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关键词： 安全工程   有毒气体   实验室安全   泄漏扩散   呼吸暴露   计算流体力学  

摘要： 实验室有毒气体泄漏会严重威胁人员安全。研究利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,模拟分析一氧化碳和氯气泄漏扩散及人体吸入暴露规律。通过构建真实实验室环境的数值模型,量化毒气浓度时空分布演化规律,结合人体对毒气的剂量-反应关系,获取了不同泄漏场景下的人员损伤特征。结果显示,一氧化碳在远离通风口且存在障碍物的实验室区域会明显聚集,而氯气的扩散和聚集较均匀。安全撤离时间受气体密度、毒性等特性及空间位置影响。当一氧化碳泄漏时,人员须在90 s内撤离,在氯气泄漏时则须在30 s内撤离,否则可能危及生命。建议结合模拟结果在实验室典型位置,如试验仪器附近、实验室中心、出口、通风口等区域设置浓度报警器,并为安全疏散与人员防护等提供指导。

关键词： 江西省某水库   土石坝   渗漏无损   应急处置  

摘要： 渗漏是堤坝常见的安全隐患,是困扰堤坝管理单位的重要难题,如何快速探测堤坝渗漏通道并即时进行有效封堵,对堤坝安全管理具有积极意义。文中结合高密度电法与堤坝渗漏仪对江西省某水库进行了无损探测,确定了大坝渗流通道及渗流入口,分析发现水库大坝涵管上游侧粘土防渗效力减弱,且坝身上游低阻异常区坝壳土相对较松散。水库管理方对该坝下涵管及其土石接合部进行了开挖粘土回填的封堵,取得了较好结果。

关键词： 混凝土重力坝   坝体分区   分区建模   Revit   CATIA  

摘要： 目前三维建模软件广泛应用于水利建设领域,为实现建模中混凝土分区的优化分析,文章以混凝土重力坝坝体为例,探讨分区建模中常用BIM设计软件的区别。依据两河口水库碾压混凝土重力坝工程,运用CATIA和Revit两款软件对坝体进行分区建模,经过对比分析,两款软件均可实现分区的目的,Revit对坝体分区更具有灵活性,可实现不规则、多板块的分区;CATIA对坝体分区的参数化更为精准,对分区的参数调整更为便捷。在水工结构设计中,利用三维建模软件对混凝土分区进行参数化建模,可灵活修改各分区边界,并精准提取各部分混凝土工程量,用以工程可行性的评估。文章对常用建模软件进行对比分析,以期在实际运用时,为有针对性地选择软件提供依据。

关键词： 内涝灾害   抑制作用   植被覆盖   土壤渗透性   数值模拟   降雨  

摘要： 【目的】为减缓或抑制城市暴雨内涝的严重程度,明确土壤渗透性变化对城市暴雨内涝的抑制作用,达到减缓或抑制城市暴雨内涝的目的,【方法】采用水文和水动力学方法、下渗系数计算、情景设定等方法,综合构建城市暴雨内涝数值模型、下渗量模型,明确了不同植被覆盖度对城市下垫面积水深度、面积、积水量和积水时间等要素的影响。【结果】结果显示:从积水深度来看,情景1中最大与最小积水深度分别为1.30 m、0.10 m,情景2中最大与最小积水深度为0.95 m、0.05 m,情景3中最大与最小积水深度为0.35 m、0.01 m;从积水面积来看,情景1、情景2、情景3中积水面积分别为28.96 km^(2)、14.40 km^(2)、4.16 km^(2);从积水量来看,3种情景中研究区的积水量减少率会随着时间雨量增加而降低,其差也随着时间雨量的增加而变小;从研究区积水水位来看,最大积水水位因植被覆盖度的增加而减少,且减少率在5%~20%左右波动,但整体变化不大;从研究区积水延迟时间来看,情景1和情景3中最大平均积水水位出现的时间差为60 min。【结论】增加城市植被覆盖率可以有效地减缓城市暴雨内涝严重程度。研究结果不仅可为城市绿地合理规划提供参考,还可为政府应急部门开展救援工作提供决策依据。

关键词： 轴流风叶   风道性能   泄漏涡   数值模拟   室外机风道  

摘要： 首先通过建立室外机风道数值模型,对内流场的叶片压力及涡量分布进行分析,得出抑制叶片泄漏涡是改善风道效率的有效方式。之后分别从3个方向对提升风道效率进行优化,并得出以下结论:叶片尾缘凹陷更为合理的划分了叶片的做功区,增强了叶片外缘的有效做功能力;合适的翻边角对气流泄露有明显的抑制作用,不同的风道具有与之相匹配的翻边角度;导风圈包裹风叶1/3左右深度时风道整体出风效率相对最高。最后实验结果表明综合优化后的风道效率可提升约9.8%,噪声降低2.7 dB(A),风道整体性能得到显著提升。

关键词： 薄层沥青混合料   开裂行为   半圆弯曲试验   黏聚区模型   细观结构  

摘要： 低温开裂是薄层沥青混凝土常见的病害,为了揭示薄层沥青混合料的低温开裂行为,开展结合裂纹观测和数字图像处理的半圆弯曲试验以及基于细观结构黏聚区模型的有限元数值模拟研究,通过模拟得到的加载力-位移曲线验证了模型的适用性,进一步分析试件内部的应力变化。结果表明:采用数字图像处理技术可很好地显式沥青混合料的低温开裂行为;细观结构有限元模拟适用于分析沥青混合料的开裂行为;跨中截面最大拉应力和中性轴位置与材料的断裂属性有很好的相关性。

关键词： 锂电池   电池热管理   均热板   相变材料   数值模拟   温度均匀性  

摘要： 针对大型圆柱形锂离子电池在高倍率放电工况下的散热问题,提出了一种基于相变材料(PCM)和均热板(VC)的液冷电池热管理系统。通过数值模拟方法分析了不同配置系统的冷却性能,研究了PCM的相变温度、潜热、导热系数及VC导热系数对系统性能的影响,确定了参数的最佳取值范围。结果表明,PCM能够降低电池模组最高温度和最大温差,而VC可以显著提高电池沿冷却剂流动方向的温度分布均匀性。在优化参数下,LC-PCM-2VCs冷却策略在4 C放电倍率下可以将电池最高温度控制在309.89 K,最大温差控制在3.88 K。

关键词： 大坝   数值模拟   边坡   破坏成因  

摘要： 水电站大坝的稳定性受到坝肩边坡影响。以邻水县长源水电站大坝为研究对象,根据地质勘察结果,采用数值模拟分析大坝坝肩破坏成因。结果表明:无大坝时,边坡的水平应力主要集中在坡面,因此会对该部位的坝肩造成危害。大坝建设后,位于边坡表面监测点的竖向位移有所上升,水平位移有所减小;而位于大坝的监测点水平位移有所上升。由此得出邻水县长源水电站大坝受边坡水平推力影响,导致大坝出现破坏。研究结果可为水电站安全运行提供参考。

关键词： 机翼受损   扫描鹰小型无人机   CFD   数值模拟  

摘要： 飞机结构受损会导致气动特性发生变化,严重影响飞行安全。以机翼受损扫描鹰小型无人机为研究对象,建立了扫描鹰小型无人机的三维模型,并应用CFD仿真方法对机翼受损无人机气动特性进行仿真计算,分析其静压分布。仿真结果表明:机翼损伤孔仅会影响穿孔附近表面压力分布,机身以及机翼其他部分的静压分布几乎不受影响;机翼折断程度小于20%时,升力系数、阻力系数与升阻比等受机翼折断程度影响较小;机翼折断程度大于20%时,随机翼折断程度增加,升力系数呈现微弱的降低趋势,阻力系数呈现线性升高趋势,升阻比变化明显,呈现线性降低趋势。

关键词： 数值模拟   共轭传热   光滑粒子流体动力学法   自然对流   翅片结构  

摘要： 在实际工程中广泛存在共轭传热问题,传统的有限差分法、有限体积法已被普遍应用于这类问题的求解。光滑粒子流体动力学法(SPH)作为一种无网格粒子法,具有自适应性强、适合分析复杂结构、灵活性高等优点,已在船舶设计、地质灾害模拟等领域得到了广泛应用并迅速发展。目前,SPH方法在共轭传热问题中有部分应用,但是对于实际工程中涉及不同功能材料的传热模拟,例如对传热元件与发热元件的模拟,目前研究较少。因此,采用SPH方法对流固共轭传热问题进行了数值模拟。首先,模拟传统的密闭方形腔内自然对流与水平环对流算例。随后,重点对含有传热块和发热块的自然对流算例进行了模拟,结果与传统方法高度吻合,证明了SPH算法在模拟不同功能材料的共轭传热问题时具有适应性、准确性。最后,模拟了含翅片结构的散热器,分析了传热比与发热比等参数对散热效果的影响,验证了SPH方法在处理复杂算例时具有显著的适应性和灵活性,为后续复杂工程问题的求解提供了理论依据和实践支持。