震荷载作用下,滑坡体和抗滑桩的应力变形均大于震前。震后滑坡体最大水平位移为11.9 mm;震后抗滑桩的最大应力为1835 kPa,最大水平位移为10.11 mm,远大于震前,桩身的剪力最大值为701 kN,弯矩最大值为1203 kN·m。

关键词： 地铁车站   盾构   施工方案   数值模拟   沉降规律   受力变化  

摘要： 盾构隧道下穿既有地铁车站施工对地层的扰动会对既有车站产生影响。为最大限度地降低施工风险,保证既有站的安全与正常运营,需要开展相关研究。利用midas GTS NX有限元数值模拟软件,以石家庄市城市轨道交通4号线一期工程四工区项目为研究背景,按照接收端地层加固、左线盾构施工、右线盾构施工的顺序,建立三维有限元模型。预测施工过程既有站主体结构的变形规律和内力变化,分析计算盾构隧道近距离下穿施工过程对既有地铁车站的影响。将预测结果与实际施工监测数据进行对比,验证该模型计算结果的准确性与可行性。研究成果为应对隧道近距离下穿既有站施工引起的沉降变形提供理论依据,对指导施工、保证施工安全具有借鉴意义。

关键词： 空化流动噪声   通气方法   螺旋桨空化   数值模拟  

摘要： 空化作为绕螺旋桨流动中最主要的噪声源之一,会显著增大远场辐射噪声,带来诸多不利影响。目前有关螺旋桨空化噪声控制策略的研究不足,其控制机理尚不明晰。该文基于大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和可渗透的Ffowcs Williams-Hawkings(Porous Ffowcs Williams-Hawkings,PFW-H)方程远场解相结合的方法,对PPTC(Potsdam Propeller Test Case)螺旋桨空化流场和声场开展了高精度仿真,应用一种通气方法控制螺旋桨空化及噪声,并对控制方法的效果和机理开展较为系统的讨论,模拟的水动力场结果和试验数据吻合较好。研究发现:在片空化的产生位置通气可显著改变叶片表面空化的演变过程,抑制片空化的产生和发展,显著削弱叶片表面空化体积脉动的幅度和周期性特征,使得主频蒸汽体积演化噪声显著减小,空化总噪声得到有效抑制;在梢涡空化的产生位置通气虽可抑制梢涡空化的发展,削弱梢涡空化的体积,但也增强了梢涡空化体积周期性脉动幅度,加剧了梢涡空化体积回弹,从而增大了主频和较高频率的噪声。

关键词： 瓦斯隧道   数值模拟   瓦斯通风   运移规律  

摘要： 【目的】探究煤层气与浅层天然气复合型瓦斯铁路隧道施工期间的通风和瓦斯运移规律。【方法】以实际工程为例,利用FLUENT数值模拟软件进行瞬态分析,研究通风对瓦斯浓度的影响。【结果】研究表明:(1)通风20 min后,隧道内流场基本稳定,隧道内的风速均大于0.25 m/s,符合施工通风要求;(2)通风稳定状态下,越靠近掌子面的区域风速和瓦斯浓度波动幅度越大;(3)通风流场稳定后,掌子面墙顶、拱脚、墙角处瓦斯积聚难以排出。【结论】经过分析可知,通风风速为14.54 m/s满足隧道通风要求,应在回风侧中对容易发生瓦斯积聚的区域做好瓦斯检测和局部通风。

关键词： 密封结构   封严性能   轴承腔两相流   间隙锥度   滑油   泄漏流量   非稳态数值模拟   航空发动机  

摘要： 航空发动机轴承腔密封结构受温差、压差及制造工艺的影响,密封件会产生锥度使密封间隙形式发生改变。为研究密封间隙锥度对轴承腔两相流流场结构及封严性能的影响,建立了不同间隙锥度的数值求解模型,并通过数值方法研究了不同锥度对轴承腔封严性能的影响规律。结果表明:常规轴承腔及封严腔中滑油表现为贴壁流动的特点,封严气体经过密封腔后主要集中在轴承腔内表面。总体上密封间隙锥度f>1方案的封严效果优于f<1方案的,其中在f=1.2时封严效果最佳;在f<1时,锥面形成的离心抑油作用能够抑制密封间隙滑油的泄漏流量,在f增大时封严效果先增强后减弱,在f=0.77时封严效果最佳;在f>1时,锥面形成的渐缩密封间隙诱发射流作用能够显著抑制滑油泄漏,随着f的增大封严效果先增强后减弱,在f=1.2时滑油未发生泄漏,在f>1.2后封严效果减弱。