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关键词： 严寒地区   超低能耗建筑   数值模拟   保温措施   热工性能  

摘要： 以某地超低能耗建筑墙体工程案例为依托,在COMSOL软件中搭建墙体有限元模型,开展不同形式墙体(夹心墙、外保温墙)及不同材料参数(保温层厚度、保温材料)下建筑墙体保温性能及传热系数影响因素研究。结果表明:保温墙内墙面温度分布为锚固中心点处温度低,墙边缘处温度高;外保温墙比夹心墙保温效果稍好,横截面温度等值线更平缓;墙体传热系数随保温材料厚度增加而减小,夹心保温墙和外保温墙最佳保温层厚度分别为300 mm和250 mm;在严寒环境中,采用挤塑聚苯(XPS)材料作为保温层防寒效果最好。

关键词： 磨煤机   分离器   叶片   气固两相流   数值模拟  

摘要： 为探讨不同分离器叶片结构下中速磨煤机内部气相场特性与煤粉分配分离性能,在直叶片、扭叶片、弯扭叶片结构下对磨煤机内部气固两相流动开展双向耦合模拟研究。结果表明:3种叶片结构下,分离器内部气流速度分布差异显著;分离器叶片下方截面气流速度竖直方向的分量变化明显;落煤管外壁附近向上的气流速度与落煤管外壁与分离器内壁之间的切向气流速度均表现出弯扭叶片结构下为最大、扭叶片次之、直叶片最小的特征。一次风量为100 t/h时,与直叶片相比,扭叶片结构下磨煤机进出口压差增加了4.36%,弯扭叶片结构下增加了9.73%;在直叶片结构下,磨煤机出口粉管粉量偏差可高达25%以上;当采用扭叶片时,各粉管粉量偏差绝对值在4.31%以内,而采用弯扭叶片时则保持在9.45%以内。在一次风量处于80~120 t/h时,直叶片结构下粉量分配差异明显,扭叶片对粉量分配均匀性的改善性能优于弯扭叶片,特别是在一次风量较低时,优势更为显著。与直叶片相比,扭叶片与弯扭叶片结构下,颗粒分级溢出率曲线向小粒径方向迁移。综合考虑压降与煤粉分配分离特性,建议采用扭叶片结构以在适宜的能耗条件下获得良好的煤粉分配分离性能。数值模拟得到的磨煤机出口煤粉细度和粉量偏差得到了电厂试验测试数据的验证。

关键词： 层状非均质   土壤含水率分布   数值模拟   定量刻画   土柱释水实验和入渗实验   粉土夹层   包气带  

摘要： 包气带作为连接植被与地下水的重要纽带,其岩性结构是影响地下水生态功能的主要因子之一,而包气带结构中的弱透水夹层对来自地面的入渗水流具有延迟滞后、局部蓄水作用(上层滞水),尽管该部分水量很小,但对于极端干旱区植被生态的维持具有一定供水意义。为了探究包气带岩性结构如何影响土壤含水率分布,设计了均质土柱(O)、单薄夹层土柱(A)、单厚夹层土柱(B)以及双夹层土柱(C)4个土柱,开展了室内层状非均质土柱释水实验和入渗实验;依据物理实验开展了变饱和水流数值模拟。实验过程中,粉土夹层结构导致水分在夹层内部和夹层上下界面处滞留,形成了水分聚集区;相较于O柱,A柱、B柱和C柱释水过程持续时长分别增加了290,500,780 h,持水量分别增加了6.20,7.90,7.83 cm;数值模拟结果表明采用修正后的van Genuchten模型能更好地模拟层状土含水率剖面。细粒土夹层对入渗水下移特征会产生明显阻滞效应,水分主要滞留在夹层内部和夹层上下界面处,夹层厚度增大、层数增多会导致夹层内和夹层界面处均滞留更多水分,通过引入虚拟变量和毛细高度修正van Genuchten模型,并将其对应的相对渗透率方程分为三段式,可有效提升层状土壤含水率剖面模拟精度。

关键词： 砌体结构   数值模拟   交叉条带   抗震性能   布置方式  

摘要： 交叉条带法加固无筋砌体结构抑制裂缝的发展,减缓墙体的损伤,提升砌体结构整体的抗震性能。对1栋典型的3层3开间砌体结构振动台试验进行了数值模拟,发现试验和数值模拟的基本频率、破坏现象等主要特征基本吻合。针对不同条带布置方式下砌体结构的抗震性能,数值分析结果显示:不同条带布置方式均能达到“大震不倒”的抗震设防要求,但抗震性能存在差异,其中窗下墙和窗间墙均布置交叉条带的抗震效果最优,仅加固窗间墙效果最差。

关键词： Ventsim   间隔串联   最大串联间距   数值模拟   通风验证  

摘要： 为探明隧道施工风机串联通风特性参数变化规律,克服工作面风量难以满足需风量的安全生产问题,以西部某高海拔铁路隧道为工程背景,利用相似原理等比例缩小生产实际模型,采用相似试验与数值模拟结合的方法,对比分析验证了风机串联通风方式下压入式通风管路风量及风压的沿程衰减规律,研究风机间隔串联的最大串联间距。试验结果表明,由于摩擦风阻的增加,风筒长度增加会导致供风量减少,风筒直径增大则使供风量增加。串联2台风机后,风量明显提高,在6 m后趋于平稳,且出口风量随间隔增大而增大。在2台风机串联时,风筒内风压逐渐减小,在风机2入口处最小,在出口处最大。串联风机的风压大于单个风机,但小于2台单独风机之和。依据风筒是否产生负压,风筒长7 m和10 m时,风机最大间距为3 m,长13 m时为4 m;风机出口风量分别为113.0、98.9和84.8 m^(3)/h时,最大间距为3 m;风筒直径0.1 m和0.15 m时,最大间距为3 m。风筒风压在2台风机间先降后升,隧道长度增加时,风机间最大串联间距线性增长。隧道长度从2 000 m到4 000 m时,最大串联间距从1 000 m增至1 400 m。风机间隔距离增大使出口风量上升,最大串联间距配置下的风量比集中配置增加8%~12.4%。风量或直径增加会影响最大串联间距,且可能导致负压。风筒内风量和风压的模拟值与试验值趋势一致,数值模拟方法可信度高,可用于隧道通风系统模拟。

关键词： 杨木-氧化铋复合材料   黏弹性   压缩蠕变   温压成形  

摘要： 【目的】研究杨木加工残渣粉与氧化铋复合材料的组成对黏弹性的影响,实现杨木-氧化铋复合材料在家具工程等领域的应用。【方法】采用温压成形法将杨木残渣粉与氧化铋粉末相混合,制备不同粒径杨木粉的杨木-氧化铋复合材料;对复合材料进行恒载压缩蠕变实验,记录实时蠕变位移,根据应力-应变关系计算杨木-氧化铋复合材料的弹性模量;基于线性黏弹性理论计算复合材料的剪切松弛模量,采用广义Maxwell模型建立复合材料的黏弹性模型,利用优化软件1stOpt对弹性松弛模量进行最优拟合,并结合MSCMarc软件进行数值模拟,得出实时蠕变位移的数值模拟结果,并对实验结果与数值模拟结果的一致性进行评估。【结果】不同粒径杨木粉的杨木-氧化铋复合材料表现出不同的蠕变行为,具有明显的黏弹性特征,调整不同粒径杨木粉的比例,可改善复合材料的抗蠕变性能,当粒径不超过425μm与粒径不超过180μm的杨木粉的质量比为1:1时,抗蠕变性能最佳;压缩蠕变实验结果与MSCMarc软件数值模拟结果一致,表明短期蠕变实验数据可以预测复合材料的长期蠕变。【结论】杨木-氧化铋复合材料具有较高的抗蠕变性能和明显的黏弹性特征,在建筑和家具工程领域有较大潜力;短期蠕变实验数据可以预测长期蠕变,为评价该复合材料的使用性能提供可靠途径。

关键词： 液化天然气   冷排水   余氯   生态环境影响   三维数值模拟  

摘要： 液化天然气(liquefied natural gas,LNG)接收站冷排水排放可能会对邻近海域生态环境产生影响。依托深圳LNG项目,利用MIKE 3三维水动力余氯模型计算了余氯在海水中的运移规律,分析了深圳LNG接收站冷排水对大鹏湾海域生态环境的影响。通过将计算的潮位和不同水深处的潮流与实测数据进行验证,证实了所建立三维水动力模型的可靠性。在此基础上,计算了典型大、小潮条件下受纳海域余氯浓度增量的水平和垂向三维空间分布特征,以及多排放源的相互影响。工程排水余氯在表层和底层的扩散影响范围大于中层;余氯主要影响近岸海域,未对周边水环境敏感目标和其他工程取水产生直接影响。本文研究结果可为冷排水的三维数值模拟、LNG接收站选址及水生态环境影响评估提供参考。

关键词： 盾构   下穿施工   既有隧道   变形机理   数值模拟  

摘要： 盾构施工下穿既有运营隧道,易导致既有线路变形过大,给地铁列车运营安全带来安全隐患。考虑盾构机与土体相互作用、衬砌‑注浆层‑土体相互作用,以及同步注浆硬化过程和压力消散等关键因素,发展了盾构施工全过程数值模拟方法。结合实际工程建立盾构下穿既有隧道三维有限元数值模型,获得了盾构下穿过程中既有隧道结构变形、内力响应、围岩压力,及其周围地层应力的发展变化规律,揭示了既有隧道的变形机理。结果表明:既有隧道在纵向上发生挠曲和扭转变形,挠曲变形呈现为中部沉降两端隆起的“V”形变形,断面扭转变形呈中间大两端小的分布形式,且随盾构掘进先逆时针扭转后顺时针扭转;对于隧道横断面,在x=-0.8D~0.8D隧道断面呈现侧向压扁、竖向伸长的变形模式,在x=±0.8D之外隧道断面呈现侧向伸长、竖向压扁的变形模式,x=-0.8D~0.8D隧道断面变形由盾构开挖引起的土体卸载引起,x=±0.8D之外的隧道断面变形由中间区域隧道断面扭转和沉降变形的传递导致。

关键词： 覆冰脱落   螺栓滑移   输电塔-线体系   数值模拟   动力响应  

摘要： 输电导线脱冰会引起导线强烈振动,是输电塔-线体系破坏的主要原因之一。目前对塔-线体系脱冰动力响应的研究忽略了螺栓节点的滑移效应,不能对脱冰时输电线路动力响应进行准确估计。文中建立了考虑螺栓滑移作用的输电塔-线体系数值模型,分析了螺栓滑移效应对导线脱冰引起的输电线路动力响应的影响程度,讨论了脱冰位置、档距和绝缘子长度等参数的影响。结果表明:螺栓滑移效应导致输电塔位移响应明显增大;输电塔脱冰振动响应随着档距、脱冰位置高度、覆冰厚度和脱冰率的增加而增大,随着绝缘子长度和导线初始张力的增大而减小;边档导线脱冰动力响应大于中档导线的脱冰动力响应。

关键词： 高填方路基   数值模拟   影响因素   控制措施  

摘要： 道路工程常存在高填方路基,为研究高填方路基在施工及运营阶段的沉降变形规律,文章依托某高填方路基工程,对地质资料进行梳理,采用有限元分析软件模拟了高填方路基施工的全过程,分析了高填方路基在各个工况下的沉降变形规律。研究结果表明:随着路基工程的不断填筑,路基基底位置附加应力不断增加;高填方路基的最大竖向变形发生在路基填方土层最厚的区域,与附加应力最大值位置基本一致。在天然及饱和工况下,路基沉降变形规律基本一致,饱和工况下沉降变形数值较大。通过对沉降变形特征与地质数据相结合,从基底处理、路基填料选择、压实度等方面提出了高填方路基的沉降控制措施。研究可为类似项目的建设提供参考。