教学课程资源库 更多>>

关键词： 航空发动机结冰   冰晶   融化特性   焓-孔隙率模型   可视化实验  

摘要： 为了深入理解航空发动机内微小冰晶的结冰机理,建立基于焓-孔隙率方法的微小冰晶融化模型,并通过可视化实验对该模型进行验证,研究环境温度和初始粒径对冰晶融化特性的影响规律。研究结果表明:冰晶融化时间的数值模拟结果与实验测量值最大偏差不超过12%;由于环境气体的自然对流作用,冰晶的融化均从顶部开始;随着融化过程的进行,冰芯逐渐变成非球形,当融化过程快结束时,冰芯呈贝壳状;由于冰的密度低于水的密度,当冰芯粒径较小时(融化率约为70%),会在浮力的作用下向上漂浮;冰晶的融化开始时间与初始粒径呈线性关系,与环境温度呈幂函数关系;冰晶的融化时间与初始粒径呈幂函数关系,与环境温度呈线性关系。本研究可为冰晶结冰数值预测模型的优化及航空发动机冰晶结冰科学防护手段的建立提供理论依据。

关键词： 盾构   渣土   同步注浆   膨胀率   数值模拟   试验  

摘要： 为了解决普通注浆料泌水收缩引起地表沉降的问题,以及开拓盾构渣土资源化再利用途径,依托郑州地铁某区段工程,采用稻壳灰(RHA)替代部分水泥及盾构渣土全部替代砂的方案,制备了满足工程需求的同步注浆料。在此基础上,进一步探究膨胀剂类型及掺量对原浆料性能的影响。试验及有限元分析结果表明:注浆料的稠度和泌水率随膨胀剂掺量的增加而降低,而凝结时间则随其掺量的增加而增加,其中,生石灰掺量为7%时凝结时间增长36.7%,HSCA掺量为3%时凝结时间增长43.6%。膨胀剂掺量在一定范围内(生石灰<7%,HSCA<5%),注浆料3d和28d抗压强度均能得到较大提高。浆料的膨胀率随膨胀剂掺量增大而增大,但过大膨胀会导致自身结构破坏。因此,建议生石灰掺量为3%~5%,HSCA掺量≤6%。此外,膨胀型注浆料可有效改善管片受力状况及减小拱顶和地表沉降。

关键词： 三角煤区   矸石巷式充填   数值模拟   应力分布   位移控制  

摘要： 煤矿开采通常会残存一定三角煤等边角煤体,其安全高效开采一直是困扰三角煤回收的关键技术难题。本文以枣泉煤矿一分区11采区三角煤回收为工程背景,提出了矸石巷式充填设计方法。该方法基于极限平衡理论确定了煤柱合理宽度为6 m,设计了巷道交替掘充模式,实现了巷道掘进与充填平行作业。并采用数值模拟方法对比分析了“交替”掘充与“依次”掘充的充填效果。研究结果表明:“交替”掘充模式下,充填体与煤柱形成联合承载结构,煤柱中部应力较未充填时降低5%,顶板沉降量减少75%,深部高应力区位移控制效率达70%以上。“交替”掘充模式应力分布更均衡,围岩变形控制效果显著优于“依次”掘充。该技术实现了矸石井下资源化利用,置换边角煤7.17万t,处理矸石5.79万t,为三角煤区安全高效开采及绿色矿山建设提供了理论与技术参考。

关键词： 溢洪道   控制段   水力模拟   MIKE 21 Flow FM模型   除险加固工程   红顶山水库  

摘要： 本文针对当前中小型水库除险加固工程中所采用的物理模型模拟方法不经济的问题,以红顶山水库除险加固工程为例进行数值模拟研究。文中采用MIKE 21 Flow FM模型对红顶山水库除险加固工程中溢洪道控制段位置的选择进行了数值模拟,相对使用规范中理论公式进行特定结构的水力计算,模型模拟的水力要素贴近真实情况,能够反映研究区域内的整体水力变化趋势。研究成果可为同类型中小型水库除险加固前期设计工作提供一定思路,节省前期设计周期,节约成本,提高工程建设效率。

关键词： 燃煤机组   碳捕集   气液两相流   化学吸收   数值模拟  

摘要： 以工业规模喷淋塔内醇胺溶液吸收CO_(2)为研究对象,基于欧拉-拉格朗日方法建立了烟气-液滴气液两相流动、相间传热传质和液相化学反应耦合的计算流体力学(CFD)模型。通过与乙醇胺(MEA)溶液吸收CO_(2)实验数据对比验证了CFD模型可靠性,在此基础上分析了CO_(2)吸收过程所伴随热质交换和化学反应的基本规律,以及吸收剂化学组成、气液两相流动特性和操作压力对喷淋塔内CO_(2)脱除效率的影响。模拟结果表明:随塔体高度增加烟气中CO_(2)体积分数下降,而烟温和水蒸气体积分数均呈先上升后下降趋势;当贫液中CO_(2)负荷由0.1增至0.4,塔内烟温最大值由70℃降至54℃,贫液负荷大于0.25时喷淋塔脱碳效率显著下降;表观气速大于2.5m/s时烟气停留时间显著缩短且液相侧传质系数减小,传质比表面积的增加对CO_(2)吸收效率提升作用减弱;喷淋塔操作压力由101 k Pa降至70 k Pa,CO_(2)脱除效率降低约15.9百分点。

关键词： 排风系统   温度分布   速度分布   数值模拟   CFD  

摘要： 排风系统数值模拟研究主要针对排风平洞及排风竖井进行了夏季、过渡季节和冬季三个季节工况的气流的温度场、速度场的数值模拟分析,通过CFD计算软件建立等比例数值模型,模拟实际运行过程中不同工况下排风系统的气流组织流动工况。CFD模拟计算方法可以看作是基本在流动方程(质量方程、动量方程、能量方程)的控制下模拟流体的流动。通过模拟,可以获得复杂问题流场内每个位置基本物理量(如速度、温度、湿度等)随时间变化的分布状况。排风系统数值模拟研究主要验证了排风系统在设计送排风参数、风口布置方式条件下的通风方案的可行性,为设计进一步优化、完善排风系统方案以及设备选型提供参考意见。

关键词： 市域列车   火灾疏散   数值模拟   虚拟现实  

摘要： 市域列车人员密度高,火灾荷载大,通风条件差,火灾情况下人员安全疏散问题不容小视。为探究市域列车火灾的人员疏散规律及烟气蔓延规律,确保乘客的疏散安全,针对上海市域C型列车开展火灾数值模拟和虚拟现实(virtual reality,VR)实验研究。运用火灾动力学模拟软件(fire dynamics software, FDS),建立列车三维仿真模型,对车厢内温度和能见度进行计算和分析。根据FDS计算结果,建立“人”“灾”“车”耦合的虚拟现实列车疏散系统,开发VR原地踏步前进技术和空间追踪技术,降低参与者的晕动感,提升VR环境的沉浸感。随机选取104名在校学生开展VR实验,记录参与者的疏散时间和出口选择并进行分析。研究结果表明:60 s时,着火车厢温度已经达到60℃,其他车厢温度维持在30℃以内;50 s时,烟气已经充满着火车厢;性别对疏散时间没有显著影响,疏散经历对疏散时间有显著影响。有疏散经历的乘客比没有疏散经历的乘客疏散时间快7~8 s;大部分乘客选择从着火车厢的4号和5号出口疏散。相较于距离火源最近,最危险的6号出口,女性以及有疏散经历的人员更愿意从3号出口和4号出口逃离;生态效度评估的结果显示,虚拟现实环境逼真,实验结果可靠。现实生活中出现类似场景时,参与者会做出相同反应。研究结果为铁路运营部门提高应急管理水平和乘客疏散安全提供参考。

关键词： 层状盐穴   数值模拟   畸形溶腔   爆破整形   稳定性评价指标  

摘要： 【目的】在地下盐穴的水溶开采过程中,由于难溶夹层的存在而常产生腔体偏溶、畸形等问题,且自然状态下夹层的垮塌具有不可控性。对含夹层盐穴中畸形岩体进行控制爆破,能够改善腔体形态、消除建腔隐患、有效加快建腔速度与效率。【方法】为研究层状盐穴难溶夹层与周边岩体对爆破作用的响应,利用ANSYS/LS-DYNA软件构建了含难溶夹层的层状盐穴爆破数值模型,揭示了溶腔内畸形岩体在单一爆源下的破坏模式与溶腔围岩在不同当量炸药作用下的损伤程度,通过分析不同当量炸药与爆破效果之间的关系,提出了由围岩水平向位移、竖向应力、有效塑性应变、顶板沉降量、剪切应力分布组成的盐穴储气库安全评价体系。【结果】围岩水平位移可有效表征溶腔侧向围岩的变形状态;有效塑性应变与剪切应力分布能够有效表征腔体围岩损伤状态并预测溶腔失效状况;竖向应力与顶板沉降量在预测腔体顶板的垮塌方面具有较好的敏感性。【结论】基于盐岩RHT(Riedel Hiermaier Thoma)本构模型进行层状盐穴畸形溶腔爆破数值模拟,探究盐穴不同位置在不同爆破工况下的受损情况,并结合已有的盐穴稳定性评价模型,提出适用于动态荷载作用下的溶腔稳定性评价指标,进一步完善了盐穴安全评价体系。所得研究结果可为盐穴储气库稳定性评价提供参考。(图13,表2,参27).

关键词： 离散元法   强度折减法   边坡稳定性   安全系数  

摘要： 针对当前研究中离散元法在边坡稳定性计算中的应用存在的问题,提出了一种基于强度折减法的离散元数值模拟方法。采用Fish语言设计了循环逐步降低岩体强度的计算方法,旨在模拟边坡的失稳过程并计算边坡稳定性系数。以河曲露天煤矿首采区边坡为实例,利用PFC2D软件进行数值模拟。结果表明,离散元强度折减法能够有效地模拟边坡破坏过程,且安全系数计算结果与广泛应用的有限元法模拟结果相一致。本文为离散元法在边坡稳定性分析中的应用提供了新的思路和技术手段。

关键词： 水工隧洞   斜交下穿   公路隧道   数值模拟  

摘要： 本文以水工隧洞下穿双线公路隧道为工程背景,采用MIDAS/GTS软件建立三维模型,分析水工隧洞下穿施工对公路隧道的影响,并提出合理化建议。结果表明:水工隧洞下穿施工将引起地层沉降、隧道结构位移及衬砌应力变化,但是对既有公路隧道的影响有限,无需采取预加固措施,从而缩短工期、降低造价。