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关键词： PVA纤维   强度   弹性模量   极限拉伸值   自生体积变形   有限元仿真   温度应力   抗裂安全系数  

摘要： 随着纤维增强水泥基材料制备技术的提升,配制高性能筑坝材料成为可能,使其更好地改善高拱坝的抗裂能力。结合高拱坝工程,开展聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的性能试验和防裂数值模拟。试验结果表明:PVA纤维混凝土的早期(前90 d)强度和弹性模量均有下降,后期(180 d)强度与普通混凝土持平;PVA纤维混凝土的极限拉伸值和自生体积变形与普通混凝土相差不大,热物理参数较普通混凝土略有提高。仿真分析结果表明:PVA纤维混凝土最大拉应力较普通混凝土减小,但早期抗裂安全系数较普通混凝土最高下降约14%,长龄期抗裂安全系数提高4.7%。高拱坝施工应用PVA纤维混凝土应重点关注早期开裂风险。

关键词： 超高重力式挡墙   岩溶   破坏模式   高填方边坡   稳定性   数值模拟  

摘要： 重庆武隆机场南端西侧岩溶发育、地形陡峻,采用了高路堤与超高衡重式挡墙相结合的高填方边坡方案。挡墙基础发育3处岩溶,面积占挡墙的45%以上,全填充,最大深度超过30 m,属于典型的特殊复杂地基。为了解决岩溶地基不均匀性强、承载力低、边坡及挡墙稳定性问题突出等难题,采用开挖一定深度的岩溶充填物并回填混凝土方案。通过理论计算详细分析了不同换填深度下高边坡及高挡墙的破坏模式、稳定性、应力及变形规律,确定了合理的岩溶换填深度。研究结果表明:采用一定深度的岩溶换填方案可有效改善岩溶地基的不均匀性,降低挡墙应力集中效应,减小挡墙及高填方变形,大幅提高挡墙及边坡稳定性。现场监测表明:高挡墙及高边坡工后水平和竖向位移均小于4 mm,变形曲线收敛,边坡及挡墙稳定性良好。研究成果对于复杂山区高填方工程规划设计及施工具有重要的参考意义。

关键词： 航空发动机   加力燃烧室   气固两相流   粉末流量   数值模拟  

摘要： 粉末燃料的气动输送是航空航天推进系统的关键供应机制。为加强该技术在航空动力中的应用,应对微型航空发动机加力燃烧室粉末燃料输送方面的挑战,提出一种基于引射效应的粉末引气输送方案,基于计算粒子流体动力学方法,开展不同引气位置和进气流量对粉末燃料输运特性的数值模拟研究。研究结果表明:将粉末储箱置于文丘管下方的引气方案能够有效避免粉末溢流至喷管入口管道和气体初始动能损失问题,同时提高粉末流化性能。当进气流量小于0.1 kg/s时,粉末出口质量流量随进气流量增大而增大,但波动稳定性变差;当超过0.1 kg/s时,过大的进气流量会导致粉末输出流量的降低。其中,进气流量为0.05 kg/s时的边界条件更有利于实现粉末的稳定输送。

关键词： 深部矿体   岩体质量评价   巷道支护   围岩变形   数值模拟  

摘要： 为解决李楼铁矿深部-625 m中段28~48线矿体区域受到风化带及断层切割的影响,岩体力学强度显著降低、完整性差和开采技术条件极为复杂等问题。对该矿体区域上下盘4种矿岩进行了岩体质量评价,发现顶板围岩性质较差,脉外巷道应尽量布置在下盘稳固的大理岩中;基于岩体质量评价和巷道破坏机理分析,选取无支护、锚杆+钢拱架支护、锚喷支护、锚喷+钢拱架联合支护4种方案,运用FLAC3D软件对4种支护方案下的深部-625 m中段巷道围岩稳定性进行了数值模拟分析。结果表明:相较于无支护条件,锚杆+钢拱架支护、锚喷支护、锚喷+钢拱架联合支护方案下的最小主应力分别降低了4.05%、14.02%、11.59%,顶板的竖向位移最大下沉量分别降低了10.33%、42.46%、43.35%,巷道围岩的支护效果由弱到强依次为无支护<锚杆+钢拱架支护<锚喷支护≈锚喷+钢拱架联合支护,其中锚喷+钢拱架联合支护方案的支护效果最佳。综合考虑认为,选用锚喷支护方案已能满足矿山大部分风化带区域的支护要求,只有在极破碎区域建议选用锚喷+钢拱架联合支护方案。研究成果可为后续深部中段巷道的作业生产及采场回采提供依据。

关键词： 水轮机   沙水流动   数值模拟   电站安全性  

摘要： 耿达电站水轮机内部发生泥沙磨蚀现象是导致机组性能下降的主要原因之一。通过建立耿达电站水轮机主要过流部件和顶盖间隙流道的三维水体模型,基于固液两相流动纳维-斯托克斯方程和k-ε湍流模型开展沙水流动计算,获得不同运行工况下的顶盖、活动导叶及转轮的沙水流动特性。研究表明:随着活动导叶开度增加,活动导叶上冠面、转轮50%叶高流面及顶盖均压排水管的泥沙速度及泥沙浓度整体逐渐增大,顶盖间隙的泥沙速度与浓度分布情况受其影响较小,顶盖间隙内的最大泥沙速度约为40 m/s,最大浓度约为0.001;活动导叶进口和转轮进口的最大泥沙浓度分别为0.0021和0.0015,均位于靠近隔舌区域;隔舌附近的活动导叶、转轮短叶片正面中部和长叶片背面出水边、顶盖非过流面边壁和均压排水管分支处管壁、上冠上边壁及疏齿环均是区域内的高泥沙浓度部位;泥沙浓度越高且流速越大的部位,越容易受到泥沙磨蚀破坏。研究结果可为电站抗磨损防护提供技术依据,从而减少水轮机部件结构表面的磨损破坏,提高电站运行的安全性。

关键词： 海绵城市   深基坑   地下水渗流   数值模拟  

摘要： 基于海绵城市水循环视角,针对地下构筑物对地下水渗流的影响,利用有限元软件COMSOL来模拟临江地区不同工况(基坑的数量、布列和尺寸变化)下基坑群建设对周边地下渗流场流量、流速、水位的影响效应,以期为海绵城市和地下空间的建设提供科学参考。结果表明:在一定面积的模型场区内,基坑的数量和排列对地下渗流的影响远大于基坑间距的影响,垂直于流线方向布设的基坑对地下径流的阻滞作用更大;基坑的密集度越大,其对坑群中心目标区域的渗流影响效果越明显;基坑侧面的最大水位增量受地下结构宽厚比(假定结构沿流线方向的尺寸为厚度)的影响较大,且宽厚比越大,坑侧水位变化量越大。

关键词： 深部开采   地压控制   采场结构参数   地压调查   数值模拟   地压分布规律   控制方法  

摘要： 随着三鑫金铜矿开采不断向深部延伸,其工程地质条件和矿体赋存状况恶化,地应力增大,地压显现加剧。此次研究借助现场巷道等的地压显现调查资料、地应力实测资料和室内岩石物理力学参数,利用Flac^(3D)软件模拟分析,探索整体地压分布规律。并确定了上盘、下盘脉外沿脉巷道到矿体边界的合理安全距离。优化采场结构参数,开采过程中的围岩维护方式,以便控制采场开采过程中的冒顶、塌方,从而避免采场过度贫化及上、下盘围岩过度岩移。提出充填体不接顶的限额指标,避免采空区顶板及充填体整体移动而产生地面开裂或塌陷。通过研究分析对深部开采地压控制提出了多项结论性意见,为三鑫金铜矿深部矿体安全高效开采提供了技术支持和理论依据。

关键词： 高边坡   FLAC3D   数值模拟   安全系数  

摘要： 土质高边坡的施工不仅影响着工程的经济效益,甚至还关乎着施工人员的生命财产安全。在施工过程中,其稳定性常受到各种影响因素的干扰,其中降雨是影响最为严重的因素。文中依托实际工程项目,并利用有限差分数值软件FLAC3D,探究雨季土质高边坡的施工对边坡稳定性的影响。研究表明:在一日和三日降雨量条件下,边坡安全系数都呈现为递减变化,边坡表现为极易失稳的状态,应及时采取相应的支护措施进行施工;采用预应力锚索格构对边坡进行支护后,土质高边坡的安全系数值相比未支护时得到明显的增长,在降雨条件下,边坡都保持着稳定状态,所得结论为相关工程提供参考。

关键词： 传染病模型   基本再生数   最大值原理   最优控制  

摘要： 针对一类具有潜伏性和传染性的传染病模型的最优控制问题,引入疾病预防和疫苗接种两种控制措施,探讨控制措施在控制传染病传播和发展方面的有效性。利用再生矩阵法计算疾病无病平衡点处的基本再生数,并通过数值模拟展示控制措施对基本再生数的影响;运用庞特里亚金最大值原理和Ekland变分原理确定最优控制的存在性;采用四阶龙格-库塔算法进行数值模拟,讨论所有影响传染病传播的控制策略。结果表明,双变量控制措施策略对传染病防控效果显著。

关键词： 海上风电   海上基础   固化土防护   数值模拟   防护效率  

摘要： 开展固化土对海上基础防护效率研究具有重要的实践意义。通过FLOW-3D软件模拟48组不同流速下不同临界希尔兹数θ_(cr)、防护范围、防护高度工况,揭示了3种因素对固化土防护效率的影响规律,并采用Origin软件拟合文中数据建立了θ_(cr)、防护高度与最大冲刷深度、防护效率的函数预测模型,最后对边缘冲刷现象进行类比分析。研究表明:防护效率与θ_(cr)呈明显正相关关系,随着θ_(cr)增加,不同流速下的固化土冲刷深度均有效降低,且降低速度存在差异;固化土防护效率随着防护范围、防护高度的增加而提高,提高范围分别为8%~19%和28%~39%,防护范围为1.5D且不小于0.4 m高度的固化土最适宜;建立的幂函数、指数函数模型能够准确预测结果;改变θ_(cr)对边缘冲刷深度影响不大,低流速冲刷下提高防护范围可以有效降低边缘冲刷,高流速冲刷下改变防护范围对其影响较小。