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关键词： 风暴潮   变水位   越浪量   数值模拟  

摘要： 风暴潮期间的水位变化会引起海堤结构相对超高的动态变化,因此需要针对现有的恒定水位条件下越浪量计算公式进行改进。通过FLUENT软件模拟真实风暴潮水文条件下的越浪过程,分析变水位条件下波浪谱的变化特征;在此基础上,对现有的Eurotop(2018)越浪量公式进行修正,建立了适用于变水位条件的相对等效超高越浪量计算公式,拓展了Eurotop(2018)公式的适用范围并提高了其计算精度。

关键词： 低温液体   漩涡   临界液位高度   科氏力   数值模拟   球罐  

摘要： 低温球罐大流量排液过程出现自由表面漩涡等复杂物理现象,严重影响泵等装置的安全运行及低温液体的稳定输送。针对某2000 m^(3)液氧球罐720 m^(3)/h的大流量排液工况,采用计算流体力学(CFD)方法中非稳态流动及流体体积法(VOF)对排液过程进行数值模拟,通过用户自定义函数(UDF)将初始切向速度与科氏力加载到计算流场,研究了不同初始切向速度及科氏力对排液过程、漩涡夹气的影响规律,并探究了漩涡演化规律。结果表明:初始流体静止时,科氏力是大流量排液过程中形成漩涡的主要原因,但科氏力对临界液位高度影响较小;流体具有一定初始切向速度时,初始切向速度起主导作用,科氏力可忽略;初始切向速度越大,临界液位高度越高,减弱切向速度的发展是抑制漩涡的重要举措;流场初始切向速度为0.003、0.009、0.018 m/s时,其临界液位高度分别低于0.682、0.714、0.848 m,排液管口发生微量空化。该结果可预测球罐大流量排液中漩涡运动,为排液系统优化设计提供数值计算依据。

关键词： 围岩应力   矩形巷道   复变函数解法   支护优化   数值模拟  

摘要： 针对矩形巷道断面形状容易造成应力集中这一情况,以王才伙盘煤矿火烧区影响下的3202工作面回风巷道为工程背景,基于复变函数理论建立矩形巷道围岩应力的力学模型,研究得到巷道围岩应力的复变函数解及其塑性区范围,分析了巷道宽高比和侧压系数对应力分布的影响以及影响巷道围岩塑性区发育的因素。在此基础上提出了综合支护方案,即优化锚杆(索)支护、使用工字钢架棚抑制巷道表面变形和注浆提高围岩力学性质等。研究结果表明,矩形巷道围岩应力分布呈明显的非均匀性变化,巷帮肩角部位应力集中现象显著。塑性区发育呈现典型的“X”形分布特征,这种破坏模式与巷道角部区域的应力重分布过程存在显著耦合关系。优化支护方案大幅提高了围岩应力集中区的稳定性,减少了巷道顶板和两帮的变形,有效控制了巷道围岩变形,支护体与围岩之间形成了良好的耦合效果。经现场工程实践验证,采用优化支护方案后,顶板下沉量为37 mm,两帮缩进量为19 mm,控制效果显著。

关键词： 水动力干扰   计算流体力学   高弗劳德数   准定常方法  

摘要： 针对开阔海域中两艘近距离高速航行船舶间的水动力干扰问题,采用计算流体力学软件STAR-CCM+求解RANS方程,使用空间离散的结构化网格技术,在验证数值方法有效性的基础上,模拟了单船航行时的水动力;然后用准定常方法计算了不同纵向间距、横向间距、航行速度和航向角下两船的水动力大小,并分析两船水动力干扰变化的主要原因。研究结果表明:当纵向间距为0.5倍特征船长时,两船阻力变化受横向间距影响较为明显;横向间距越小,追逐船所受侧向力变化幅度越大;当纵向间距大于1.5倍特征船长时,两船间水动力干扰可以忽略不计。

关键词： 拱坝   微震监测   损伤演化   地震作用  

摘要： 大岗山拱坝在2022年9月5日泸定6.8级地震及其余震发生时,发生强烈震动。为研究大岗山拱坝在此次地震作用下的内部损伤情况及震后安全稳定性,利用大岗山拱坝微震监测系统,首次对拱坝在地震作用下的微破裂现象进行了有效监测。在此基础上探究了地震影响下的坝体微震事件演化过程及成因,提出了大岗山拱坝在地震作用下的风险区域,并对震后拱坝安全稳定性进行了评价。研究表明:大岗山拱坝微震事件的激增与地震扰动存在密切关联。地震前拱坝微震活动性较弱,微震事件数量较少。地震发生及震后,较强的外部地震扰动,使拱坝发生持续的位移变形,并发生应力调整,从而诱发大量微震事件的发生,最高单日微震事件数量高达231个。微震事件空间分布和微震变形主要影响区域揭示了拱坝的风险区域是以拱冠梁所在坝段为中心的5^(#)~6^(#)、10^(#)~11^(#)、13^(#)~16^(#)及19^(#)~20^(#)坝段的中上部区域。在震后一段时间内,坝体微震事件数量逐渐减少,微震视体积及能量释放情况能够恢复到震前水平。地震作用下坝体微震事件未扩展形成明显的宏观裂缝,且坝体未见损伤,大岗山拱坝在经历地震扰动后仍是安全稳定的。

关键词： 边坡   锚索   岩体   数值模拟  

摘要： 文章以露天采场为工程背景,通过力学试验、数值模拟和动力学试验相结合的方法,对矿区边坡稳定性进行研究并提出支护建议。研究表明:水对岩体强度起减弱作用,湿润状态下的岩体强度低于天然状态下的岩体强度;露天矿产生位移区域主要集中于滑坡面处,最大竖向位移主要集中于矿区滑坡工作面处0.016 m;NPR锚索具有超强的力学行为和较好的抵御外力能力,可用于矿区边坡支护。

关键词： 管材   液压成形   屈服准则   各向异性   数值模拟  

摘要： 以AA6061-O铝合金挤压管材为研究对象,采用试验和数值模拟方法研究管材自由胀形过程的变形行为。通过比较试验和常用的各向异性屈服准则Hill48、Barlat89和Yld2000-2d的模拟结果,如胀形压力-高度关系、胀形轮廓和最高点壁厚-压力关系,阐明不同屈服准则对管材液压成形模拟精度的影响及产生影响的原因。结果表明:屈服准则对管材液压成形模拟精度存在显著的影响,其原因在于屈服准则直接决定描述对应成形工艺加载条件下的屈服行为和塑性流动行为。Hill48屈服准则的总体预测精度不及各向同性的Mises屈服准则,故不适用于铝合金管材液压成形。Barlat89屈服准则预测精度虽优于Hill48,但仍存在较大偏差。Yld2000-2d屈服准则对管材液压成形过程变形行为描述的准确性高于其他几个屈服准则,其可以被推荐用于管材液压成形模拟。研究结果为在管材液压成形的实际应用中优选屈服准则提供重要指导。

关键词： 水封石油洞库   围岩   数值模拟   下穿施工   开挖影响  

摘要： 文章以某水封石油洞库主洞室开挖下穿水幕巷道的具体工程为依托,采用数值模拟分析方法,研究某洞库在围岩较差不良地质段主洞室开挖时对上方已开挖支护完成的水幕巷道的影响,为洞库稳定性分析提供理论依据。结果显示,主洞室开挖爆破对水幕巷道有一定影响,但由于水幕巷道断面小,采取了相对支护方式,主洞室开挖后造成水幕巷道安全性问题的可能性比较小。

关键词： 汽车工程   通风刹车盘   数值模拟   热管   两相流   传热  

摘要： 为强化现有通风刹车盘(VBD)的散热,防止其发生热衰退,提高车辆的刹车安全性,提出了一种体内融合整体热管的新型通风刹车盘,即热管盘(HPD);为检验HPD的传热性能及其改进效果,在相同工况的条件下对HPD、VBD进行了基于FLUENT的详细的传热数值模拟计算,通过数值计算探究了HPD的传热性能与3个影响因素,即充液率、热流密度、转速的内在关系,并将HPD、VBD的传热性能进行对比。研究结果表明:HPD的最佳充液率在小热流密度下(不大于4700 W·m^(-2))为35%,在大热流密度下(大于4700 W·m^(-2))为40%;HPD的热阻会随热流密度增加而下降,随转速的升高而增加;HPD传热效果较VBD有显著提升,譬如在充液率为35%、转速为23.1 rad·s^(-1)、热流密度为5839 W·m^(-2)时,HPD的盘面平均温度及盘面最高温度较VBD可分别下降49和53 K,同时热阻可降低28%;HPD的盘面平均温度偏差虽略高于VBD,但因其强大的散热能力,HPD的局部超温反而得到改善;HPD联通空间设置的承压块保证了其结构强度和承压能力,且其预测失效循环次数较VBD还可增加269次。可见,提出的新型热管盘从强化传热着手,可明显降低其工作温度,从而提高通风刹车盘的寿命与刹车安全性。

关键词： 气液分离器   数值模拟   结构优化   带压试验   分离规律  

摘要： 为有效解决井下含气率在50%以上的高气液比油井电泵举升难题,本文设计了一种集重力及旋流原理于一体的旋流重力式井下气液分离器。采用数值模拟技术对分离器的结构进行了优化,并通过地面带压试验得到了带压条件下的分离规律。分离器的结构优化双对称环状转切向入口,入口位置居中,出气管向内筒插入30 mm。