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关键词： 压电喷墨打印头   微滴喷射   多物理场耦合仿真  

摘要： 基于水平集的压电-流固-两相流多物理场耦合仿真方法，建立了压电式喷墨打印头喷射全过程的数值仿真模型，实现了墨水在微压电驱动器作用下由墨水池经微流道到喷嘴喷射并沉积于基底的全过程耦合分析，克服了传统研究中表面张力计算不准确、模拟过程不完整、参数传递不准确等缺陷，进一步利用自研压电式喷头样品进行了喷射试验测试。试验结果与全耦合仿真结果近似，验证了该仿真方法的合理性与正确性，为深入研究压电驱动作用下流固耦合特性与流体内压力波的传播过程及墨滴喷射过程中飞行姿态，实现打印头压电驱动及微流道喷嘴结构、驱动波形和流体特性的协同优化设计奠定了理论基础。

关键词： 火山岩   双重介质   数值模拟   剩余油  

摘要： 黄沙坨油田是辽河盆地火山岩储层中首个获得千万吨级规模的油田，火山岩具有储层岩性复杂、变化快，油藏不确定等因素。为理清该油田剩余油分布规律，针对区块内火山岩双重介质油藏，建立了三维裂缝性双重介质模型，预测了粗面岩储层空间展布特征、精细刻画了油藏地质体，并采用油藏数值模拟方法开展了剩余油分布研究。研究结果表明，含油厚度与产量呈现正相关关系，裂缝发育情况与剩余油油饱和度则呈负相关关系，基于三维模型计算的工区储量，与实际地质储量相比，误差仅为-3.13%。

关键词： 防灾减灾工程及防护工程   泥石流   双柱桥墩   流固耦合   横向冲击   数值模拟   动力响应  

摘要： 为研究双柱式桥墩结构在含大块石泥石流冲击作用下的动力响应特征，基于光滑粒子动力学-有限元（smoothed particle hydrodynamics-finite element method, SPH-FEM）耦合方法，建立了泥石流浆体-大块石-双柱式桥墩动态相互作用模型，分别从泥石流冲击特征、桥墩结构应变和冲击力时程等方面，分析泥石流冲击下双柱式桥墩的动力学行为，探讨了不同泥石流特性对桥墩承灾破坏特征的影响．结果表明：所提出的数值分析方法可以较好地模拟泥石流冲击、沿桥墩绕流再到流出的整个分布过程；泥浆冲击桥墩底部会出现明显的绕流现象，上游的桥墩柱体所受冲击力远大于下游；受块石冲击的桥墩底部承受较大的横向冲击力，导致出现较大应变，甚至导致混凝土脱落；桥墩所受冲击力与泥石流的冲击速度和大块石直径都呈正相关；夹杂着大块石的泥石流对桥墩的冲击力远大于仅有浆体的冲击力，是造成桥墩破坏的主要因素．研究成果有助于理解泥石流多发区双柱桥墩的冲击灾变机制，并为其抗冲击设计提供科学依据．

关键词： 流导   连续流   挡板阀   数值模拟  

摘要： 挡板阀的流导求解一般采用近似等效计算方法或稳态数值模拟方法，其求解结果准确性和适用性有待提升。本文基于RANS和NS方程，构建了包含真空室、规则管道和挡板阀的动态流导测定模型，采用Fluent瞬态求解器模拟了连续流气体的低真空抽气过程。通过监测挡板阀进出口的压力和流率，求解挡板阀在不同压力下的流导值，并采用最小二乘法拟合得到挡板阀的流导计算公式。模拟方法的验证实验表明，模拟所得流导值与理论值吻合良好，验证了该方法的准确性和适用性。将挡板阀流导计算公式应用于抽气预测曲线的计算中，对比抽气预测曲线与抽气实验曲线发现，抽气结束时间的预测值与实际值的相对误差为4.76％，表明了本文得到的挡板阀流导计算公式具有实用性和可靠性。本研究可为低真空抽气过程中的异型管路元件流导计算提供方法上的参考。

关键词： 阀门   静态阻力特性   动态阻力特性   数值模拟   瞬变流  

摘要： 针对现有的水力计算主要利用阀门的静态阻力特性，静态阻力特性与实际阀门动作时的动态阻力特性可能存在差异，从而导致水力计算偏差等问题，本文以DN50球阀为例，设计搭建输水管道实验系统，同时结合三维CFD方法，研究阀门静态、动态阻力特性及其差异与影响。为实现三维水锤计算，CFD模型考虑了管道壁面的弹性和水体的可压缩性，引入了与水锤波速有关的水体密度和压力耦合因素，并通过实验观测阀门静态阻力特性、水锤压力验证三维模拟方法的准确性。结果表明：三维CFD数值模拟可以准确率定阀门的静动态阻力特性；实验阀门的静态阻力系数随关闭率的增加呈指数增长趋势；其动态阻力特性与关闭率具有与静态类似的变化关系。重要的是，动态阻力特性与关阀时间密切相关。当关闭率小于81%时，动态阻力系数与关阀时间呈负相关；关闭率大于81%时，动态阻力系数与关阀时间呈正相关。关阀时间越长，动态阻力特性趋近于静态阻力特性。阀门静动态阻力特性之间的差异会影响水锤压力的计算偏差。本研究结果对实际工程中阀门操作规律及水力安全精准校核计算等具有重要理论指导意义。

关键词： 单向流   沟槽   水动力系数   折减系数   数值模拟  

摘要： 采用开源软件OpenFOAM研究了单向流条件下沟槽中海底管缆的水动力系数，重点分析了沟槽对海底管缆水动力的折减效应。在数值研究中，考虑了开挖角度θ、开挖深度zt以及雷诺数Re(1.3×104≤ Re ≤ 105)等关键参数对水动力折减系数的影响作用。研究结果表明：对于任意开挖角度和开挖深度的沟槽，随着雷诺数Re的增大，管缆的平均拖曳力系数呈现出先增加后减小的趋势，而平均升力系数则呈现逐渐增大的趋势；在3×104≤ Re ≤ 105范围内，水动力折减系数受雷诺数变化的影响较小。基于以上认识，在开挖角度θ = 15o、30o和45o条件下，分别建立了海底管缆水动力折减系数与开挖深度的经验预报公式，可为沟槽中海底管缆的工程设计提供参考。

关键词： 公路铁路两用桥   船桥碰撞   数值模拟   整桥模型   撞击角度   动力响应  

摘要： 为研究公路铁路两用桥船桥碰撞作用下的动力响应,以崇启公铁长江大桥为背景,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立整桥模型,对3 000吨级船舶撞击整桥过程进行精细模拟,研究船舶不同撞击角度下的撞击力对船艏变形、桥塔横向位移及损伤等动力响应的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果基本吻合,该模拟方法可靠;船舶正撞时,船艏变形表现为与桥塔接触部位向内凹陷与整体压溃;15°侧撞时,船艏一侧大面积压溃,另一侧后部挤压变形,动能转化为内能的部分减少,产生的滑移能增加;撞击角度增大为26°时,船艏变形、桥塔横向位移和撞击力峰值随之减小,桥塔受损情况略微减轻。

关键词： 煤热解   含水率   反应动力学   数值模拟  

摘要： 利用数值模拟技术，深入探讨了固定床反应器中不同水分含量对煤热解特性的影响。采用双流体模型结合Zehner-Bauer-Schlunder (ZBS)气固相间导热模型、Breitbach-Barthels (B-B)辐射模型、相变模型、煤热解平行反应动力学模型和焦油二次裂解模型，模拟了煤在固定床反应器中的传热、传质及热解反应过程，分析了不同水分含量对煤热解产物生成的影响。模拟结果表明，不同径向位置挥发分生成速率最大时对应的温度都接近热解终温。水分含量影响了反应器内的温度分布、挥发分生成速率以及各热解产物的产率。随水分含量的增加，煤层升温速度减慢，煤层中心达到热解温度的时间显著延长，热解过程推迟，降低了热解效率。同时，高水分煤的热解产物总体生成速率也有所下降，尤其是挥发分的生成受到了抑制。此外，水分含量的增加影响了各热解产物的产率，热解气和热解水的产率上升，焦油和半焦的产率下降。该研究得到了含水率对煤热解行为的影响规律，为优化煤热解工艺、提高煤炭转化效率提供了理论依据。

关键词： 电磁发射   数值模拟   电磁热   磨损   涂层  

摘要： 为研究极端电磁热耦合场下电磁发射轨道表面的磨损与防护，基于COMSOL和ABAQUS有限元软件，建立Mo、Ni、W耐磨导电轨道涂层的电磁热模型和热力耦合磨损模型，探索不同耐磨导电涂层对电磁发射的电磁热分布与轨道耐磨性的影响。结果表明：涂覆涂层后，轨道电流密度的分布改变，带来的热效应减少，轨道的整体温度降低。在电磁发射过程中，轨道的机械磨损主要集中于前半段，涂覆涂层能明显降低轨道的磨损。无涂层轨道的最大磨损深度为1.142 μm，磨损体积为2.170 m3；涂覆Mo、Ni、W涂层后轨道的最大磨损深度分别为0.070、0.095、0.042 μm，轨道磨损体积在0.030～0.069 mm3的范围。在3种涂层中，由于W的导热性能最好、导电性能优异、硬度高、耐磨性能好，其最大磨损深度和磨损体积皆最低。

关键词： 倾斜基岩   土工格栅   轨道路堤   动力响应   竖向位移   数值模拟  

摘要： 中国中西部地区以山区为主，在已建和待建的轨道交通中，有相当一部分路堤修建在山区的倾斜地层上，而目前关于倾斜地层上加筋路堤的动力学问题研究较少。利用有限元数值模拟软件，建立倾斜基岩地层条件下土工加筋路堤数值模型，将其计算结果与试验结果对比验证；基于倾斜地层条件下的加筋路堤数值模型，对加筋轨道路堤的动力响应特性进行深入研究与分析，重点讨论循环荷载幅值、土工格栅层数等对加筋路堤动力响应的影响。结果表明：路堤竖向循环位移幅值和速度峰值的动力响应规律呈显著的空间非均匀分布特征，其极值出现在加载中心正下方；路堤侧向位移高值区分布在左侧坡底与右侧坡顶；随着各参数的变化，路堤右侧坡顶的侧向峰值位移增长更为显著，成为侧向位移最大的区域；格栅对加筋路堤侧向位移幅值的限制作用显著；随着土工格栅层数的逐渐增加，路堤整体的侧向位移幅值减小，且产生侧向位移幅值的区域缩小，并逐渐上移；在每层格栅的位置处，路堤侧向位移幅值与路堤深度关系曲线出现明显的谷值，谷值所在深度与格栅布置位置一致；当设置4层格栅时，格栅之间的侧向位移幅值与格栅顶部的侧向位移幅值相近，能够有效发挥土工格栅限制土体侧向位移的作用。