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关键词： 舰船   数值模拟   油烟扩散   舱室环境  

摘要： 采用计算流体力学方法对两种油烟机吸烟口高度结构形式下的舰船厨房内部烹饪过程空调环境及油烟颗粒收集率进行模拟分析。结果表明,厨房烹饪过程产生的热量基本在炉灶上部区域,少量热量会扩散到烹饪人员工作区。烹饪产生的油烟颗粒物被油烟机排出或沉积在厨房壁面的比例分别为65%~78%和22%~65%,油烟颗粒基本能被油烟机捕获排出。当油烟机下边缘下移0.35 m后,烹饪过程产生的油烟颗粒物相比于高排烟口更容易被油烟机收集。因此,在实船设计中,应尽可能地下移油烟机排烟口的高度,使其能直接抽取烹饪过程产生的油烟颗粒。

关键词： 充填体强度   应力演化   数值模拟   深部磷矿  

摘要： 针对深部磷矿开采过程中充填体强度设计的工程难题,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对采场胶结充填体全时序(充填阶段、养护阶段、承载阶段)应力进行监测,从而获得充填体内部应力演化规律。数值模拟分析表明,第一阶段采充结束后,主要由预留矿柱承载上覆岩体产生应力;第二阶段采充结束后,采场充填体应力分布不均匀,充填体内部呈现“中间大,两头小”的应力分布模式,充填矿柱平均受力为3.0 MPa。现场实测数据分析表明,充填体为被动承载体,爆破开采充填体旁矿柱后,充填体才开始逐渐承载。充填体侧矿柱回采后,竖向应力最大达0.714 MPa。矿区采用设计强度为3.0~3.5 MPa的充填体,能够抵抗爆破开采产生的扰动应力,充填体处于稳定状态。

关键词： 深海采矿   CFD-DEM   管道输运   级配粗颗粒   固液两相流  

摘要： 矿物粗颗粒的垂直管道输送对于深海采矿较为适用。实际深海采矿工程中,矿物颗粒并非单一粒径,而是以级配形式存在。而级配矿物颗粒在垂直管道输运过程中的变化规律探究较少。文中将计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)与离散元(discrete element method,简称DEM)相结合,对初始速度、进料体积分数和颗粒级配等不同工况下的管道内输运机理进行了深入研究。无论何种工况,小中大3种颗粒的轴向速度均从小到大分布,是因为小颗粒更多的与壁面发生碰撞、摩擦而损失动能。3种颗粒的轴向速度随着初始速度(从2 m/s到4 m/s)和进料体积分数(从2.5%到7.5%)的增加而增大,而颗粒级配的变化对其影响不大。流场的湍动能和轴向流体速度随着初始速度和进料体积分数的增加而增大;而随着颗粒级配的变化(从1∶1∶1到1∶6∶1),湍动能减少,轴向流体速度基本不变。壁面剪应力随着初始速度和进料浓度的增加而增大又随着级配变化而降低。结论对于了解深海采矿输运机理、提升输运效率具有重要意义。

关键词： 全套管全回转钻机   非对称摩阻力   数值模拟   挤土效应   切削旧桩  

摘要： 为了探究全套管全回转钻机在非对称摩阻力条件下套管的受力特性,以开口钢管桩沉桩理论为基础,建立了偏心切削旧桩的理论模型,并对折减系数进行了修正。同时,采用任意拉格朗日-欧拉数值方法,对套管壁的受力特性进行了深入研究。结果表明,在切削旧桩情况下,套管壁侧摩阻力的增长速率会逐渐减缓,呈现出一定的收敛趋势。全套管全回转钻机钻进过程中挤土效应更弱,约为开口桩模型的82%。全套管全回转钻机在钻进过程中,挤土效应的增长速率会先增大再减小,在套管底部1/10套管长度范围内,挤土效应达到最大。对全套管全回转钻机偏心切削旧桩理论模型中的折减系数进行了修正,该系数取0.31时套管壁侧摩阻力更接近真实值。

关键词： 圆锥形中空夹层钢管混凝土构件   数值模拟   弯矩分配机制   截面应力积分理论  

摘要： 面向海上风电支撑结构大型化发展需求,研究了大空心率、大筒身锥度和超限径厚比下圆锥形中空夹层钢管混凝土(CFDST)构件的压弯受力全过程机理,将构件弯矩-位移曲线划分为弹性、开裂、弹塑性和破坏4个受力阶段;阐明了关键因素对圆锥形CFDST构件承载力和刚度的影响规律。基于截面应力积分理论提出了圆锥形CFDST构件压弯相关性曲线计算方法,分析了不同约束混凝土本构模型计算轴力-弯矩曲线的差异性,对比了规范建议压弯承载力公式和极限状态法计算结果,验证了截面应力积分理论计算方法的准确性。结果表明:筒身锥度、内外钢管径厚比与承载力和刚度呈负相关;截面空心率、轴压比小于界限值时与承载力和刚度呈正相关,反之呈负相关;内外钢管屈服强度和混凝土强度与承载力和刚度呈正相关;采用截面应力积分理论、规范压弯承载力计算公式和极限状态法均可良好描述轴力-弯矩曲线的变化规律,且具有计算效率高、准确性好的优势;研究成果可对大空心率、大锥度及超限径厚比的圆锥形中空夹层钢管混凝土构件在风电工程中的应用提供有益参考。

关键词： 长管拖车   氢气泄漏   临界风速   数值模拟  

摘要： 采用CFD流体仿真软件,以隧道内氢气长管拖车后舱内泄漏事故为对象,研究了氢气在隧道内的泄漏扩散特征。结果表明,在没有纵向通风时,隧道内会形成稳定的氢气浓度分层,氢气层的浓度和高度几乎不随时间变化;纵向风速可以降低隧道内泄漏氢气的爆炸危险性,当纵向风速达到9 m/s时,氢气可燃区域体积基本保持不变。

关键词： 顺层抽采   抽采叠加   钻孔设计   数值模拟  

摘要： 为确定王庄煤矿顺层抽采“三花”钻孔的合理设计参数,基于修正的P-M模型建立了瓦斯抽采过程的流固耦合模型,并通过模拟软件分析了“三花”钻孔不同抽采条件下,煤层有效抽采区域的变化情况,最后结合现场,通过流量计法对有效抽采半径进行了检测,证明此次模拟研究的有效性。结果表明,抽采负压的变化对有效抽采区域影响并不明显,而钻孔孔径的增加能够有效地增大有效抽采区域。随着多钻孔水平间距的不断增加,钻孔终端明显出现抽采不达标区域,并逐渐向开孔处延伸。由于施工难度及成本问题,在综合考虑之下确定王庄煤矿“三花”顺层钻孔的孔径为94 mm,抽采负压为10~20 kPa,钻孔水平间距为3 m,研究结果为现场钻孔设计提供了一定的理论依据。

关键词： 热障涂层   界面氧化   力-化耦合   真实界面形貌  

摘要： 为了研究热障涂层界面氧化过程中氧化层厚度和应力场分布,发展了基于真实界面形貌的热障涂层界面氧化力-化耦合生长和应力演化的有限元模型,模拟了氧化层生长和应力演化。结果发现;在界面粗糙的位置,氧化层厚度明显大于其他位置;随着氧化时间的增加,氧化层与粘结层的界面逐渐趋于平滑,这与文献结果相吻合;涂层内Y方向拉应力主要位于氧化层和粘结层界面波峰处,以及氧化层和陶瓷层界面波谷处,这些位置是热障涂层界面氧化失效的危险区域。

关键词： 拱坝   混凝土坝   工程规模   重力坝   基础设施   温控防裂  

摘要： 水利工程中混凝土坝具有以下三个特点。首先,其工程规模庞大,如三峡大坝、白鹤滩水电站等工程,这些项目不仅是国家重要的基础设施,也是技术和工程能力的集中体现。其次,混凝土坝所处的环境极为复杂,库区水位可能发生动态变化,河流冲刷作用显著,同时坝体还需承受高寒或高温等极端气候的影响。

关键词： 浮游生物   纤维滤膜   数值模拟   DPM   捕集效率  

摘要： 目前常用的深海浮游生物取样方法,是采用水泵抽取海水,并通过过滤技术捕捉其中的浮游生物。因此,以浮游生物过滤器为研究对象,通过随机算法建立三维纤维膜微观模型,并基于相似准则对纤维膜模型进行数值模拟研究,同时,采用拉格朗日离散相模型(DPM)追踪浮游生物颗粒在过滤器内的运动轨迹。研究结果表明:入口速度的变化对流场的压力和速度分布有显著影响,随着入口速度增加,流场内部速度差增大,流场中的压力分布出现明显的分层现象,且压力损失随入口速度增大而增大。其孔隙较小的纤维模型具有更好的过滤性能,对浮游生物颗粒的过滤效率基本稳定在80%。