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关键词： 混流泵   自由涡设计   复合涡设计   数值模拟   流场分析  

摘要： 根据环量分布形式不同,可将混流泵设计分为自由涡、强迫涡和复合涡设计。以一导叶式混流泵叶轮为研究对象,通过采用反问题设计方法控制叶轮出口处环量分布形式,结合正交试验设计方法,对比分析了自由涡和复合涡设计对混流泵叶轮的参数分析及性能优化结果的影响。研究结果表明:环量控制参数rv_(h)和rv_(s)对所有工况下效率及扬程均具有较大影响;与原始模型相比,自由涡设计优化结果在0.8、1.0、1.2倍设计流量处效率分别增加0.31、1.63、1.03个百分点,而复合涡设计优化结果效率分别增加了1.09、3.51、9.71个百分点,且设计流量处三者扬程差较小;内流分析结果表明采用考虑环量分布的复合涡设计有利于叶轮出口处流态的进一步改善从而降低叶轮下游部件水力损失。

关键词： 混凝土拱坝   大坝浇筑   施工进度   施工仿真   方案优化  

摘要： 混凝土拱坝施工仿真计算是验证拱坝施工工期的重要方式,文章围绕缩短叶巴滩水电站混凝土拱坝施工工期,对大坝施工方案进行优化研究,通过建立混凝土拱坝施工仿真模型,并明确边界条件和仿真参数后,综合考虑类似工程经验,选择调整混凝土仓层厚度和三大控制高差分别作为优化方案进行仿真分析,得到了不同施工方案的施工工期、浇筑强度、机械效率等仿真结果。结果表明:增大混凝土仓层厚度和提高三大控制高差均可有效缩短拱坝施工工期并且提高缆机机械效率。

关键词： 梭式窑   数值模拟   温度场   速度场   还原气氛  

摘要： 现有企业受自身发展、生产技术的影响,存在低温余热回收难度大、回收效益低的问题。为此,根据氯化铵干燥特性并结合企业低温余热资源设计出一种基于工业釜乏汽与电窑废气余热为热源的干燥系统,重点在利用干燥特性合理分配不同干燥时间,设计不同干燥方式对干燥过程的热利用率及热损比进行理论分析。研究表明:此设计满足干燥所需热量,可回收废气中15.04%的热量。工业釜乏汽以及电窑废气外排温度平均降低41.13℃,解决了企业废气外排温度过高的问题,不仅可利用干燥氯化铵创造经济价值,还可可节省干燥气体的花费。

关键词： 爆破效果   中深孔爆破   参数优化   数值模拟   充填体  

摘要： 为解决三贵口铅锌矿采用分段凿岩阶段空场嗣后充填法回采矿块时大块率较高、二步骤回采时两侧充填体及顶柱破坏严重、矿石贫化率较大等问题,对原有爆破参数进行了优化研究。采用76 mm的炮孔直径,基于岩石可钻性及可爆性分析,通过理论计算得到排距为1.8 m,孔底距为2.1 m;或者排距为1.9 m,孔底距为2.0 m。由现场工业试验可知,与使用原爆破参数的采场相比,采用优化后的爆破参数,矿石贫化率降低了19.8%,损失率降低了4.6%,炸药单耗降低了12.2%,大块率降低了34.8%。应用LS-DYNA有限元软件对爆破参数优化前后的爆破效果进行模拟分析,结果表明,采用优化后的爆破参数进行爆破时,矿石大块率较小,爆破作用对两侧的充填体、顶柱及凿岩巷道眉线的损伤也较小。

关键词： 选区激光熔化   铝锰钪锆合金   体积能量密度   熔池  

摘要： 选区激光熔化(SLM)制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关,实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料,建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型,完成SLM单/双熔道成形实验并验证模型的准确性。借助数值模型研究SLM熔池演变的基本规律;研究在200~400 W的激光功率下,单熔道形貌、熔池温度与熔池尺寸等熔池特征随激光功率的变化规律,发现激光功率为360 W、扫描速度为1.0 m/s时,单熔道成形质量最好;研究在360 W的激光功率、1.0 m/s的扫描速度下,扫描间距为60μm、80μm和120μm时双熔道搭接行为、双熔道形貌演变规律,发现扫描间距为80μm时双熔道成形质量好,成形效率高;结合多熔道SLM成形实验筛选出合适的体积能量密度(VED),在107~139 J/mm~3的VED范围内,成形熔道连续、光滑。借助该模型可初步预测关键工艺参数,减少工艺参数优化成本。

关键词： 城市地下管廊   天然气管道   爆炸   数值模拟  

摘要： 天然气具有易燃易爆性,在燃气管廊内泄漏易引起火灾、爆炸事故。通过数值模拟城市地下天然气管道爆炸,分析爆炸过程中舱室内温度、压力和火焰传播速度的变化情况,讨论释压板缓解爆炸危害的作用。结果表明,燃气管廊中天然气遇到明火发生爆炸,火焰传播速度极快,短时间内造成高温超压环境,危害极大,释压板可以一定程度上缓解冲击波造成的压力,爆炸过程的研究为天然气管道入廊建设提供理论参考意义。

关键词： 窄煤柱   围岩控制   数值模拟   极限平衡理论  

摘要： 以昊兴塬煤业2^(#)煤层2205工作面窄煤柱开采为研究背景,采用理论分析、数值分析及现场实测的手段,通过构建窄煤柱平面应变力学模型,分析窄煤柱峰值应力临界参数,理论计算得出窄煤柱最小宽度值;通过有限差分软件FLAC^(3D)建立窄煤柱开采仿真三维数值模型,分析了不同煤柱宽度(4,6,8,10,12,14 m)下2205回风顺槽围岩垂直应力分布规律与塑性区分布形态。基于现场实际与两种分析结果,综合确定了合理窄煤柱宽度为8 m;结合昊兴塬现场实际地质特征与分析结果,提出了相应的联合支护技术。现场观测数据及变形情况表明,窄煤柱宽度和围岩支护方案设计合理,巷道变形控制效果较好,能够维持巷道围岩稳定。

关键词： 扇贝柱   超声波   蛋白质变性   动力学模型   数值模拟   低场核磁共振  

摘要： 蛋白质变性是影响扇贝柱热加工(干燥、真空低温慢煮、高温烹饪等)制品品质的关键点,构建扇贝柱蛋白质变性动力学模型,揭示蛋白质变性及其与水分状态的相关性,对于调控扇贝柱热加工制品品质至关重要。本文采用差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter,DSC)获得扇贝柱蛋白质变性动力学参数;基于温度分布与水分状态分布,对扇贝柱蛋白质加热变性进行数值模拟。利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术探究扇贝柱水分组成及状态分布规律。结果表明,扇贝柱肌球蛋白初始变性温度32.50℃,完全变性温度55.00℃;肌动蛋白初始变性温度51.25℃,完全变性温度77.50℃。超声波(ultrasonic,US)预处理导致肌球蛋白和肌动蛋白变性温度都提高了3.75℃,进而提高了扇贝柱热稳定性。随着蛋白质变性程度增加,强结合水(T_(2b))和弱结合水(T_(21))弛豫时间在小范围内波动(T_(2b) 0.19~0.25 ms,T_(21)1.38~2.97 ms),不易流动水(T_(22))和自由水(T_(23))弛豫时间减少;T_(22)所占比例显著降低,T_(2b)和T_(21)比例略有增加,而T_(23)比例基本保持恒定状态。相比于对照组,US预处理导致T_(22)弛豫时间及其所占比例降低。肌球蛋白和肌动蛋白蛋白变性程度与自由水、不易流动水及其所占比例呈负相关。因此,通过监测扇贝柱水分组成及状态分布,可无损、快速评估扇贝柱肌球蛋白和肌动蛋白加热变性程度。

关键词： 激光熔覆   同步气体冷却   残余应力   熔池流场   显微组织   数值模拟  

摘要： 目的解决薄板在激光熔覆过程中产生复杂残余应力、变形及晶粒粗大等问题,提高熔覆层的质量和零件装配可靠性。方法提出一种液氮冷却氮气的激光熔覆同步气体冷却方法。采用双椭球热源,综合考虑随温度变化的热物性参数、热传导、热辐射、光粉相互影响、凝固过程中相变潜热的作用,建立同步气体冷却的激光熔覆三维数值模型,对不同冷却距离(d)下的瞬态温度场、熔池流场及应力演变过程进行数值计算。同时,利用热电偶对温度场分布进行验证,并采用扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪分析其显微组织及涂层的硬度。结果引入冷却氮气增强了熔池表面与外界环境之间的热交换,从而改善了熔池的温度分布,加快了熔池的冷却速度。常规激光熔覆和同步气体冷却激光熔覆的熔池流场变化趋势基本相同,呈现中心向四周流动,中心流速小,边缘流速大,熔池前方的流速大于熔池后方。当冷却距离为5mm时,基体横向最大残余应力由204 MPa降至181 MPa,熔覆层顶部残余应力从190 MPa降至172 MPa,界面结合区残余应力从234 MPa降至211MPa,基板两侧翘曲变形量减少了50%。当冷却距离为10mm时,涂层的晶粒组织明显细化,中部柱状晶的无序排列程度明显增大,涂层的显微硬度从348.2HV0.2提高到375HV0.2。结论该方法可以有效减小基体的残余应力和变形,为更好控制激光熔覆涂层的晶粒和微观组织提供了一种新方法。

关键词： 路基施工   沉降监测   数值模拟  

摘要： 为提升公路路基稳定性,结合工程实例,对路基施工过程中的沉降量进行监测,采用数值模拟方法建立公路软土路基施工二维数值模型,对施工过程中路基及桩顶沉降变化规律进行分析,并探究了桩端持力层土体参数对路基沉降的影响。结果表明,在路基施工过程中,随着填土高度的增加,路基沉降量逐渐增大,施工完毕后,路基沉降趋于稳定;路基不同位置桩体沉降变化规律与路基沉降分布规律相似;随着桩端持力层土体模量、黏聚力和内摩擦角的增大,路基沉降量逐渐减小。