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关键词： 软土   高速公路   改扩建工程   固结沉降   数值模拟  

摘要： 地基沉降的计算问题是软土地区高速公路改扩建工程的难点。建立两种数值模型：一是考虑新老路基相互作用的高速公路改扩建工程模型，二是天然地基上新路基等效荷载固结沉降模型，对比研究软土地区高速公路改扩建的地基沉降特征和新老路基相互作用。模拟结果表明：在老路基坡脚外侧，模型Ⅱ新路基引起的沉降为模型Ⅰ的190%，说明老路基对地基起到加固效应；模型Ⅰ新路基引起的沉降在道路中线处为最大沉降值的67%，而模型Ⅱ新路基荷载引起的沉降在道路中线距离处已接近零，说明老路基对新路基扩建起到约束效应。将老路基对地基的加固效应和约束效应概括为新老路基相互作用系数，确定新老路基相互作用系数的取值范围。对新路基在天然地基上的沉降计算值进行修改，提出考虑新老路基相互作用的软土地区高速公路改扩建地基沉降计算方法及差异沉降预测方法。

关键词： 盾构隧道   数值模拟   地表变形   同步注浆参数  

摘要： 合理控制注浆参数对限制地表变形、降低隧道施工风险具有重要的意义。依托磁浮T2站～磁浮T3站区间盾构隧道工程，基于数值模拟，研究注浆压力、注浆量和浆液弹性模量的大小对地表变形的影响，以期得到合理的注浆参数，控制地表沉降，降低盾构同步注浆参数不合理造成的地表沉降过大风险。结果表明隧道同步注浆对地表沉降控制具有显著的作用，注浆压力、注浆厚度和浆液弹性模量越大，地表沉降则越小；随着三个参数的增长，地表沉降变化幅度越小，逐渐趋于稳定，注浆效果趋于饱和；考虑到注浆有效性与经济性之间的平衡，建议将注浆压力控制在200～250 kPa的范围内，注浆量控制在5.4 m3/环左右，浆液弹性模量控制在200～250 MPa的范围内。现场实践表明，研究成果满足工程实际需要，为盾构隧道工程注浆加固提供了参考。

关键词： 机身结构   撞击响应   损伤模式   数值模拟   能量吸收   环境目标  

摘要： 机身结构在撞击事件中的响应因其突发性和破坏性而成为航空安全领域关注的焦点。本文采用ALE方法，对典型机身结构在不同速度下撞击不同环境目标（刚性地面、软土和水）时的损伤特性进行了分析，得到了机身结构在不同撞击条件下的应力、应变及加速度等动态响应，探讨了撞击速度与环境目标的物理特性如何共同影响机身结构的损伤模式。研究发现，机体结构的加速度演变趋势整体上与受力特性具有高度的一致性，但不同部件的加速度响应却各有差异；蒙皮、桁条和隔框作为主要的能量吸收部件，在不同撞击条件下展现各异的吸能特性，并形成三种基本损伤模式：在撞击刚性地面时，机身底部被压平，隔框形成两点塑性铰（损伤模式Ⅰ）；在撞击软土时，底部机身结构发生塑性铰和内凹（损伤模式Ⅰ和Ⅱ的结合）；而在撞击水面时，机身蒙皮和桁条结构向内凹陷（损伤模式Ⅲ）。

关键词： 群桩   阻力系数   涡脱频率   流线   涡旋  

摘要： 桩基码头下群桩的绕流水动力相比于单桩结构更为复杂，对港口水动力与泥沙输运具有重大影响。为探究其内在相互作用机制，基于CFD方法建立OpenFOAM层流模型，定量研究多列三圆柱结构阻力系数和斯特劳哈尔数随圆柱间距比L/D=1.5-8.0的变化规律，并根据群桩涡旋、流线、流场的模拟数据分析其变化的内在机制。研究结果表明：群桩结构相互作用复杂其受力和涡脱频率更高；上中游圆柱在L/D=3.5-4.0间存在唯一临界值，临界值前阻力系数和斯特劳哈尔数变化显著，临界值后群桩处于稳定状态各圆柱水动力系数基本不变；下游圆柱存在两个临界值分别在间距比L/D=3.5-4.0和间距比L/D=7.0-7.5之间，第二临界值前变化规律同上中游圆柱，第二临界值后圆柱阻力系数逐渐增加到中游圆柱阻力系数附近，并且其斯特劳哈尔数减小；同时，发现群桩在临界值L/D＞3.5后，存在最大阻力系数近似满足CDmax/CD单∝（L/D）(n1.1)三阶多项式关系，最大斯特劳哈尔数近似满足Stmax/St单∝（L/D）(n1.1)对数关系（其中n为群桩列数）。再根据涡旋及流场的数据分析，到达临界值时尾涡逐渐充分发展并产生明显的涡脱落现象冲击依附于其它圆柱，造成了水动力数值的突然变化。本研究工作通过群桩绕流水动力特性分析研究，为桩基码头工程应用和码头下方泥沙冲淤计算提供一定的指导作用。

关键词： 水电站   水下建筑物   缺陷检测   Mask R-CNN   注意力机制   特征融合  

摘要： 水下建筑物缺陷检测是保障电厂长期稳定运行的关键任务之一，针对水下建筑物能见度低，人工检测成本高，检测任务危险，缺陷检测精度低等问题，提出一种基于改进掩码-区域卷积神经网络的水电站水下建筑物缺陷检测算法。首先采用图像处理技术提高水下缺陷图像质量；然后通过K均值聚类算法确定先验边界框，提高模型效率；在网络中添加注意力机制，聚焦重要信息，增强网络对水下缺陷的关注度，提高模型性能和检测的准确度；修改特征融合网络为SS-FPN，减少特征融合时信息丢失，加强语义融合。对比试验结果表示，与改进前基于ResNet50的Mask R-CNN算法相比，改进后算法提高了对水电站水下建筑物缺陷的检测精度，后续处理得到的缺陷轮廓更精确。

关键词： 卧螺离心机   数值模拟   代理模型   离心分离   多相流  

摘要： 卧螺离心机在处理污水的过程中，污水性质的变化对分离效果产生一定影响。基于多相流Eulerian模型、RNG k-ε湍流模型，通过多重参考系方法，建立了卧螺离心机流体域的计算流体动力学模型，研究了污水中固相密度和浓度对流场的影响，使用代理模型分析了二者对分离效率的耦合影响。结果表明：固相颗粒的切向速度滞后系数在液环中上层到最大值；固相颗粒的沉降速度在固相密度较小时差异较大；在转鼓壁面附近，固相体积分布达到最大值60%，不随w(污水)的变化而变化；比较了不同代理模型用于分析污水中固相密度和浓度对分离效率的耦合效应。该研究对卧螺离心机高效处理污水提出了一个新的视角，并提供了一定的理论参考。

关键词： 抽水蓄能电站   下水库   流-固耦合作用   围岩稳定性   数值模拟  

摘要： 在矿井改建抽水蓄能电站中下水库开挖后引起地下渗流场改变，将导致应力场重新调整，易引起围岩的失稳和变形，因此围岩稳定性成为石砀山铜矿地下空间改建的关键。基于此建立考虑流-固耦合的地下水渗流和地应力数学模型，利用COMSOL Multiphysics软件和有限元方法构建数值模型，采用三维地质模型与二维剖面模型相结合的方式，开展石砀山拟建抽水蓄能电站中下水库围岩稳定性分析。研究结果表明，在下水库开挖后地下渗流场发生变化，渗流方向改变，水位呈漏斗状；下水库附近及顶部的孔隙水压力减小，高孔隙压力区分布在下水库两侧的模型底部。对比不考虑流-固耦合作用情况下，考虑流-固耦合后围岩应力、位移及塑性区发生变化，最大等效应力减小了0.9MPa，最小等效应力增加了0.3MPa，洞室两侧等效应力均呈减小趋势，边界洞室受孔隙水压力影响更大；整体洞室围岩的变形减小，边界洞室变形大于内部洞室；并且流-固耦合作用一定程度上减小了塑性区的分布。进一步基于流-固耦合数值模型，设计下水库在充/放水条件下围岩应力分布状态和稳定性，结果表明所设计的三种工况对围岩施加的静水压力、水位变化引起的孔隙水压力变化和软化效应引起的稳定性变化较小；软化效应在一定程度上减弱围岩稳定性，在下水库支护时需重视对洞室的衬砌，在设计工况下下水库围岩稳定性仍可以得到保证。综上在矿井改建抽水蓄能电站中运用数值模拟评价下水库的围岩稳定性，以提供数据支撑和保障工程的安全性。

关键词： 高聚物浆液   裂隙注浆   热传导   热流耦合   数值模拟  

摘要： 为研究温度和热传导对自膨胀高聚物在平板裂隙中扩散特性的影响规律，考虑浆液化学反应原理，分别用准三维和三维同位网格有限体积法离散浆液组分质量守恒方程、流动控制方程和裂隙热传导方程，建立了浆液-裂隙壁热流耦合仿真模型，采用PISO算法实施迭代控制，实现了对高聚物浆液裂隙注浆扩散过程多场耦合体系的求解。与商用软件计算结果相比，两种方法得到的浆液反应进程、扩散特征、体系温度演变、流场密度与压力分布吻合较好，与高聚物裂隙注浆模型试验结果相比也具有较好一致性，证明了所建立模型的适用性和正确性。该模型将裂隙注浆三维问题转化为二维问题处理，与三维有限体积法相比，在保证求解精度前提条件下，能够显著减少流体单元数量，降低建模复杂度，节省计算时间，为研究热-流耦合效应对高聚物浆液在裂隙中扩散行为的影响提供了一种快捷高效的新途径。

关键词： 燃煤锅炉   超低负荷   局部临界热负荷   稳燃   数值模拟  

摘要： 【目的】提升燃煤机组运行灵活性是建设新型电力系统的重大需求，这对燃煤锅炉超低负荷稳燃能力提出了更高的要求。【方法】以某660 MW超超临界旋流对冲燃烧煤粉锅炉为对象，提出了锅炉局部临界热负荷的概念，采用数值模拟方法，以锅炉燃烧器区域体积平均温度为局部区域热负荷指标，分析了锅炉不同负荷的燃烧稳定性，进一步提出了锅炉超低负荷下提高单只燃烧器功率的稳燃策略，获得了该锅炉超低负荷局部临界热负荷。【结果】在常规运行方式下，负荷由25%降低到20%时锅炉主燃区局部热负荷区域及燃烧器喷口后局部热负荷区域体积平均温度下降速率为83 K/%负荷和34.8 K/%负荷，远高于负荷由30%降低到25%过程中的6.3 K/%负荷和6.1 K/%负荷，锅炉出现燃烧失稳现象。在采用提高单只燃烧器热负荷的稳燃策略后，在20%额定负荷下的局部热负荷区域体积平均温度提升到30%额定负荷下水平，明显提升了20%额定负荷下的锅炉燃烧稳定性。【结论】对于所研究锅炉的20%额定负荷，满足锅炉稳定燃烧的局部临界热负荷为单只燃烧器额定功率的60%。

关键词： 长悬挑钢结构   施工安装模拟   温度效应   提升不同步  

摘要： 针对长悬挑钢结构的施工力学时变特性问题，结合现场位移和应变监测结果验证了数值模型的有效性，进一步探讨了结构施工过程及安装成型后杆件内力的变化特点及规律，同时分析了温度作用对结构的影响。结果表明：现场各监测点应变和位移监测值与模拟值变化趋势基本一致，位移监测值与计算值误差较小，但关键杆件应变监测值与计算值存在较大误差，主要原因为温度效应对桁架杆件应力影响较大，最大误差可达77%。因此建议在类似工程施工数值模拟过程中，应引入真实温度机制对结构施工力学行为的影响，以提高结构应力计算精度。长悬挑桁架在卸载过程中，其根部承受的荷载逐渐增加，但均处于低应力状态；当下挂网壳安装完成后，结构竖向最大位移为其跨度的1/426，满足规范变形限值1/125的要求。此外，提升不同步对施工过程安全性影响较大，如不同步引起的提升反力可达同步提升的1.30倍，超过了提升器额定提升能力。研究成果对于确保结构施工安全性具有一定参考作用。