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关键词： 水工结构   Revit二次开发   C#   水闸   基底应力计算  

摘要： Revit三维建模功能强大,是工程三维设计常用的软件之一,但由于其缺乏计算功能,无法对所设计的结构进行强度和稳定复核。依据水闸闸室基底应力理论力学算法,通过Revit提供的API,使用Visual Studio 2022集成开发环境和C#编程语言,开发了计算水闸三维模型闸室基底应力的插件,实现了在Revit中获取三维模型数据、通过理论力学算法进行水闸闸室基底应力计算的目标,弥补了Revit构建水工结构三维模型无法计算的欠缺与不足。使用该插件,对水闸工程实例进行闸室基底应力的计算,大大提高了设计效率。

关键词： 平面闸门   面板测点压力   梁格应力   动水压力   动网格技术   物理试验   数值模拟  

摘要： 为了深入研究潜孔式平面闸门在流固耦合作用下的动水闭门过程,选取了某水电站进水口平面闸门作为研究对象,建立了详细的流体区域和闸门模型。通过使用ANSYS Fluent中的RNG k-ε湍流模型、VOF(流体体积)模型及动网格技术,进行了数值模拟分析,并将模拟结果与物理试验数据进行了对比,以分析平面闸门的受力及变形情况。结果表明:通过与物理模型试验中的测点压强和流场分布对比,验证了数值模拟技术的准确性和可靠性;在闸门关闭过程中,面板上的最大等效应力逐渐增大,尤其是在主横梁上翼缘靠近闸门中部的位置应力集中显著,而下翼缘由于几乎不受水压力影响,应力相对较小;平面闸门的整体最大位移集中在底缘处,并随着闸门关闭过程逐渐增大。

关键词： 岩充组合体   动静组合   破坏形态   损伤特征  

摘要： 为研究含倾角岩石-充填体(岩充)组合体在一维动静组合加载作用下的力学响应特征,借助有限元软件LS-DYNA对由花岗岩单体和充填体单体黏结而成的组合体进行冲击压缩试验,分析不同界面倾角(0°、15°、30°、45°)岩充组合体在不同冲击速度(6、7、8、9 m/s)和不同轴压(0、0.58、1.16、1.74 MPa)下的破坏形态和损伤特征,并基于弹性波理论探讨应力波在不同界面倾角岩充组合体中的透反射规律。研究结果表明:岩充组合体的失稳破坏主要集中于充填体部分;在同一冲击速度和轴压作用下,随着界面倾角增加,裂纹萌生区域逐渐由充填体端部转移到临近界面的充填体端部一侧,其主要破坏模式也由张拉破坏向剪切破坏进行转变;应力波的传播规律与界面倾角密切相关,当界面倾角由0°增至45°时,应力波的透射系数呈下降的变化趋势;以充填体失效单元数量占比量化表征岩充组合体的损伤特征,发现组合体的损伤程度与界面倾角呈负相关关系,与冲击速度和轴压呈正相关关系。

关键词： 扇形中深孔爆破   爆破漏斗试验   孔网参数   孔底距   数值模拟  

摘要： 地下金属矿山扇形中深孔爆破后易出现矿岩顶板垮落、悬顶及大块率高等问题,具有一定的安全隐患,且二次破碎成本较高。为保证爆破块度均匀及爆破作业面的安全,非常有必要对扇形中深孔爆破孔网参数进行优化研究。针对俄罗斯某矿炮孔直径为89 mm的扇形中深孔爆破,通过分析爆破漏斗试验结果,得出孔网参数的合理范围:孔底距2.8~3.2 m,排距2.3~2.5 m。随后采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对不同孔底距的爆破模型进行计算分析,得出最优孔底距为2.6~2.8 m。采用优化后的孔网参数进行现场工业试验,爆破后采场爆破块度均匀,顶板稳定性较好,整体爆破效果良好。

关键词： 燃气透平机组   通风散热   数值模拟   场协同原理   优化设计  

摘要： 为保证燃气透平机组安全稳定运行,掌握主机箱体通风系统的换热机制,开展了燃气透平机组主机箱体通风散热研究。基于场协同原理,对主机箱体内部流场、温度场和关键设备的散热性能进行分析,并提出加装导流装置的优化方案。结果表明,主机箱体内高温区域体积占比达到7.6%,主要集中在燃气轮机轴部件附近,该部件为主机箱体内主要热源,外表面平均温度高达86.94℃;加装50°导流装置后,主机箱体高温区域体积占比减至5.1%,燃气轮机轴外表面平均温度降至81.98℃,散热效果得到显著提升。

关键词： 管板   流固耦合   温度梯度   强度设计   数值模拟  

摘要： 为提高大型压力容器管板轻量化设计的安全性和经济性,通过数值模拟比较了温度载荷模型、对流载荷模型和流固耦合载荷模型对等温反应器管板温度场和应力场的影响,得到管板关键位置上的应力分布规律,并采用压力容器规范标准对各模型的等效应力进行强度评估。结果表明:温度载荷模型的管板温度梯度最大,管板应力集中现象最突出,流固耦合载荷模型的管板温度梯度最小,管板应力集中现象有较大缓解;管板的局部薄膜应力和一次+二次应力均随管板温度梯度的增加而增大,温度载荷模型的这两种应力分别为36.49 MPa和155.73 MPa,对流载荷模型为31.40 MPa和132.74 MPa,流固耦合载荷模型为27.84 MPa和112.84 MPa。相较于其他两种热载荷模型,采用流固耦合载荷模型计算的管板各项应力更接近真实情况,通过该模型对大型压力容器管板进行优化设计的可靠度最高。

关键词： 昆明-万象航线   WRF模式   强对流天气   CAPE   航空气象  

摘要： 2020年3月23日08:00(北京时,下同)至26日08:00在云南昆明至老挝万象国际航线途经地区出现一次大范围以冰雹、雷暴大风为主并伴随有局地短时强降水的强对流天气过程。本文基于中尺度数值模式WRFV4.2(Weather Research and Forecasting Model)和美国国家环境预报中心(NCEP)的FNL(Final Operational Global Analysis)资料,模拟了此次强对流天气过程,并利用中国气象局逐小时气象站数据对模拟结果进行可靠性检验。此外,对WRF模式输出的多种物理量进行了诊断分析,以期为云南昆明-老挝万象航线的航空气象安全提供参考。结果表明:(1)WRF模式能够较好地模拟气温、可降水量等要素,但在白天期间近地面风场的模拟值偏大。(2)模拟输出的物理量场可以指示强雷暴天气发生的时间和地点,具有一定的时空预报预警作用,可根据其判断强对流天气对飞行的影响以及影响程度。(3)此次强对流主要是受南支槽东移影响,高层干冷空气叠加在暖湿空气上,形成不稳定结构,被地面辐合线触发而引起。航线途经地区的CAPE(Convective Available Potential Energy)不稳定能量大,水汽条件充沛,9 km高度以下上升运动与下沉运动交替出现,容易对航班造成颠簸。加之0℃层位于3 km左右的高度,航班在飞行时容易造成机身覆冰或遭遇冰雹天气,给飞行安全造成一定的影响。

关键词： 分离式热管   相变传热   数值模拟   传热效果  

摘要： 空气源热泵与分离式热管相耦合作为一种应用于井口防冻的新型供热系统,利用Fluent软件对其分离式热管系统进行数值模拟,将质量能量源项引入各相之中展开数值计算,并针对4种不同充液率对热管内部工质流动进行了仿真研究,分析充液率对其蒸发段内传热性能的影响。结果表明:数值模拟能够简单直观地反映分离式热管内部的蒸发现象;多相流VOF模型能清晰观测气液相变过程和气泡的变化,有助于对其传热性能进行优化;当充液率在90%~100%范围内时,工质的“有效循环”最优,热管内部热阻最小为0.553 K/W,本套系统中的分离式热管整体的传热性能最佳。

关键词： 船-桥碰撞   数值模拟   附加质量   动力响应   防撞装置  

摘要： 首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥塔损伤、碰撞力、桥塔位移、桥面位移、索力变化等方面的差异,并将碰撞力与国内外规范公式进行对比分析.再次,研究了30.0节(1节=0.5144 m/s)船速下桥塔瞬时倒塌过程及桥塔受损后持续荷载作用下倒塌机理.最后,为桥塔设计一种以FRP和橡胶为主要材料的防撞装置,模拟分析其在降低桥塔动力响应方面的防撞效果.结果表明:当船舶以高速撞击斜拉桥桥塔时,船桥碰撞整体动力响应随撞击角度和船舶航速增大而增大;采用一些国内外规范中的碰撞力公式偏于不安全;船桥碰撞后斜拉索索力迅速增大,靠近桥塔处索力变化率最大;船速为30.0节时,桥塔在碰撞后发生桥塔肢腿错位断裂的倒塌;船速为25.0节时,塔柱已有较大损伤破口,桥塔在遭受船舶碰撞后向碰撞侧倾斜,在重力及桥面荷载的持续作用下桥塔侧向位移逐渐增大而发生桥塔倒塌;设计的防撞装置能有效避免桥塔损伤,能削减碰撞力峰值、塔顶侧向位移、桥面位移及桥塔能量,同时保护斜拉桥与船舶.

关键词： 煤层气田   凝液缸   疏水钩   集输管道   积液   数值模拟  

摘要： 煤层气田多使用低压湿气集输工艺,输送过程中随着管道内温度、压力变化易产生冷凝水,液相聚集在管道低洼处,影响管道正常输送。煤层气管道多采用非金属管材,无法进行清管操作,通常在管道低点安装凝液缸进行集液并适时排放。投产初期管道沿线所设凝液缸均能正常排液,但随气田生产压力波动异常,多数凝液缸无法正常集液。对某煤层气田集输管道凝液缸及其附近管段的两相流动进行数值模拟,结果表明,当管道内液层流速较大时,液体掠过凝液缸口继续在管道中流动,导致凝液缸无法集液。为提高凝液缸的集液能力,提出在凝液缸内壁加装疏水钩,通过数值模拟分析了多种液层流速下疏水钩对凝液缸集液能力的影响,模拟结果表明,安装疏水钩能够有效提高凝液缸的集液能力。因此设计多种方案,分析疏水钩曲折形状和安装位置对集液体积分数比的影响,发现疏水钩曲折形状为短圆形且安装在距离缸口3.5 cm处时,在多种液相流速下凝液缸的集液体积分数比均最高。研究成果对煤层气田集输管道积液防治具有指导意义。