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关键词： 空化   空化泡   球形颗粒   流体体积法   动力学   数值模拟   射流速度   溃灭时间  

摘要： 【目的】空化是一种自然界存在的物理现象,空化的产生出现在多个领域,包括材料学、地质学和生物学等。早期空化研究是为了避免其带来的不利影响,比如细胞功能下降、岩石破裂、水力机械的材料空蚀损坏和动力性能恶化等。然而人们逐渐发现空化在多个领域中具有积极应用,比如强化材料、促进化学反应合成、去除难降解有机污染物等。研究空化泡在近壁面附近的溃灭过程,可以更好地了解空化泡溃灭对壁面的作用机制,从而在多领域应用中更好地利用空化效应。壁面包括凹面、凸面、锥面、不规则面等,球形颗粒表面属于凸面的一种。采用空化技术处理含油污泥,可以显著提高回油率,实现油泥资源化处理。空化破解油泥的机理是空化泡在油泥颗粒表面溃灭时,产生高温高压及高速射流,有利于油与固体颗粒的分离,实现油的回收再利用。【方法】研究球形颗粒附近空化泡溃灭的动力学行为,探究空化泡溃灭的演化过程,进而分析颗粒与空化泡之间的距离和颗粒尺寸对颗粒-空化泡相互作用的影响机制。利用质量、动量和能量守恒原理描述空化泡动力学行为,采用流体体积法对泡壁拓扑结构的变化进行精确界面捕捉,利用ANSYS软件数值模拟了空化泡在球形颗粒附近的溃灭过程。【结果】空化泡在球形颗粒附近随着时间变化逐渐发生溃灭,其溃灭形态受到距离参数和尺寸参数的影响。空化泡坍塌瞬间会形成指向颗粒的微射流与高温高压极端环境。【结论】当球形颗粒距离空化泡距离较近时,空化泡呈现梨形坍塌;当距离较远时,空化泡呈现球形坍塌。当距离参数减小或颗粒尺寸增大时,球形颗粒边壁受到的最大压力增大;当距离参数减小或尺寸参数减小时,空化泡形成的最大射流速度增大,颗粒边壁处最大温度增大。较大尺寸颗粒附近空化泡溃灭时间更长,且受距离参数影响较大。空化泡距离越远,溃灭时间越长。

关键词： 甲醇双燃料船   燃料舱通风   甲醇泄漏   计算流体力学  

摘要： 为有效解决甲醇双燃料船燃料舱内的甲醇泄漏问题,以某16000 TEU甲醇双燃料集装箱船为例,采用计算流体力学软件对甲醇泄漏情况下燃料舱的通风性能进行数值模拟。对舱室内的甲醇气体进行监测,研究舱室内空气达到安全标准所需时间随管道开孔数量和排风速度的变化规律。研究发现,在管道内合理开孔对提升燃料舱的通风性能有很大作用,推荐在开孔的基础上将风机运转速度提升1.5倍,这样既能将舱室内空气到达安全标准所需时间控制在300 s以内,又能降低能耗。

关键词： 多孔顶管施工   地面沉降   Peck公式   数值模拟  

摘要： 顶管施工作为市政地下管网建设的关键技术,已普遍应用于实际工程。为探索水平多孔顶管施工过程中地面沉降的计算方法和特性,通过采用圣维南原理和叠加原理得到多孔顶管施工诱发地面沉降预测的Peck公式且验证了采用考虑内聚力的等效内摩擦角的适用性。通过数值模拟验证了Peck公式的局限性,由于Peck公式无法有效模拟土质参数、刀盘压力、顶管压力、注浆压力、管道施工引起的耦合作用,虽然其变形趋势与数值模拟一致,但误差较大,故对于地面沉降敏感的顶管工程应采用数值模拟进行精细化设计,此外通过对施工工况的研究表明,顶管施工工况对地面沉降数值和分布规律起着决定性作用。

关键词： 拱坝   廊道混凝土   施工期   温度应力   温控措施  

摘要： 特高拱坝混凝土温控防裂措施直接影响工程施工质量和结构安全,为防止特高拱坝施工期出现温度裂缝,以白鹤滩特高拱坝陡坡廊道坝段为例,采用三维有限元法,进行封拱温度、廊道遮闭等措施下混凝土温度场和温度应力分析,对比施工期温控措施优化效果。结果表明:特高拱坝陡坡非廊道约束区混凝土最高温度、最大拉应力和最小抗裂安全系数均满足温控防裂要求,主要开裂风险出现在廊道顶拱和底板局部区域;通过降低最高温度、提高封拱温度并提前做好廊道遮闭等措施,廊道混凝土最大拉应力降低为1.54 MPa~2.18 MPa,最大降低幅度达到57.4%,优化温控措施防裂效果明显。研究结果可为工程施工期温控方案提供参考。

关键词： 装配式箱涵   榫接   铰接   有限元模型   数值模拟  

摘要： 为研究连接接头型式与位置对装配式箱涵静力性能的影响,本文设计了5种不同结构型式的预制装配式箱涵,利用ABAQUS软件对其进行了数值模拟分析。研究结果表明:在竖向荷载作用下,预制装配圆铰式钢筋混凝土箱涵和预制装配榫接式钢筋混凝土箱涵结构在两侧接头薄弱面处出现破坏,且随着荷载增大,破坏逐渐向接触面两侧延伸,而现浇箱涵结构两侧混凝土出现的塑性损伤较小,仅在接头薄弱面处出现小范围的破坏,且未向其他方向延伸。连接接头型式与位置对箱涵极限承载力及上顶板的挠度影响较为明显。

关键词： 球墨铸铁   铸造工艺   数值模拟  

摘要： 介绍了厚大球墨铸铁持环铸件的结构及技术要求,提出了一种厚壁球墨铸铁件立面使用斜颈冒口的工艺设计思路,利用MAGMA数值模拟软件,对铸件需要放冒口区域的模数大小进行模拟分析,选择合适尺寸的斜颈冒口,并通过观察铁液的充型过程、凝固过程以及缩松的模拟情况,确定了工艺的可行性。经生产验证,斜颈冒口的体积比传统的侧冒口体积小,清理效率高,且冒口颈接触位置铸件表面质量好,铸件质量得到提升,降低了生产成本。

关键词： 列管式固定床反应器   液体分布器   滴流结构   流量系数   数值模拟  

摘要： 针对列管式固定床反应器液体分布器出流不均问题,提出由上滴流管、带中心通孔圆形垫片及下滴流管组成的新型滴流结构。采用数值模拟方法分析垫片通孔内径、厚度及液位高度对出流量的影响。同时利用实验设备测量不同物性液体原料流量,获取流量系数以修正经验公式,进而实现对不同出流量工况下滴流结构组合参数的快速预测,为反应器内液体分布均匀性提供有效解决方案与理论依据。

关键词： 钢管混凝土密肋复合墙   轴压试验   数值模拟   轴压刚度   承载力  

摘要： 为研究钢管混凝土边框密肋复合墙的轴压性能,设计并完成3个1/4缩尺试件的单调竖向加载试验,考察各复合墙的受力机理、破坏形态、荷载-位移曲线及应变发展规律,分析了不同肋格形式、有无填充砌块对复合墙轴压性能的影响。采用ABAQUS软件建立有限元模型,对比数值模拟与试验得到的峰值荷载、变形特性及破坏模式。研究结果表明:复合墙在轴压作用下呈现出从砌块到肋柱再到边框柱的失效机制,且具有多道防线的特点;肋格形式可以调节墙体刚度,合理改善墙体的协同工作性能;填充砌块承担的应力占比为8%~11%,其作用主要是为肋格提供侧向支撑,提升墙体平面外稳定性。基于叠加原理计算轴向刚度计算,量化各组件的刚度分担比率,其中边框柱刚度占比在46.1%~50.4%之间,可用于墙体初步优化设计。依据建立的轴压承载力计算方法,开展基于关键参数变化的轴压性能对比研究,计算值与试验结果吻合较好,且发现肋柱混凝土强度、钢管壁厚对提升承载力效果显著。

关键词： 平板闸门   小开度   脉动压力   数值模拟   FLOW-3D  

摘要： 深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,在闸前水头、闸门槽的影响作用下,闸后流态紊乱,水流紊动剧烈,容易引起底板失稳。基于FLOW-3D软件,采用RNG k-ε湍流模型、tru-VOF法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后底板脉动压力进行数值模拟,并用物理模型试验结果对数值模拟结果所得到的闸后底板动水压力时均值、脉动压强概率密度和功率谱密度进行验证。结果表明:数值模拟结果与模型试验结果吻合较好,用数值模型模拟小开度平板闸门出流的水力特性是可行的和合理的。

关键词： 潮流   数值模拟   水动力   流速   淤积   金州湾  

摘要： 金州湾沿岸海洋工程的建设,将不可避免地对周围海域水动力环境、生态环境等产生影响.通过二维水动力数值模拟,对金州湾围海造陆区潮流场进行模拟计算,同时对机场人工岛接岸工程在不同开口情况下对潮流场的影响及侵蚀淤积情况进行预测研究.结果表明:金州湾潮流特征整体表现为较强的往复性,海流主流向为偏NE-SW向,其中偏NE向为涨潮流向,偏SW向为落潮流向,潮流最大可能流速在23.2~100.9 cm/s之间.当接陆堤坝在开口50 m、200 m时,流态变化明显区域主要集中在开口区附近水域,开口通道及其附近流速明显增加,而北段接陆堤坝的东侧水域流速呈减小趋势.当开口宽度从50 m拓宽到200 m,淤积区的平均淤积强度从0.06 m/a增加到0.14 m/a.