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关键词： 空气动力学   三维方柱   端部效应   数值模拟   流场特性   气动力  

摘要： 【目的目的】探究有限长度方柱的绕流特性及端部效应对其气动力分布的影响。【方法方法】采用数值模拟对不同宽高比和纵向长度下方柱的气动特性进行了系统分析。首先,通过二维方柱截面计算验证了模型及方法的可靠性,并讨论了宽高比对截面气动力的影响。随后,分析了三维有限长度方柱的气动力沿纵向的演变规律及端部绕流的影响范围。【结果结果】截面宽高比的增加导致尾流区域旋涡长度随之增加,负压区减小,阻力系数和斯特劳哈尔数呈线性递减趋势;当长高比小于20时,方柱整体阻力系数与斯特劳哈尔数随纵向长度的增加而迅速增大,尾流场变化显著,呈现出明显的三维特征;当长高比进一步增大时,参数的增幅趋缓,但端部绕流现象仍然突出,两端旋涡脱落现象减少,气动力呈现中部大而端部小的分布特征。【结论结论】揭示了有限长度方柱绕流的三维特性及端部效应对气动力分布的重要影响,为工程设计与空气动力学应用提供了重要参考。

关键词： 计算流体力学   微反应器   Villermaux-Dushman反应   微观混合性能   离集指数  

摘要： 为分析微反应器微观混合过程中的内部信息,采用计算流体力学(CFD)方法,选用层流-有限速率模型对T形圆管、T形方管和Y形方管微反应器的微观混合过程进行了数值模拟,模拟结果与文献中的试验数据基本吻合,说明所选用CFD模型的准确性和可靠性良好。分析了Villermaux-Dushman反应体系中流体在上述3种微反应器中的流动状态和速度分布、H^(+)和I_(2)分布情况及其离集指数(X_(S))的分布规律,从而评估微反应器的微观混合性能。结果表明:3种微反应器中的流体流动均为层流态;在T形圆管微反应器中,H^(+)被快速完全消耗;在T形方管和Y形方管微反应器中,H+始终存在;3种微反应器的X_(S)均较小,表现出优良的微观混合性能。

关键词： 高层建筑   圆角三角形   数值模拟   风荷载特性  

摘要： 角部处理是改变建筑造型的重要措施。以圆角率为0和圆角率为5%的三角形模型为例,利用ANSYS有限元分析的方法研究圆角处理对三角形高层建筑的风荷载特性的影响,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:在风压方面,圆角率为5%的模型无论是在迎风面还是背风面,都会受到更小的风荷载冲击,并且可以在降低风带来的吸力效应的同时减少漩涡的出现;在风速方面,即使都会出现“挂耳”现象,但圆角率为5%的模型会降低风流场环境的复杂性,风速值的变化幅度减小;在速度矢量方面,圆角率为5%的模型由于其圆角的设计,相较尖角会更温和,风速会降低,向两侧分流的风也会减少。

关键词： 混凝土石坝   形变特性   增稳措施   压坡平台  

摘要： 为了研究赵家坝水库大倾角坝基混凝土石坝的形变特性,研究使用形变特性模型分析所用材料的参数,设定不同的坝基倾角和压坡平台的宽高比,分析混凝土石坝的形变特性与稳定性。结果表明,当坝基倾角达到10°和25°时,沉降变形分别约为无倾角时的1.5倍和1.6倍;当压坡堆石黏聚力从44.0增加至58.0时,下游坝坡安全系数从1.26增加到1.84,表明坝基倾角和压坡平台高度影响石坝的稳定性,增大压坡堆石黏聚力有助于提高坝坡安全系数。研究结果可为类似工程提供科学依据和技术支持。

关键词： 深埋洞室   围岩劣化   弹塑性   跨孔声波测试  

摘要： 洞室开挖会导致围岩刚度和强度参数劣化,而深埋洞室开挖过程中围岩参数劣化规律尚不明确。为此,通过对木寨岭隧道围岩的跨孔声波测试,揭示洞室开挖过程中参数劣化的空间分布规律,同时建立考虑围压和塑性应变影响的围岩参数劣化模型(CSS模型)并应用到该工程数值模拟中。结果表明:洞室开挖过程中围岩波速下降,可推断出围岩参数发生劣化;采用CSS模型能更好地反映出这种参数劣化现象;围岩参数劣化的空间分布规律可分区表示,越靠近洞壁,参数劣化程度越高,塑性区之外区域,在围压足够大的情况下会出现参数强化的情况。

关键词： 深水起抛锚   稳性   数值模拟  

摘要： 三用工作船在进行深水起抛锚作业时,锚链张力及由其产生的横倾力矩会对船舶稳性造成很大影响。为校核该型船在进行深水起抛锚作业时的稳性,采用数值模拟方法分析锚链张力、横倾力矩和船舶吃水等因素对船舶稳性的影响规律。研究结果表明:锚链张力及其横倾力矩越大,船舶稳性越差;船舶吃水越大,船舶初稳性越好,大倾角稳性越差。该结论与工程实际相符,说明采用该数值模拟方法所得结果合理、可靠。

关键词： 顺层岩质边坡   地震作用   动力响应   破坏模式   数值模拟  

摘要： 目前我国西南山区存在着大量顺层岩质边坡,在地震波的作用下极容易发生崩塌、滑坡等地质灾害,威胁人民的生命财产安全。为了探究顺层岩质边坡的动力响应规律和破坏模式,以西南山区某顺层岩质边坡为原型,并以岩体的破碎程度表征岩体的风化程度,利用数值仿真软件模拟其在地震波作用下的响应过程。结果表明:坡体PGA放大系数沿着坡面高程增加的方向表现出先增大后减小的变化趋势,具有一定的节律性变化特征,而沿着坡内高程增加的方向和与坡面距离减小的方向表现出逐渐增大的变化特征,具有较为显著的“高程放大效应”和“趋表效应”;随着EL波输入幅值的增加,坡体PGA放大系数整体表现出逐渐减小的变化趋势;坡体的动力破坏模式为拉裂—滑移型破坏。研究成果可对此类边坡防灾减灾的研究提供一定的参考。

关键词： 港口振荡   数值模拟   剪切流   NHWAVE  

摘要： 如同空气吹过风琴引起其管内空气共振,流速较强的剪切流经过港口时也可能引发港口水面发生共振现象。Fabrikant从理论上给出了引发不同港口共振模态的剪切流流速解析解,但从未得到物理模型试验或数值模拟的验证。为此,基于NHWAVE数值模型,模拟不同剪切流引发的港口波动现象,检验Fabrikant所提理论的正确性。结果表明,剪切流抵达港口后将引发低模态水波共振,且共振波幅随着时间快速衰减。港内的最大振幅随着剪切流流速增大而增大,振荡持续时间随着剪切流流速增大而减小。在Fabrikant理论预测可引发港口共振的剪切流流速条件下,并未出现持续的港口共振现象。因此,文中的研究证实任意流速的剪切流均可引发港口共振,但该共振是瞬态的,其波幅随时间快速衰减。

关键词： 酸压管汇   刺漏   化学成分   有限元分析   应力强度因子  

摘要： 酸压管汇普遍应用于油田开采作业中,具有提高开采效率、改造油气藏和油田增产等诸多优点。涪陵页岩气开发中,某酸压管汇过早出现刺漏问题,导致现场施工停止造成了一定的经济损失。为了解决现场酸压管汇出现刺漏的问题,挽回经济损失并提高作业可靠性,通过宏观形貌观察、化学成分检测、力学性能测试、硬度试验、金相组织检验、断口微观形貌观察及能谱分析方法,利用ANSYS有限元软件对管汇内壁裂纹扩展方式进行数值模拟研究,分析了酸压管汇出现刺漏的原因以及内壁裂纹形成后扩展的具体方式。结果表明,冲蚀磨损机理是管汇内壁产生裂纹源的根本机制,压裂液的冲蚀磨损作用使得管汇内壁产生沟槽,沟槽尖端处出现应力集中产生裂纹源,在管汇内压作用下裂纹源于长度和深度方向不断扩展,最终贯穿管汇造成刺漏。因此,疲劳断裂是该管汇刺漏的根本原因;其次,管汇内壁在压裂液的冲蚀磨损作用下出现沟槽的根本原因在于管体原材料化学成分不达标导致抗腐蚀能力降低,盐酸作用下加剧了管汇内壁的腐蚀疲劳,导致内壁沟槽的产生。针对涪陵现场酸压管汇刺漏问题,建议酸压管汇提高内表面抗冲蚀磨损性能和材料抗腐蚀能力,以提高疲劳寿命,避免刺漏事故发生。

关键词： 降雨入渗   水库边坡   滑动岩体   稳定性   数值模拟  

摘要： 在水库蓄水环境下,库水位波动与降雨入渗的耦合作用对高陡岩质边坡的稳定性影响显著。采用GeoStudio SEEP/W模块对多变降雨入渗下水库两岸高陡岩质边坡滑动岩体稳定性进行数值模拟,研究不同降雨工况对边坡滑动岩体稳定性的影响情况。通过设定暴雨以及大暴雨两种降雨工况,对降雨时长以及降雨量进行调整,结合渗透系数函数曲线,模拟多变降雨入渗条件。在200 mm/s降雨强度下,1 d内,高程为40 m的降雨导致边坡浅层孔隙水压变化率最高,达到0.44;3 d的降雨条件下,监测点A的变化情况在第2 d后达到0.20;监测点C变化情况在第3 d时仍较高,为0.73。结果表明,在边坡的浅层和低高程区域,强降雨入渗条件会使土壤逐渐达到饱和状态,在该条件下,边坡滑动主要发生在较浅层的土体中,随着降雨时长的增加,稳定系数的下降速度逐渐减缓。