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关键词： 金属泡沫   相变微胶囊悬浮液   传热   微通道   数值模拟  

摘要： 相变微胶囊悬浮液(MEPCMs)是一种新型传热功能热流体,在热管理、储能等领域极具发展潜力。为提高能流密度电子器件的热管理性能,本工作采用相变微胶囊悬浮液和金属泡沫作为双重强化换热手段来提升微通道的冷却特性。利用数值方法研究了MEPCMs质量分数(5wt%,10wt%和20wt%)、入口流速、金属泡沫填充率对微通道换热性能、流动阻力及综合换热性能的影响规律。结果表明,金属泡沫微通道的最高温度随着MEPCMs质量分数增大而降低,压降随着质量分数增大而增加;流速为0.06 m/s时,质量分数从5wt%增大到20wt%,压降增加了2.09倍。5wt%的MEPCMs的综合换热性能最好,综合能效因子较纯水提升了8.15%~12.18%。金属泡沫的填充率会显著影响微通道的换热性能,完全填充金属泡沫微通道的冷却性能最好。在整个流速范围内,以5wt%的MEPCMs为冷却工质,完全填充金属泡沫微通道Nuave为空微通道的9.06倍,流动压降为空微通道的56.91倍,综合能效因子可达2.61。本研究结果可为开发高效、紧凑的液冷电子器件散热装置提供理论指导。

关键词： 露点间接蒸发冷却   数值模拟   支持向量回归   联合仿真  

摘要： 露点间接蒸发冷却在制冷循环系统运行中受环境因素影响较大,冷却性能不稳定,为保证制冷系统冷负荷满足设计要求,同时降低系统运行能耗。文中利用数值模拟和SVR(支持向量回归)模型,构建冷却器影响因素与冷却器出口温度的响应关系,样本数据通过实验和数值模型训练获得,同时通过MATLAB和TRNSYS联合仿真,构建蒸发冷却+机械补冷模式的机房制冷系统模式,分析回归预测模型对该系统运行能耗的影响。结果表明:SVR模型准确地构建了冷却器影响因素和出口温度的响应关系,R^(2)和E_(MSE)分别为0.9889、0.0671,平均绝对误差为0.1699℃。SVR模型能够更好地根据响应关系控制系统运行策略,以达到更为节能的运行效果。

关键词： 施工质量控制   土石坝   压实质量   计数抽样   样本容量   优化方法  

摘要： 我国现行规范体系下,基于计数抽样原理的统计模型是土石坝压实质量保证的常用模型。其中,限定的密度检测抽样不合格率控制值是其核心控制指标。然而,计数抽样统计模型中难以避免地会出现“弃真”、“纳伪”两类统计错误。为强化质量保证,需进一步研究抽样方案的优化问题。考虑施工方与移交方的风险承受能力,本文分别建立了优先保护移交方原则及兼顾双方验收风险控制的统计模型,并给出了基于蒙特卡罗法的实现方案及考虑采样点分布情况的空间布置优化方法。工程案例验证了所提出抽样方案优化方法的可操作性。该优化方法能有效规避两类统计错误及采样点空间自相关性影响,充分保障施工方及移交方的合理权益。

关键词： 下穿隧道   公路桥梁   数值模拟   沉降位移  

摘要： 以某拟建山岭隧道下穿既有高速公路桥梁工程为背景,通过数值模拟研究了隧道施工过程中桥桩基结构的变形发展规律。研究表明:由于隧道开挖扰动对围岩的三维效应,导致桥桩基出现附加沉降位移,而采用超前支护加固围岩结构后,桥桩基附加沉降位移最大值由26.97 mm下降至21.78 mm,均小于规范的最大限定值,建议采用超前支护并加强施工过程中的监控量测,以保障既有高速公路桥梁的安全稳定。

关键词： 采场结构参数   敏感性分析   响应面法   Mathews稳定图法   数值模拟  

摘要： 为解决采场结构参数取值不合理导致的顶板失稳或生产能力不足等难题,以河北省某矿为背景,对采场结构参数进行优化,并对其参数敏感性进行了分析。首先,进行岩体质量调查,并采用具有稳定概率的拓展Mathews稳定图法初步确定了采场的宽度和长度区间。然后,利用FLAC3D数值模拟探究了采场顶板最大沉降量随结构参数变化的变形规律,结合响应面法构建了采场顶板沉降量预测模型,探明了影响采场顶板沉降的自身因素敏感性及其交互作用关系。最后,综合考虑生产安全与矿块大小,对采场进行了采场结构参数优化,并进行工业试验验证结果合理性。结果表明:该矿岩体整体评级为Ⅴ级,岩体质量很差;采场顶板沉降量对各参数敏感程度从高到低依次为采场宽度、采场长度、采场高度;该矿体最佳采场结构参数为宽12 m、长36 m、高60 m,采用该结构参数进行回采,采空区轮廓较为平整,能够保持稳定。研究结果可为选取合理的采场结构参数、正确协调采场安全与生产能力提供理论依据。

关键词： 微通道   热沉   侧肋   数值模拟   传热  

摘要： 微通道热沉作为一种散热效率较高的散热器件,被广泛应用于芯片散热领域。对微通道热沉的结构进行改良,对传统微通道热沉、椭圆形肋微通道热沉、矩形侧肋微通道热沉以及两者结合组成的新型微通道热沉进行数值模拟,用流固耦合壁面面积、压降和达西摩擦因子评估热沉的流动性能,用热阻和努塞尔数评估热沉的传热性能,最后利用热沉综合性能评价因子对以上4种热沉进行流动传热综合性能评估。结果表明,在低流速下,椭圆形针肋微通道热沉具有最佳的综合性能,在高流速下,椭圆形针肋和矩形侧肋结合的新型微通道热沉具有最佳的综合性能。

关键词： 纳米流体   热管   多相流   数值模拟   相变  

摘要： 为了进一步探究纳米流体热管的模拟仿真,运用Fluent软件中的VOF(volume of fluid)模型,以单一纳米流体(TiO_(2)-H_(2)O)和混合纳米流体(Al_(2)O_(3)+TiO_(2)-H_(2)O)为工质,从热管内部蒸发冷凝过程的可视化分析以及整体热力参数结果两个维度综合分析利用Fluent模拟纳米流体热管的可行性。结果表明,从可视化角度看,模拟结果云图整体可以反映热管内部随着时间变化所发生的相变过程。但具体的模拟数值与修正实验数值仍存在3%的误差,说明存在非常规因素影响模拟结果。利用VOF模型模拟纳米流体热管在数值规律以及可视化分析上是可行的,但对于具体的精细化原理研究仍需结合其他模拟方法。

关键词： 堵水限排   衬砌外水压力   渗流量   解析解   数值模拟  

摘要： 以某灌区1号隧洞为工程背景,采用“堵水限排”的防水设计原则,探讨各向同性浅埋隧洞复合衬砌条件下外水压力的影响因素。建立复合衬砌简化模型,解析推导隧洞衬砌外水压力和渗流量随围岩渗透性、灌浆层渗透性、衬砌渗透性以及水头变化的解析解。同时运用Midas有限元软件计算不同条件下隧洞衬砌外水压力和渗流量大小,验证解析解的合理性。研究表明,灌浆圈的渗透性和厚度对衬砌外水压力和渗流量的影响较大,应当重视灌浆圈的施工。随着排水孔入岩深度的增大,隧洞衬砌外水压力逐渐减小。因此,在较高地下水头作用环境下,隧道上设置排水孔是降低外水压力的最有效措施。

关键词： 风力机叶片   腹板设计   复合材料   数值模拟   弯扭耦合   剪切性能  

摘要： 以NREL 5MW风力机叶片为研究对象,基于瓦楞结构对叶片腹板进行创新结构设计,同时在ANSYS APDL中对风力机叶片进行铺层设计。在不改变叶片自身气动外形的前提下实现叶片重量减少和叶片强度提高的目的。通过使用ANSYS静力学模块对叶片进行模态、静力学、弯扭特性分析。研究结果表明:基于瓦楞结构设计的“T”型梁腹板在满足叶片结构强度的同时减轻了叶片的自重,并有效提高了叶片的抗扭性能。

关键词： 站台雨棚   数值模拟   计算流体动力学(CFD)   风压分布   风向角   风载体型系数  

摘要： 站台柱雨棚是一种大跨度的空间结构,对风荷载的作用非常敏感,由于高铁站的功能比较特殊,沿海地区站台柱Y型雨棚与风荷载之间的相互作用研究也相对较少。为了研究沿海地区站台柱Y型雨棚表面的风压分布特征以及风载体型系数,通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法建立起雨棚的数值模拟模型进行分析。结果表明:运用CFD方法建立的数值模拟模型与已有文献中风洞实验结果吻合,可信度较高;在0°~90°方向角的作用下,雨棚上表面风压会随风向角的增大而增大,下表面风压变化范围不大,同时确定了最不利风向角为0°,在此风向角下雨棚会产生扭转破坏的趋势,影响雨棚的稳定性;在0°最不利风向角的条件下求得沿海地区Y型雨棚表面的风载体型系数,相邻雨棚对所研究的雨棚的风荷载几乎无影响。