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关键词： 土壤学与农作学   灌溉实验   数值模拟   实验教学   AquaCrop模型  

摘要： 土壤学与农作学是农业水利工程专业的核心课程,旨在使学生掌握土壤与植物、环境的相互关系,以及科学的农业生产技术和管理方法。传统的灌溉实验教学存在成本高、耗时长、操作复杂等问题。以扬州大学为例,探讨了数值模拟模型在课程实验教学中的应用,特别是AquaCrop模型软件的案例演示。AquaCrop模型通过模拟农作物生长和水分利用,能够快速且准确地评估不同灌溉管理措施对土壤和作物的影响。展示了AquaCrop模型在灌溉制度模拟和自适应设计中的应用,结果表明,数值模型的应用有助于降低实验成本、提高教学效率,并为学生提供了实践机会,从而提升了教学质量。

关键词： 盾构隧道   刀盘结构   损伤分析   既有刀盘改造   数值模拟   模态分析  

摘要： 依托济南地铁2号线济钢新村站-彭家庄站区间盾构隧道工程,从地层条件、掘进参数、刀盘设计-制造流程、静力学特性、模态特性和刀盘振动现场监测等多方面对施工过程中的盾构刀盘开裂损伤问题和刀盘改造效果进行分析。研究结果表明:刀盘开裂损伤可能是由刀盘的四阶频率与施工时刀盘z方向主频共振导致的;刀盘-牛腿连接处焊接的加强筋板能够增强刀盘-牛腿连接处的整体刚度,显著降低连接处的最大等效应力;刀盘主梁-副梁之间焊接钢板形成的环梁能够增强并优化结构整体刚度和应力分布位置,减小最大变形量;加强筋板和环梁能够增大刀盘的固有频率,后者效果更为显著;通过改造既有刀盘来避免施工过程中可能出现的刀盘损伤是可行的。

关键词： LNG液舱   活塞式惰化   惰化评价体系   数值模拟  

摘要： 为建立更完善的惰化评价体系,对LNG船舶独立C型液货舱的气体惰化过程进行数值模拟。通过建立氮气惰化分析模拟模型,改变情性气体的进气速度,对舱内气体惰化进程β、排污效率CRE、混合特性φ以及空气龄变化特征等惰化指标进行分析并对安全性以及经济性进行评价,为开展惰化机理及关键技术研发、高效惰化系统开发奠定基础。分析结果表明:各方案安全因子SF均大于1,安全性较强;随着进气速度增加,惰化进程加快,T_(1)等快速下降,但是进气速度大于4m/s阶段下降趋势减缓;进气速度增加时T_(1)时刻的β_(2%)和β_(12.3%)逐渐减小,相应的惰化完成率逐渐降低,分析其原因认为是过大的进气速度会加强惰性气体和舱内气体混合,因为进气速度增加导致混合度φ增大;通过对比发现进气速度为4 m/s时气体混合度φ=1.27,相比其他方案在惰化完成时间以及减少惰性气体耗费方面具有优势,推荐采用。

关键词： 溢洪道   脉动压力   大涡模拟   VOF模型   概率密度   自功率谱密度  

摘要： 该文使用大涡模拟和VOF模型建立白濑水利枢纽工程大坝溢洪道三维数学模型,得到校核、设计和消能防冲工况的泄槽、反弧段及其边墙的水流脉动压力均方根值、概率密度和自功率谱密度函数分布情况。结果表明,尽管流速沿程增大且反弧段流速最高接近35 m/s,但水流未对溢流面及边墙产生水力冲击,各运行工况下流场相对稳定,脉动压力较小,概率密度分布接近正态分布,脉动频率主要集中在0.017~0.183 Hz,属低频范围,不会引起溢洪道共振危害,也不会引起边墙墙体振动。

关键词： 锥形-有孔柱形组合管桩   荷载传递   双折线模型   数值模拟  

摘要： 为探索锥形-有孔柱形组合管桩承载机理,基于荷载传递法,对桩侧土和桩端土分别采用双折线荷载传递模型和线弹性荷载传递模型,推导出锥形-有孔柱形组合管桩竖向荷载-沉降等关系的解析式。为验证理论推导准确性,采用ABAQUS软件进行数值模拟计算。结果表明:理论推导与数值模拟所得承载性状规律较为吻合;锥形-有孔柱形组合管桩沉降值随荷载增加而增加;上部锥段能够有效增强桩体承载性能,且随上部锥度的增加,其沉降值减小幅度呈现先增加后减小的趋势。

关键词： 地形冲淤   波流耦合   泥沙输移   数值模拟   群桩阻流特性  

摘要： 建立了水沙床全耦合的波流耦合数学模型,以探究近海码头区域波流共同作用下动力地貌演变。根据码头区域和码头附近海域实测数据对模型进行了潮位、流速和淤积速率/含沙量验证,验证结果较吻合。分析了码头区域的水动力和泥沙输移特性,揭示了常态条件下码头的群桩阻流特性及后方回淤机理,探究了极端条件下码头的冲淤演变规律。模拟结果表明:码头区域潮汐动力作用显著,在常态天气下是码头冲淤的主要控制因素,冲刷主要发生于涨潮期,淤积主要受落潮期控制;台风天气下,强波流相互作用可能导致码头区域短期内剧烈冲淤,台风期间,码头下方强烈冲刷,后方轻微冲刷,台风后,码头逐渐回淤;码头群桩显著影响码头区域的水沙动力及地形冲淤过程,群桩阻力降低潮流动力强度,码头区域淤积增强。

关键词： 联络回风巷   自燃“三带”   影响规律   数值模拟  

摘要： 为探究工作联络回风巷对采空区自燃“三带”范围的影响规律,以斜沟煤矿18505综采工作面为例,选取联络回风巷距工作面6种不同距离构建物理模型,采用Fluent数值模拟方法,对采空区漏风流场进行数值模拟,分析研究联络回风巷在不同位置时采空区漏风流场变化和自燃“三带”分布规律。结果表明:随着联络回风巷距工作面的距离增大,采空区漏风流场从一源一汇演变为一源两汇;在工作面进风巷测和中部漏风风速呈现非线性递减趋势,在工作面回风侧漏风风速呈现出先降低后增大再降低的趋势;在工作面回风巷侧散热带宽度增大了约2.7倍,而在工作面中部和进风巷侧增幅均未超过75 m;在采空区中部和进风侧采空区氧化升温带宽度均呈现递增趋势,采空区中部氧化升温带最大宽度达到199 m;在采空区回风侧采空区氧化升温带宽度呈现递减趋势,宽度缩减了约0.5倍。研究成果可为相类似工作面的煤炭自燃防治提供指导。

关键词： 深海采矿   沉积物羽流   数值模拟   环境影响  

摘要： 深海采矿可能对海洋环境造成不利影响,已成为开发规章制定工作中备受关注的问题,特别是由采矿引起的羽状流,其环境影响的阈值可能颠覆现有的采矿工艺。目前深海采矿羽流的研究方法主要包括室内实验、模型计算和现场监测,但实验和模型计算的空间尺度差异很大,且监测范围和时间均受到限制,其结果可靠性和准确性尚待分析。该文对比分析了现有的实验、模拟计算和现场监测的数据,从模型原理、计算边界条件和沉积物特性参数等方面分析了羽流迁移扩散的结果,并对其环境影响的阈值进行了讨论,可为后续深海采矿羽流分析提供借鉴。

关键词： WRF-Chem模型   数值模拟   污染成因分析   大气污染   时空分布特征  

摘要： 使用WRF-Chem模型,利用大气再分析资料、气象和污染物监测数据以及MEIC排放清单对沈阳市冬季的PM_(2.5)分布特征分布特征进行模拟,验证WRF-Chem模型的准确度及其在沈阳市大气数值模拟中的可靠性,分析沈阳市冬季PM_(2.5)的分布特征以及各个时间段的PM_(2.5)污染成因。结果表明:WRF-Chem模型对沈阳市冬季的气象要素和颗粒物浓度的模拟均具有较高的准确度,对气象要素和颗粒物的模拟值和监测值的相关系数均达到0.8以上;沈阳市冬季12月和次年1月PM_(2.5)的浓度要高于次年2月,这是由于12月、1月是供暖高峰期,PM_(2.5)排放增多;沈阳市冬季一天中PM_(2.5)浓度最低的时间段是下午,最高的时间段是晚上,这是冬季夜间取暖造成的;沈阳市冬季工作日PM_(2.5)的浓度要高于休息日,这是因为工作日工业活动较为频繁;沈阳市冬季北部地区PM_(2.5)浓度要高于南部地区,西部地区的PM_(2.5)浓度要高于东部地区,这是沈阳市工业分布、地理环境等因素造成的。

关键词： 盾构输水隧洞   预应力衬砌   钢绞线张拉   数值模拟   工效对比  

摘要： 预应力混凝土衬砌张拉是盾构输水隧洞预应力衬砌施工的关键环节,现有张拉方法工序繁复,施工效率较低,难以进行合理的资源配置。本文以珠江三角洲水资源配置工程某输水盾构隧洞预应力衬砌区间为例,通过有限元数值模拟和现场施工工效对比,对预应力混凝土衬砌张拉施工方案进行优化。结果表明:采用一机两顶,单次张拉双侧2个锚具槽的优化方案不仅能够满足结构安全需求,整体变形相较于设计工况减小了28.04%,对结构变形的改善效果最好,并且施工时的张拉次数比设计工况减少了22次,经过现场施工工效对比,每个预应力混凝土浇筑节段张拉优化方案可节省张拉施工时间19.98 h,在保证结构安全的前提下显著提高了施工效率。研究结果可为类似工程提供参考。