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关键词： 中间渠道   浅水效应   船舶阻力   数值模拟   水面比降  

摘要： 当前,高坝通航中采用的中间渠道和串通各大水系的运河渠道设计尚无统一标准,船舶在渠道内的航行与开敞水域相比具有显著差异。以内河I级航道3 000吨级散货船代表船型为研究对象,采用三维流固耦合数值模拟与循环水槽船模阻力试验验证相结合的方法,研究静水条件下,船舶于2倍船宽渠道内, h∕T(水深吃水比)=1.2、1.3、1.5、2.0、2.5,航速从1.0～3.0 m∕s,步长0.5 m∕s组合工况下,浅水效应对船舶航行参数的影响。研究结果表明:当h∕T<1.5倍,航速>2.0 m∕s时,船舶首尾水位差显著增加,水面比降增大,纵向受力明显增大,造成船舶航行总阻力增大。此外,随着航速增加,造成船周流速增大,船周水位和静水压力降低,船尾静水压力低于船首区域,船舶下沉和纵倾程度加剧,最终导致船舶总阻力进一步增大。研究成果可为中间渠道或运河渠道水深设计及船舶安全航速确定提供重要参考。

关键词： 隔流堤   钢板桩挡墙   数值模拟   稳定性  

摘要： 选取涡河航道船闸改建工程下游隔流堤的典型断面,基于COMSOL Multiphysics的固体力学接口以及多孔介质与地下水流接口对隔流堤模型进行流-固耦合分析,探究不同水位高度条件下隔流堤的应力、水头压力和稳定性的影响。结果表明:在流-固耦合作用下,隔流堤的最大Mises应力出现在粉砂层和粉质黏土层与钢板桩的交接处,最大Mises应力值为19.20 MPa;隔流堤的水头压力随着水位的上升不断增大,水位为8 m时最大水头压力出现在钢板桩1左下方的粉土层a上,水头压力为24.88 m;隔流堤的应变和位移随水位升高不断增大,当水位上升为8 m时,隔流堤的最大位移达到253.90 mm,堤顶土体向钢板桩2的桩后一侧滑移了1.20 mm,此时的最大体积弹性应变和等效偏应变分别为9.16%和11.03%。通过仿真模型验证了钢板桩的渗流阻隔效果,预测了隔流堤随水位上升出现的滑移位置和水位,为涡河航道船闸改建工程的顺利开展提供了参考依据。

关键词： 机制砂   自密实轻骨料混凝土   细观模拟   单轴受压   破坏机理  

摘要： 本文采用细观数值模拟方法，将机制砂自密实轻骨料混凝土（Manufactured Sand Self-compacting Lightweight Aggregate Concrete）看作由轻骨料、砂浆及界面过渡区(Interfacial Transition Zone)组成的三相复合材料。采用塑性损伤本构，建立对应的三维随机骨料模型，对其在单轴受压破坏时的损伤分布和力学性能进行数值分析，研究MS-SCLC单轴受压损伤分布及宏观应力-应变曲线关系。结果表明：对MS-SCLC的三维立方体模型进行单轴受压数值模拟，MS-SCLC40立方体抗压强度模拟结果值与试验值的相差为1.14%，且整体呈现的破坏形式相似，说明三维模型建立合理；对MS-SCLC的三维棱柱体进行单轴受压数值模拟，两者应力-应变曲线近似重合，其峰值应力模拟值与试验值相差2.15%，弹性模量模拟值与试验值相差2.49%，再次验证了本文所建立细观模型的有效性；MS-SCLC破坏损伤始于中部轻骨料，扩展至边缘，80%峰值应力时砂浆基体出现45°裂纹，界面破坏后骨料斜向贯穿，最终形成斜向宏观裂纹。揭示了MS-SCLC的受压破坏机理。

关键词： 静压导轨   结构设计   刚性   数值模拟  

摘要： 本文以精密平面磨床用中心导向式静压导轨为研究对象，针对其在重力与热应力耦合作用下的变形特征及结构刚性开展研究。通过构建数值分析模型，模拟重力、工件载荷及环境温度变化等工况，结合整体及下油腔、上油腔、侧油腔导轨面的变形云图与曲线，分析变形规律及关键参数。结果表明，该导轨变形呈对称特性，整体变形以热变形为主，各油腔导轨面变形差值处于可控范围。研究验证了该结构具备良好的刚性与对称性，可满足工程需求，为静压导轨优化设计提供了理论依据与参考。

关键词： 计算流体力学(CFD)   气调集装箱   马铃薯   气体浓度   贮藏  

摘要： 本研究旨在通过数值模拟方法深入探讨气调集装箱内马铃薯贮藏环境的关键因素，为内蒙古地区气调集装箱技术的优化与应用提供理论依据。采用计算流体力学（CFD）方法，结合多孔介质理论与用户自定义函数（UDF）编程，建立了一个考虑马铃薯呼吸代谢效应的三维瞬态数值模型。在此基础上，研究了不同送风速度（2.000 m/s、5.000 m/s、6.000 m/s）对气流速度场、氧气和二氧化碳浓度分布以及温度演变过程的影响。模拟结果表明，送风速度对流场结构及气体浓度分布具有显著影响，其中5.000 m/s的送风速度在平衡能耗与气体置换效率的基础上，能够实现气体分布与温度场的更均匀性。在气流分布上，近入口处的高速射流和强迫对流导致气体浓度变化较为剧烈，而中后部区域则呈现出浓度梯度的逐步减缓和温度的稳定趋势。本研究明确了气体传输过程中的主要传输机制，揭示了其对贮藏环境均匀性的影响，为内蒙古地区马铃薯气调集装箱贮藏的应用提供了科学依据。

关键词： 海域盾构   深基坑   工作井   基坑止水   基坑降水   数值模拟  

摘要： 为深入揭示降水沉降机理并优化控制措施，以厦门过海管廊隧道工程为依托，采用数值模拟方法，深入探究深基坑降水过程中三维降水漏斗的形成与发展规律、关键剖面水压力变化特性及地表沉降的分布规律，进一步评估优化后坑底帷幕注浆止水技术在剖面水压力、道路沉降及抽水量方面的控制效果。研究表明，在富水地层中采用优化设计的坑底帷幕注浆方式进行封堵后，坑外地下水基本未发生扰动，地表沉降得到有效抑制，道路沉降最大值为1.07mm，基坑最大渗流预测值为1.48m3/d，地下渗流实测值＜2m3/d。实践表明，采用优化坑底注浆止水方案后，坑外水位线基本未发生扰动。该方案通过有效封堵坑底渗流通道，成功实现对抽水量的精准控制，显著减小坑外地层孔隙水压力的降低幅度，从而高效抑制由于地下水渗流及地层固结引起的地表沉降。

关键词： 洪水漫顶   溃坝   溃坝整体模型   砂石流防控措施   尾矿库   有限元强度折减法  

摘要： 选矿产生的尾矿仅有少量用于地下采空区充填或建材原料制备，其主体仍通过尾矿库进行堆存。随着尾矿量持续增长与堆存高程的不断抬升，尾矿库失稳风险呈几何级数递增。基于气候变化背景下极端降水事件频发的现实挑战，防洪设计标准面临严峻考验，尾矿库面临洪水漫顶引发的溃决风险提升至历史新高。为系统评估极端水文条件下洪水漫顶诱发的连锁灾害效应，构建了覆盖库区下游的三维灾变演化分析整体模型。运用有限元强度折减法开展尾矿坝稳定性数值分析，通过塑性应变云图识别潜在破坏域，继而开展多相流耦合模拟，在数字高程模型中模拟泥石流演进全过程，精确获取了砂石流行进速度、淹没范围与淹没深度等关键参数，并据此提出防控策略，提出采用阶梯式消能结构优化设计。实现了安全防控体系从被动应对向主动防御的转型升级，从源头上显著提升了应对突发灾害事故能力。

关键词： 粉末冶金   数值模拟   粉末压制   粉末烧结   本构模型  

摘要： 本文分析粉末冶金压制与烧结过程的数值模拟技术，重点探讨了压制致密化与烧结微观结构演变的跨尺度建模方法。在压制阶段，文章分析了非线性弹性力学模型、刚塑性可压缩力学模型和广义塑性力学模型三类本构模型的适用性和局限性，揭示了相对密度对粉末体力学行为的调控机制。在烧结阶段，总结了涵盖初期、中期和末期的全过程动力学框架，阐明了扩散机制主导的微观结构演变规律。最后展望了多物理场耦合建模、机器学习辅助优化等未来发展方向，为粉末冶金工艺数字化设计提供理论支撑和技术保障。

关键词： NM450TP钢   固态相变   软化效应   残余应力   数值模拟  

摘要： 新型免调质耐磨钢NM450TP是近年来在工程机械和矿山机械等领域中应用越来越广泛的低成本超高强钢，但国内目前并没有系统而深入的研究这类材料典型接头的焊接残余应力。以NM450TP钢为研究对象，采用数值模拟技术和实验手段结合的方法研究了T字接头在自由状态和外部拘束条件下的焊接残余应力及其演化过程。基于显微组织观察和硬度测量结果，建立了NM450TP钢焊接过程中固态相变和软化模型，以专用软件SYSWELD为平台开发了“温度-组织-应力”多场耦合的热-弹-塑性有限元计算方法。采用所开发的计算方法数值模拟了NM450TP钢T字接头的温度场及残余应力，并与实验测量结果进行的比较。此外，基于数值模拟结果探讨了外部拘束对T字接头的纵向残余与横向残余应力的影响。数值模拟结果表明，由于NM450TP钢热影响区发生了以马氏体为主的固态相变，在外部拘束条件下，马氏体相变引起的体积膨胀反而减小了横向残余应力的峰值。研究成果对这类材料在实际工程应用中焊接工艺的制定提供了理论依据。

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。