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关键词： “概率论与数理统计”课程   实验教学   Python   数值模拟  

摘要： 数据科学与大数据技术专业主要学习的用于数学计算和数据分析的软件有R语言、Python、MATLAB、SPSS等。“概率论与数理统计”是一门基础数学课程,理论性较强,相对枯燥,利用Python和MATLAB软件对概率计算、仿真、数值模拟方面的实验案例进行探究,可以帮助学生更好地理解和掌握概率论与数理统计的知识和方法,提高学习兴趣和学习效果,同时,可将理论知识转化为实际应用,增强学生的实践操作能力。学生掌握大数据软件的使用和概率论与数理统计的知识,可以使其快速适应未来职业发展的需求,为未来的工作做好准备。

关键词： 光伏组件   地形   流固耦合   风致振动   数值模拟  

摘要： 为研究斜坡地形对光伏组件风振特性影响,基于流固耦合(FSI)方法开展光伏阵列风致响应的数值模拟研究,分析光伏阵列流场特征以及光伏组件风振响应模态,揭示位于不同坡度斜坡上的光伏组件在不同离地高度、间距上所表现出的风振特性。结果表明:1)坡面引起气流堵塞,致使光伏组件位移幅值增加,同时也降低光伏阵列中前排光伏组件对后排光伏组件的遮挡效应;2)从流场特征中可看出,迎风前缘的首块光伏组件产生旋涡,脱落于后排区域,致使第2块光伏组件前流场变得复杂,第3块光伏组件周流场则相对稳定,说明越处于下游的光伏组件受流场影响越小;3)光伏组件的振动由低阶振型主导,坡面对后排光伏组件振动有较大影响;4)间距增大对位于坡面上的光伏阵列振动响应有影响,且随着坡角的增大影响更加显著;5)增加坡面上光伏阵列的高度,首块光伏组件位移幅值变化较为明显,其余两块光伏组件影响较小。

关键词： 有限元   强度折减法   重力坝   深层   抗滑   稳定  

摘要： 为了提升重力坝深层抗滑稳定安全性能,本文通过介绍工程背景、重力坝失稳破坏类型以及基于有限元强度折减法的最大剪切强度允许相对位移失稳判据等内容,深入分析了重力坝在复杂地质条件下的稳定性问题。文章首先阐述了岩土体抗剪强度定律,并详细推导了任意斜截面上正应力的计算方法,进而探讨了岩土体的极限平衡条件。在此基础上,本文提出了一种新的失稳判据。研究结果表明:合理设置齿墙参数可以显著提高重力坝的抗滑稳定性,为重力坝的设计与加固提供了科学依据。

关键词： 沿空留巷   顶板回转   数值模拟   侧向受载  

摘要： 以陕西榆林凉水井矿431301工作面运输巷为工程背景,基于回采过程顶板运动特征,分别构建直接顶弯曲下沉、垮落以及基本顶回转下沉、稳定等四个阶段下巷旁支护体上方围岩时空演化的力学模型,推算出在不同阶段中沿空留巷顶板运动对巷旁支护体施加的侧向载荷的表达式,确定了顶板影响因素与支护体侧向受载大小的耦合关系。结果表明:巷旁支护体侧向受载程度与直接顶厚度成反比,与岩梁弯曲旋转角度成正比,同时与基本顶“悬臂梁”长度呈正相关。基于数值模拟结果,通过切顶缩短巷旁支护体上方顶板长度,增大巷旁支护体宽度增强其强度,最终提出沿空留巷巷旁支护体减载控制方案,确定切顶高度为10.73 m,切顶角度为20°,巷旁支护体合理宽度为1.6 m。

关键词： 基坑   临近建筑物   位移   数值模拟  

摘要： 我国幅员辽阔,地质条件千差万别,基坑开挖对周边环境的影响也不尽相同。文章针对合肥某深基坑项目,通过Midas GTS软件模拟基坑开挖的全过程,详细展现了基坑开挖完成后支护结构和建筑桩的位移,临近建筑物的位移、沉降差和竖向转角,周围地表的沉降。由数值模拟的结果可得基坑开挖对周围环境影响很大,虽然建筑物的坡角均未超过容许值,但支护结构的位移过大,长此以往存在一定危险,并根据结果对基坑的支护方案和后续地表的监测提供了一些意见。研究结果对以后膨胀土地区建筑密集区深基坑的施工与设计具有指导意义。

关键词： 综合管廊   逃生门   防护密闭门   反弹效应   结构分析   数值模拟  

摘要： 综合管廊作为现代化城市重要管线的布设构筑物,不仅有效降低管线运维难度,还可提高管线的使用寿命和抗灾能力。为确保市政地下综合管廊战时抗毁能力,维持战时城市的正常运转,提出了综合管廊新型逃生密闭门,实现对管廊重要口部位置的防护,并采用数值模拟手段,分析了化武荷载和核武荷载冲击波作用下逃生门的位移、应力和变形等参数。结果表明:该逃生门满足防护要求,在化武荷载作用下,逃生门存在明显的反弹效应,最大反弹位移主要取决于爆炸荷载中的负压;闭锁连轴和合页是逃生门的主要约束构件,在冲击波、反弹效应等因素作用下受力复杂且集中应力较大,因此应采用必要的优化设计。

关键词： 临近空间   Navier-Stokes方程   等离子鞘套   电波传播   吸收系数   传输系数  

摘要： 高速飞行器表面形成的等离子鞘套会对飞行器的通信产生很大影响。研究了临近空间高速飞行器等离子鞘套对电磁波传播的影响,通过有限体积法求解Navier-Stokes方程,并采用双温度模型来计算分析高超声速热化学非平衡流场的电离流动和流场中电子数密度与等离子鞘套对电磁波传播的影响情况,模拟了不同飞行高度与速度下钝锥飞行器模型的压强、温度和峰值电子数密度分布,最终得出在不同飞行高度与速度下,通过适当增大入射波频率可使飞行器更好地接收信号的结论。

关键词： 数值模拟   甲醛浓度   甲烷浓度   室内气流分布  

摘要： 为研究温度对室内污染物扩散特性的影响,以盐城市亭湖区某居民小区14层两室两厅住宅为研究对象,利用ANSYS Fluent数值模拟软件模拟不同室内温度下室内污染物扩散的浓度场和速度场分布情况。结果表明:在室内温度为15~25℃时,温度升高对甲醛和甲烷气体的扩散均有促进作用,且两种污染物的扩散均有明显分层现象,具体表现为甲烷气体主要聚集在房间上部,最大质量分数可达到1.8%,甲醛气体主要聚集在房间下部,最大质量分数可达到100%;随着温度升高,室内层高1.2 m处各监测点平均甲烷质量分数由0.19%上升至0.29%,增大约0.53倍,各监测点平均甲醛质量分数由79%上升至91%,增大约0.15倍;相同温度下,甲醛浓度随高度升高呈递减趋势,甲烷浓度随高度升高呈递增趋势。

关键词： 数值模拟   气泡动力学   突变检验   梢涡空化初生   螺旋桨  

摘要： 梢涡空化是船用螺旋桨上最早发生的空化类型之一,其一旦发生会显著增强舰船水下噪声水平.因此,随着现代舰船对航速和声隐身性的要求不断提高,对于与舰船临界航速密切相关的螺旋桨梢涡空化初生的精准预报需求也变得日益迫切.而现阶段常用的单相最小压力系数法和两相空化模型法不仅无法充分考虑水中气核效应,还具有明显的网格依赖性,难以对螺旋桨梢涡的初生空化数进行精准预报.为弥补现有预报方法的不足,本研究在考虑气核效应的流场模拟方法基础上,建立了基于趋势突变检验的螺旋桨梢涡初生空化数的预报方法.首先以由螺旋桨桨叶简化而来的椭圆翼为研究对象针对该方法中空化泡判定标准和初始气核数量两个主观因素进行敏感性分析,较为系统验证了该预报方法具有优异的鲁棒性.并在此基础上,初步探究了来流速度对梢涡卷吸捕获气核能力的影响.研究表明,在空化初生工况下,来流速度越大使得气核就越难以被梢涡流场捕获后生长成为空化泡.最后进一步地将该方法应用于螺旋桨的梢涡空化初生的预报研究中.结果表明,相较于传统最小压力系数法,本方法精度能提高80%以上,优势明显.

关键词： 深基坑   软土   强度折减法   变形特征  

摘要： 为了研究软土力学特性与坡率对船闸深基坑开挖引起的地表变形的影响,分别采用强度折减法对不同土体强度折减系数与边坡坡率条件下基坑开挖引起的地表沉降和水平变形特性进行了模拟分析。结果表明,船闸基坑开挖引起的地表沉降和水平位移随折减系数的增大呈指数增大,且增幅随折减系数的增大而增大;坡率的增加也使得基坑的竖向沉降量与水平位移呈指数增加,增幅也随之增大;地面沉降及水平位移均随着远离基坑而逐渐减小;地面距基坑边缘大于45m后,因基坑开挖引起的地面沉降及水平位移均较小,基坑开挖的影响范围为45m。研究结果可为类似软土基坑工程变形控制提供参考。