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关键词： 粗粒料   循环剪切   临界剪应变   土石坝  

摘要： 土石坝的坝坡表面通常处于较低应力状态,研究低应力条件下粗粒料的动力特性,提出土石坝松动区的判别方法,对于土石坝的设计与安全运行具有重要的理论与实践意义。结合物理试验与数值模拟,文章探讨了地震作用下土石坝的应变特性,并提出了松动区的判别方法及其应用。通过分析竖向位移与剪应变的关系曲线,为低应力下粗粒料的剪缩与剪胀特性提供了判别依据,并进一步提出了松动区判别的新方法,实现对土石坝松动区的准确判别。研究结果可以为土石坝松动区判别提供借鉴。

关键词： 乌鲁木齐机场   雨夹雪   数值模拟   敏感性实验  

摘要： 利用WRF模式对2022年11月23日~24日乌鲁木齐机场的一次复杂天气过程进行了数值模拟,分析得出:此次过程中包含雨夹雪、雾、雨、雪等多种天气,但乌鲁木齐机场航班正常率并未受影响,主要是因为此次过程中降雨、降雪强度均较弱,并且对于低能见度天气,机组可以使用盲降;WRF参数化方案敏感性实验中WSM6和5-layer热扩散的组合,模拟效果最好;各个方案对高度场和温度场的模拟效果较好,风场的模拟效果较差,主要在纬向风的模拟效果差;降水落区模拟效果好,但大值区的降水量模拟效果差。对于组合反射率等高空间分辨率的雷达回波模拟,数值模式只能模拟大致的范围和值区间,不能达到较高精度的准确。A numerical simulation of a complex weather process at Urumqi Airport from November 23 to 24, 2022 was conducted using the WRF model. The analysis showed that the process included various weather conditions such as sleet, fog, rain, and snow, but the normal flight rate at Urumqi Airport was not affected. This was mainly because the intensity of rainfall and snowfall was weak during the process, and for low visibility weather, the crew could use blind landing;The combination of WSM6 and 5-layer thermal diffusion showed the best simulation effect in the sensitivity experiment of WRF parameterization scheme;The simulation effects of various schemes on the height field and temperature field are good, while the simulation effect of the wind field is poor, mainly in the simulation effect of zonal wind;The simulation effect of precipitation areas is good, but the simulation effect of precipitation in high-value areas is poor. For the simulation of radar echoes with high spatial resolution such as combined reflectivity, numerical models can only simulate approximate ranges and value intervals, and cannot achieve high accuracy.

关键词： 地铁   河床   Plaxis   3D   数值模拟   掌子面稳定性   南昌市  

摘要： 随着南昌市地下轨道交通的发展,修建地铁盾构掘进时不可避免地要穿越旧河道和富水地层。旧河道的地质条件复杂,若掌子面支护压力控制不当,会导致掌子面塌方或河道内冒浆等工程风险,给工程带来巨大挑战。本文以南昌市地铁4号线桃苑站-绳金塔站区间盾构穿越抚河工程为实例,通过Plaxis 3D软件进行数值模拟分析,研究河床水位高度和盾构开挖进尺等因素对浅覆盖河床下盾构隧道掌子面稳定性的影响。结果表明,随着河床水位从1 m增加到3 m,土体地表下沉量由-0.98 mm增至-1.35 mm,掌子面孔隙水压力和变形量等也相应显著增加,并且失稳速度加快。随着开挖进尺从2 m增加到5 m,掌子面中心点处的位移由0.38 mm增至0.73 mm,掌子面中心线位移形态沿着高度呈外凸形,且土体地表下沉量和掌子面塑性应力等也相应增加,并向开挖段发展从而降低安全性。该研究成果可为浅覆盖河床下盾构隧道掘进时确保掌子面的稳定性提供参考。

关键词： 铸造工艺   轴承座   数值模拟   正交试验  

摘要： 为合理设计并优化球墨铸铁轴承座铸造工艺参数,需探究浇注温度、模具温度及浇注速度对浇注工艺缺陷的影响规律。基于流体连续性方程、N-S方程和能量守恒方程等,建立了球墨铸铁轴承座数值计算模型,对比分析顶注式和底注式浇注系统,优化冒口,设置冷铁和排气系统,并设计了17组正交模拟试验,探究了浇注温度、模具温度及浇注速度对体积缺陷率的影响。极差及方差分析结果表明,浇注温度是影响体积缺陷率的最显著因素,其次为模具温度,且二者皆与体积缺陷率呈正相关。在最佳浇注温度时,可将浇注速度降至选定范围内的最低水平,此时充型和凝固过程平稳,铸件性能最佳。研究结果可为优化球墨铸铁轴承座铸造工艺参数提供理论指导。

关键词： 孤立波   移动粒子半隐式方法   等效动量传递   流固耦合  

摘要： 基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域内单一密度流体动量方程的求解后,将这部分“流体”粒子群所获得的动量传递给相应的刚体粒子群,并恢复刚体的初始几何构型,从而实现流体与结构物的动力学耦合。数值模拟结果表明,该方法模拟得到的孤立波生成过程中结构物附近流场变化、波面传播以及结构物运动等信息均与物理模型试验结果吻合良好;与箱体落水法相比,水位差法生成的孤立波的波高较大,波速较快,但生成稳定孤立波所需的时间较长。

关键词： 边坡   数值模拟   UDEC   参数敏感性  

摘要： 基于离散元分析方法,对边坡稳定性影响因素开展系统研究。通过构建离散单元法程序(universal distinct element code, UDEC)数值模型,定量模拟了结构面倾角、结构面间距、断层数和岩体结构4类参数对边坡稳定性的影响机制。结果表明,边坡稳定性随结构面倾角的增大而降低,边坡安全系数随结构面间距增大而上升,断层数增加会显著降低系统力学性能,坡稳定性随岩块尺寸减小而下降。采用标准化回归系数法(β系数法)进行敏感性分析,揭示出断层数(敏感性指数为0.996)是控制边坡稳定性的最重要因素,其次为岩体结构(敏感性指数为0.937)、结构面间距(敏感性指数为0.916)和结构面倾角(敏感性指数为0.815)。研究成果可以为边坡工程设计参数优化提供理论依据。

关键词： 无人机   数字露头   礁滩相   三维建模   气藏数值模拟   长兴组气藏  

摘要： 本文利用传统人工考察、无人机倾斜摄影数字露头技术、三维地质建模等多种技术手段建立三维定量原型模型,以鄂西北见天坝上二叠统长兴组碳酸盐岩台地边缘生物礁露头为例,开展气藏数值模拟。结果表明,露头剖面自下而上划分出13个沉积微相和5个完整的沉积旋回,礁体微相、垂向序列均表现出水体逐渐变浅的演化过程,岩性上表现出生屑灰岩—骨架岩—障积岩—黏结岩—泥晶生屑灰岩的演化特征。三维地质建模表明晶粒白云岩呈团状分布在礁顶及礁盖,海绵骨架礁灰岩呈带状在礁体中上部,藻黏结海绵礁灰岩呈不规则连片状在礁体中下部,藻黏结礁灰岩呈片状在礁体下部,生屑泥晶灰岩呈点状在礁基分布。压力模拟结果显示储层初始压力值41.5 MPa,生产1年后,压力平均值为28 MPa,5年后,压力平均值为12 MPa。设置储层原始含气饱和度为70%,经过1年后,礁顶部位降至56%,礁体中上部降至60%;5年后,礁顶部位降至14%,礁体上部降至38%。礁顶物性好,含气饱和度以较快速度降至42%,礁体上部物性相对较差,含气饱和度以较慢速度降至22%。研究认为,三维地质模型显示了生物礁体的复杂性和非均质性,礁体上部(礁盖)的白云岩的储集性能总体最优;数值模拟结果反映了生物礁气藏呈早期下降快、晚期下降慢的特点。以三维数字露头模型为数据框架建立露头地质模型,可较好地模拟生物礁气藏数值渗流与剩余气分布规律。

关键词： 茶叶理条机   锅槽   计算流体力学   动网格   温度场均匀性   数值模拟  

摘要： 为解决茶叶理条机锅槽表面温度分布不均匀的问题,建立锅槽与加热结构的温度场模型。采用计算流体力学(CFD)动网格方法模拟往复频率为0 r/min、150 r/min、180 r/min、210 r/min的锅槽瞬态升温过程。仿真结果显示:原结构下锅槽温度不均匀系数分别为0.089、0.116、0.121、0.123,锅槽温度分布不均匀,锅槽温度均匀性随着往复频率的增加逐渐降低。根据仿真结果优化加热管的排布方向及中心距,优化后的锅槽温度不均匀性系数为0.043、0.05、0.054、0.059,温度均匀性更好;并模拟使用柔性加热膜包覆锅槽时的瞬态升温过程。结果表明,使用加热膜加热时,锅槽在20 s内即可达到最高温度,升温速度远高于电热管结构,且温度不均匀系数仅为0.002,锅槽温度分布均匀,可成为茶叶理条机加热方式下一步优化方向。

关键词： 消力池   数值模拟   脉动特性   DES模型   VOF方法  

摘要： 强烈的水流脉动是造成消力池等水工结构损伤的重要原因之一,因此明晰水工结构中的水流脉动特性对保障工程安全运行至关重要。基于DES模型及VOF方法建立了亭子口水电站消力池水工模型的精细数值模型,模拟结果与实验结果一致性较好。基于数值模拟结果分析了消力池中压力波动、脉动流速、涡量、以及紊动能的分布变化情况。结果表明消力池中压力波动沿水流方向表现出双峰分布特点,且在水流冲击区脉动量占比超过10%;展向和流向脉动流速在消力池中占主导地位,垂向脉动较弱,在水舌碰撞区域底板中心线处的展向脉动流速迅速减小;底板中心线和表孔中心线上流向和垂向的涡量具有小时均值、大脉动值的特点,跌坎引起的横轴旋涡对展向涡量分布有较大影响。紊动能能谱分析的结果显示消力池中水流脉动主要由大量1Hz以下的低频脉动组成,表明消力池中的紊流波动主要由大尺度和低频的涡流控制。研究结果有助于加深对消力池等泄洪消能结构水流特性的认知,为其设计及安全评估提供了一定参考。

关键词： 计算流体力学   数值模拟   优化   离心风机   响应面法  

摘要： 离心风机是一种应用广泛的流体输送机械,研究其内部流场来优化离心风机结构,有助于提高离心风机效率,降低能耗。本文采用计算流体力学(CFD)方法,结合响应面法和熵权法,对离心风机进行多目标优化。本文主要考察了叶片数量、叶片出口角度和蜗壳宽度为优化变量,以离心风机的效率和出口压力作为优化目标进行数值计算。结果表明,叶片出口角度对离心风机的影响更大,优化后的模型在叶轮处湍流动能强度降低,气流更加均匀,最大径向速度提高了56.1%,且优化后的风机在额定工况下效率提高了3.53百分点,效率最大增加7.22百分点,出口压力平均降低8.56%,能耗降低,从而验证了优化方法的可行性。本文研究结果可以对其他旋转类化工过程机械设备的多目标优化提供一些参考。