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关键词： 潜堤   越堤流   局部冲刷   数值模拟  

摘要： 潜堤在越堤流作用下会加剧局部冲刷，对工程安全造成重大影响。采用FLOW3D数值模拟手段，设置多种试验工况，分析越堤流作用下潜堤周边冲刷规律，为合理确定潜堤的护底范围提供依据。结果表明：跌水作用是导致冲刷坑发育的主要成因；水深与堤高比值与最大冲刷深度呈负相关，与堤前水流流速呈正相关，两者皆显著影响冲刷深度；潜堤顶宽10 m为最大冲刷深度变化拐点，顶宽大于15 m后最大冲刷深度缓慢增长。

关键词： 计算流体力学   流化床   多相流   湿颗粒动态恢复系数   各向异性颗粒动理学  

摘要： 在液固流化床中，由于液相黏附力的作用，液体附着在颗粒表面会形成一层薄膜，引起颗粒弹性恢复系数的变化，从而影响颗粒的碰撞行为。与此同时，颗粒的脉动特性也表现出各向异性。故基于双流体模型和各向异性颗粒动理学理论，考虑颗粒恢复系数的动态变化，建立了液膜作用下颗粒动态恢复系数二阶矩模型，以研究液固流化床中包裹液膜颗粒的各向异性流动行为。模拟结果表明，液膜的存在增强了颗粒碰撞时的能量耗散，并减小了颗粒速度脉动的各向异性。随着液体黏度与颗粒密度的增加，液膜厚度增大，颗粒速度脉动与各向异性减弱。另外，动态恢复系数二阶矩模型所预测的颗粒速度和孔隙率分布与Limtrakul的实验值吻合更好，可以更准确的捕捉流场的不均匀性和各向异性特征。

关键词： 城市洪水   地表洪水   浅水方程   汇流时间   降雨产流过程   洪水预报   降水   人类活动  

摘要： 【目的】局部强降雨引发的地表洪水已经成为很多城市洪水的主要形式。真实的城市环境非常复杂，影响地表降雨-产流的因素很多，比如马路宽度、方向和建筑物覆盖率。通过开展大量不同参数组合的数值模拟试验，得到城市地表特征对降雨-产流过程的影响。【方法】具有真实感的地表形态是采用程序化建模软件自动生成的。这款软件通过11个独立参数来描述城市地表形态，包括平均街道长度、街道方向、街道曲率、主路宽度、辅路宽度、公园覆盖率等。研究采用具有激波捕捉功能的总变差减少的麦科马克格式求解浅水方程组，得到了大量不同城市地表的降雨-产流过程。研究揭示了影响城市雨洪汇流时间的主要参数。这个汇流时间代表了洪水形成的特征时间尺度。【结果】为了得到普遍适用的结果，研究将计算得到的流域出口的流量过程线归一化，使之不受流域面积、坡度和雨强的影响。因此，无量纲汇流时间取决于12个独立参数，即11个控制城市地表形态的参数和描述地面粗糙程度的曼宁系数。采用基于多元线性回归的方法，对2994个数值模拟的结果进行了敏感性分析，定量研究了每个参数对计算结果的影响。【结论】结果表明：地表粗糙度和建筑物覆盖率是影响城市雨洪形成的最主要的两个参数。提出的经验公式描述了各参数对流域无量纲汇流时间的影响。研究成果可以为设计未来具有韧性防洪能力的城市环境和改进现有的排洪系统提供有益的指导。

关键词： 温度监测   数值模拟   参数化研究   神经网络  

摘要： 在红外制导半实物仿真系统中，飞行器舱体空间内温度场并非均匀。为保证飞行器舱体空间中红外光束内温度均匀度良好，需要在无法布置温度传感器的光路上对温度进行预测。建立了舱体三维模型，利用ANSYS Fluent进行仿真计算，获得80组不同入口速度及入口温度下舱内各监测点的温度值。以80组不同入口条件下的温度数据为训练数据集，利用Matlab构建神经网络预测模型，对实际试验中的数据，以已知监测点温度对光束内未知温度进行预测。研究了预测点数量及布置方式与预测精度的关系，结果表明，神经网络预测的总体均方误差不超过0.8%，基于神经网络模型的预测值与实际值误差不超过1.1%，预测点的数量及布置方式对模型预测精度存在影响。提供了有效可行的光束内部温度的监测方法，并基于预测点数量及空间位置与预测精度关系的研究对测点布置进行优化。

关键词： 乌长高速   堆积体滑坡   堆载   降雨   数值模拟   成因机制   剪切带   稳定性  

摘要： 【目的】乌长高速（乌当-长顺）卫城滑坡为堆载和降雨诱发的大型堆积体滑坡，滑坡对猫跳河下游水利水电工程安全运营构成威胁，亟需揭示堆载-降雨耦合作用下该滑坡的发育特征及成因机制。【方法】采用地质调查、现场监测、钻探及数值模拟等手段，阐明了滑坡的物质成分及发育特征，分析了天然状态、堆载、堆载+降雨作用下滑坡的位移场、剪切带、滑带有效应力状态及稳定性，归纳了滑坡的主要致灾因子及其成因机制。【结果】结果表明：该滑坡在天然状态与堆载作用下分别处于稳定与基本稳定状态，堆载+降雨作用下处于欠稳定状态，且出现整体变形迹象；在堆载和降雨叠加作用下，位移场逐步增大，剪切带特征逐渐显著，滑带有效应力呈先增加后减小的变化趋势，稳定性不断降低。【结论】堆载-降雨耦合作用下该滑坡的破坏模式为后推移-前牵引式，地形地貌及地层岩性为滑坡发育的地质条件，后缘堆载为滑坡的孕育条件，强降雨为滑坡的主要诱发因素。研究成果可为乌长高速卫城滑坡防治设计提供指导，也为降雨-堆载诱发型堆积体滑坡科学防治提供借鉴。

关键词： 风沙侵蚀   GFRP布   剩余力学性能   数值模拟   狄拉克函数  

摘要： 为了探究玻璃纤维增强复合材料（GFRP）布的抗风沙侵蚀性能，以侵蚀速度和时间为变量，完成了经风沙侵蚀后GFRP布的剩余力学性能试验以及相应的有限元数值模拟分析。扫描电镜测试结果表明，随着侵蚀速度和时间的累积，GFRP布的损伤破坏加剧，环氧胶层易发生剥落，内部纤维则发生断裂。通过风沙侵蚀后的剩余力学性能测试发现，GFRP布的破坏均表现为脆性受拉断裂。随着侵蚀速度的增加，试验试件峰值荷载的最大降幅约为25%；而随着侵蚀时间的累积，试验试件极限荷载的降幅可达到36.4%，侵蚀速度和时间均会不同程度地削弱GFRP布的整体受力性能，进而显著影响其剩余力学性能。采用狄拉克函数对风沙侵蚀荷载进行等效化处理，建立了关于GFRP布经风沙侵蚀后的有限元数值分析模型，通过试验结果验证了模型的可靠性。基于有限元模型，进一步针对侵蚀速度和时间进行参数分析，可知随着侵蚀速度和时间的增加，GFRP布的劣化速率大大加快。

关键词： 材料力学   DNAN基熔铸炸药   巴西试验   力学行为   损伤   数值模拟  

摘要： 为获取2，4-二硝基苯甲醚（DNAN）基熔铸炸药在动态拉伸条件下的力学性能及损伤特性，结合分离式霍普金森压杆（SHPB）加载技术开展动态巴西实验，获得了不同加载强度下DNAN基熔铸炸药的间接拉伸强度；通过高速摄影，获取了试样表面裂纹的萌生演化过程，并使用数字图像相关（DIC）技术得到了试样表面的位移场和应变场分布；借助扫描电镜（SEM）观察并分析了加载前后试样断面的损伤特征；建立了该炸药的黏弹性统计裂纹本构模型（Visco-SCRAM），对动态巴西试验展开数值模拟，得到了试样位移场、应变场、应力场和损伤度分布云图。结果表明：该炸药在130GPa/s、190GPa/s、340GPa/s应力率下的间接拉伸强度和失效应变分别为2.14MPa和6.11‰、2.96MPa和2.38‰、5.10MPa和1.64‰；间接拉伸加载下，试样断面发生了较多的界面脱黏，随加载强度增大HMX颗粒破坏模式由沿晶断裂向穿晶断裂转变；数值模拟与试验结果符合较好，建立的模型能有效描述炸药在间接拉伸条件下的动态力学行为和损伤破坏过程。

关键词： 倾斜岩层   围岩稳定性   非对称变形   数值模拟  

摘要： 针对倾斜岩层巷道非对称破坏现象，采用理论分析、FLAC3D数值模拟方法，研究了不同岩层倾角、巷道不同位置影响下巷道承载能力及变形破坏规律，揭示了倾斜岩层巷道围岩非对称变形破坏机理。研究表明：不同岩层倾角条件下巷道周边不同位置承载力不同，结构面的存在降低了巷道围岩的稳定性，当该位置剪应力大于抗剪强度时，就会发生滑移破坏；在巷道位置一定时，存在最不利的岩层倾角βmin，当结构面的位置与βmin重合时，此时围岩承载力最弱，对巷道稳定性最不利。通过对巷道支护方案的优化，设计“锚网+36U型棚+锚索梁+注浆”复合支护方案，围岩变形得到了有效控制。

关键词： 超燃冲压发动机   凹腔   超声速   液体煤油   液滴碰壁  

摘要： 液体煤油射流一般在凹腔的上游喷注，凹腔内部的燃料分布对后续点火、燃烧过程至关重要，因此喷雾向凹腔内输运的这一混合过程一直以来都备受关注。本文基于欧拉-拉格朗日框架下的两相大涡模拟方法，在来流马赫数2.0，总压1.0 MPa，总温900 K条件下对凹腔燃烧室中液体煤油射流的混合过程进行数值研究。考虑常温煤油的蒸发，关注液滴在燃烧室内运动过程中的与壁面的碰撞，重点研究了喷雾从燃烧室下壁面附近卷吸进入凹腔的过程。液滴从喷孔喷出后，在来流作用下向下游扩散，大多数液滴直接跨过凹腔，在凹腔上方主流区域向下游输运，少量（约5.2%）液滴被卷吸进入凹腔。液滴进入凹腔主要包括两种路径，一种是在凹腔前缘通过凹腔剪切层进入，另外一种是从凹腔后缘经回流区进入。在这两种路径上，液滴分别与凹腔上游的壁面以及凹腔后缘碰撞产生飞溅子液滴，飞溅子液滴之后在凹腔中广泛分布。

关键词： 循环风系统   污染物蓄积   循环风比例   理论计算   数值模拟  

摘要： 循环风系统可以充分利用空气的再输运能力，减小实时排放总量，因其节能减排特性而成为工业通风的重要选择。但循环风系统控制环境内存在污染物蓄积现象，目前针对受控环境污染物蓄积及循环风比例的精确控制研究尚不完善。改进循环风系统控制环境内污染物蓄积实时计算方法，基于铸造工业污染物散发的间歇性，提出不同工艺条件下循环风比例计算方法，动态调节循环风比例范围；通过CFD离散相模型（DPM）对受控环境内的污染物时空分布进行深入研究。结果表明，不同时刻模拟计算结果与理论计算值平均误差在15%以内，具有良好的一致性；循环风系统能有效降低新风量和除尘系统实时排放总量；循环风系统控制环境内污染物蓄积存在浓度上限，上限值由污染源源强、循环风比例、除尘器对污染物的过滤效率计算确定。此外，通过受控环境内不同循环风比例下污染物浓度变化的动态特性，选取合适的循环风比例，在节能的基础上，对于减少循环风系统控制环境内污染物蓄积至关重要。