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关键词： 数值仿真   闪速炉炼铜   双流体模型   挂渣   壁面磨损  

摘要： 为探究闪速炉炼铜过程中挂渣长度对上升烟道壁面磨损的影响，采用双流体模型进行了数值模拟仿真分析。结果表明：烟道迎风面的壁面磨损区域随着挂渣长度的增加呈现出先增大后减小的趋势，当挂渣长度为0.4m时，磨损程度达到最大，磨损区域面积为高2m、宽0.6m，减小挂渣长度可以避免气流对壁面长时间高强度冲刷导致的磨损。同时，当挂渣长大至0.5m时，可以通过改变多相流动特性的方式保护烟道壁面。此外，工艺风流量的降低可以有效减弱烟道壁面受到的冲刷。在挂渣长度为0.4m时，当工艺风流量从22103Nm3/h每降低2000Nm3/h，烟道壁面受到的磨损强度分别可降低4.8%、10.5%、5.6%、13.2%和17.7%。挂渣长度为0.5m时，局部区域磨损程度出现随流量减小而增大的现象，但对于烟道整体来说受到冲刷的降低趋势与渣长为0.4m时一致，且同比受到的磨损强度更低。

关键词： 脉冲清灰   新型喷吹管   数值模拟   喷吹研究   均匀性  

摘要： 通过自行设计研究一种新型脉冲清灰喷吹管，结合流体力学知识设计喷吹管径40mm，长度660mm，每隔110mm处，在四周开出6mm小孔，用于气流出流，喷出气流直接作用到滤筒内壁，在气流的冲击力和清灰压力下进行清灰工作。实验设计基于CFD模拟仿真，在0.3MPa脉冲压力下进行研究，对不同时间下纵截面压力云图、同一时刻下不同喷吹距离下的横截面压力云图进行监测。在此基础上分别对喷吹管内正对孔、正孔间、侧对孔、侧孔间处的总压力峰值、动压峰值、静压峰值进行监测。结合压力云图分析了整个清灰过程的动静压变化，系统在60ms时达到稳定，大大缩短了清灰时间；分析得出新型脉冲喷吹管在正对孔处压力峰值达到最大，侧孔间压力峰值最小，但侧孔间喷吹均匀性明显优于正对孔。

关键词： 铸态42CrMo钢环件   热辗扩工艺   损伤模型   损伤断裂行为   DEFORM-3D  

摘要： 基于DEFORM-3D有限元软件,建立了铸态42CrMo钢环件热辗扩成形的损伤模型,分析了环件热辗扩成形工艺中等效应变、温度及动态再结晶的分布规律,以及辗扩工艺参数对环件损伤断裂的影响规律。结果表明:从环件的内外层到中间层,等效塑性应变减小;环件内层温度低,中间层温度较高;环件辗扩结束时环件内外层的动态再结晶体积分数高于中间层;在铸态42CrMo钢环件热辗扩过程中,控制环件初始辗扩温度约为1150℃、芯辊半径为160 mm、芯辊进给速度为2.5 mm·s-1时,环件的损伤断裂倾向最低。研究结果为环件热辗扩过程中损伤断裂行为的预测和控制、提高环件成形极限提供了依据。

关键词： 钱塘江砌石护坡   注浆   注浆扩散形态   模型试验   数值模拟  

摘要： 依托钱塘江北岸海塘安澜工程，提出采用高强水泥砂浆钻孔注浆加固迎水坡护面结构块石替代砌石更换的方案。基于模型试验和数值模拟方法，研究了水泥砂浆在砌石护坡下碎石层中的流动扩散规律，探讨了不同流动度的水泥砂浆其注浆压力、注浆量对浆液流动扩散形态以及整体填充效果的影响规律。研究结果表明：不同流动度的水泥砂浆整体扩散方向以及优势扩散通道相同，均为从注浆口处水平向对称扩散，浆液优先流动到砌石护坡下端，而后向上，但浆液在碎石层中的扩散以及破坏模式会因流动度不同而改变，不同流动度的水泥砂浆也对应不同注浆压力和注浆量的破坏值。试验条件下，当浆液初始流动度为400 mm、极限注浆压力为3 MPa时，护坡极限注浆量可达51 kg；当以2 MPa恒定注浆压力时，其浆液流动薄弱区的有效体积充填率能达到83%，接近泵式注浆85%的填充效果，满足规范要求。

关键词： 金属封隔器   密封性能   密封圈厚度   轴向坐封载荷   有限元  

摘要： 为解决现有封隔器无法适用于页岩油转化超高温工况的问题，开展了耐高温完井封隔器的材料优选与密封圈设计。采用有限元分析法，在750 ℃的极限条件下，研究了不同密封结构（W型、M型、月牙型）与多种金属密封材料（Inconel系列镍基高温合金和紫铜）的密封性能。分析发现，金属密封圈的密封效果受多种因素的影响，包括密封圈的厚度、热膨胀性、力学性能以及轴向坐封载荷等。研究表明，高温稳定性好的材料（如镍基合金）在热-力耦合下能保持稳定密封，而力学性能差的材料易发生高温失效。此外，密封圈厚度与坐封载荷呈正相关关系，密封圈薄壁结构可在较低载荷下实现有效密封。本研究的结果为封隔器的高温密封材料选择与密封圈结构设计提供了理论依据，有助于提高封隔器在高温环境下的密封可靠性。

关键词： 鱼道设计   墩柱形状   数值模拟   鱼类迁徙  

摘要： 为解决鱼道内鱼类迁徙效率低的问题,通过数值模拟分析不同墩柱截面形状对水力特性和鱼类迁徙潜力的影响。采用6种墩柱形状,包括传统的矩形墩柱和5种改进的流线形墩柱,对比分析其对鱼道主槽内流速分布和鱼类迁徙效率方面的影响。研究结果表明,流线形墩柱能显著减少鱼道内的漂浮碎屑堆积,降低水流阻力,从而优化主槽流速,特别是在K1形状的墩柱设计下,主槽的最大流速有效降低,使得绝大多数目标鱼种的迁徙成功率提升至97%。相比之下,传统矩形墩柱的设计导致主槽流速较高,鱼类迁徙效率较低,迁徙成功率远低于改进后的设计。在城市区域,流线形设计的鱼道能够在有限的空间和资源条件下,发挥更好的生态作用,为城市河流生态修复和生物多样性保护提供技术支持。

关键词： 微马达   形状   气泡产生位置   运动行为  

摘要： 本文采用数值模拟方法系统研究了气泡驱动微马达的运动机理，重点揭示了微马达几何形状和气泡产生位置对其运动特性的耦合作用机制。研究发现，气泡动力学特征对微马达位移的贡献具有显著的非对称性，其中气泡溃灭阶段产生的位移贡献显著高于气泡生长阶段。微马达形状与气泡产生位置存在协同效应：当气泡产生于微马达凸面时，不同形状马达的位移相近；而当气泡产生于凹面时，月牙形马达位移最小，球形马达位移最大。通过参数优化发现，减小微马达尺寸、增大气泡最大尺寸或提高气泡溃灭速度均可显著提升马达位移，最高可达初始值的10倍。本研究阐明了“几何结构-气泡动力学-运动性能”的内在关联，为面向特定应用场景的微马达优化设计提供了理论依据。

关键词： 三棱柱人工鱼礁   碰撞冲击力   沉降变形   应力分析  

摘要： 人工鱼礁布放过程中与河床发生碰撞会造成一定程度的礁体结构损坏及沉降淤积。基于LS-DYNA软件,研究静水条件下三棱柱人工鱼礁布放过程中的动力学响应,分析不同入水角度(0°、30°、45°和60°)和河床底质(黏土、沙砾土和基岩)下人工鱼礁的终端稳定速度、碰撞冲击力、应力及河床沉降变形,并进行理论分析以验证数值模拟结果。研究结果表明:随着入水角度的增加,人工鱼礁终端稳定速度和碰撞冲击力呈先降低后增加的趋势,0°时的稳定速度和冲击力分别为45°时的1.36倍和2倍。碰撞冲击力随河床底质强度的增加而增加,基岩底质的冲击力是黏土底质的5～8倍。人工鱼礁最大Mises应力与河床沉降变形呈负相关,底质越硬,沉降变形越小,应力越大。基岩和沙砾土区域的有效可用体积减少率较低,而黏土底质有效可用体积减少率最大可达37.41%。研究结果可为实际工程中人工鱼礁的布放选址及投放姿态提供理论依据。

关键词： 安全卫生工程技术   辅运巷道   吹吸控尘   数值模拟   粉尘运移  

摘要： 随着无轨胶轮车在煤矿中的应用，大大提高了煤矿的生产效率，但也导致了辅运巷道粉尘污染严重的问题。为解决辅运巷道粉尘污染严重的问题，基于射流理论，提出了一种径向射流吹吸风幕控尘技术。并以棋盘井煤矿辅运北大行巷为研究对象，通过建立与现场情况高度匹配的1?1几何模型进行数值仿真计算，对径向吹吸风幕控尘技术不同工况下的风流及粉尘分布情况展开研究。模拟结果表明，径向射流吹吸风幕控尘技术最佳工况为射流速度v=25 m/s、压抽比λ=1.2，且吹风筒在B位置时控尘效果最佳。此时，巷道内进风风流对风幕的干扰作用较小，在射流吹吸风幕的卷吸作用下，粉尘沿风幕路径进入吸风口。基于数值模拟确定的最佳工况，在棋盘井煤矿辅运北大巷合理布置径向射流吹吸风幕控尘系统，并进行现场应用测试。测试结果表明：在风幕后方，总粉尘及呼吸性粉尘最高降尘效率分别为85.54%和80.99%；在风幕前方，总粉尘及呼吸性粉尘最高降尘效率分别为89.47%和86.62%。风幕前方降尘效率高于后方，且在同一截面内，越接近吹风口降尘效率越高。

关键词： 波浪模型   平陆运河   钦州湾   河海交界区   航区划分   5%保证率  

摘要： 河海交界区相当A级航区划分的关键依据是波浪条件。采用嵌套的第三代波浪成长数学模型、波浪成长与传播联合数学模型,以实测波浪作为输入,并以实测的风继续驱动,开展平陆运河近海段钦州湾水域满足航区申报要求的长时间序列波浪数值模拟。结果表明:相对于采用模拟风场模拟的ERA5波高误差,采用实测波和风的模拟波高误差有明显改善。通过模拟产生5 a的波浪时间序列,得到了波高周期联合分布、5%保证率有义波高和波浪条件分界线,以此为主要依据的平陆运河钦州湾相当A级航区成为首个被交通运输部海事局批准的相当A级航区。