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关键词： 波转子   长度-转速设计   回流烟气   数值模拟   失效现象   压力波  

摘要： 波转子的增压功能与叶轮机械相当，其优点之一是转速、转子离心负荷较低；而且在设计中增加转子通道的长度即可成反比地降低转速，但这种设计规律的有效性取决于它对流动现象的影响。为此，本文按照长度-转速规律设计一系列波转子方案，用数值模拟方法分析其流动现象。结果表明：在增加长度、同时成反比降低转速时，波转子的波系结构和压比均无显著变化，从而验证了长度-转速设计规律的原理；但本文发现长度增至基准方案的十六倍，波转子的1号、2号端口空气流速分别降低约一半，导致波转子排入燃烧室的工质全部是回流烟气，这种流动现象将造成波转子的功能失效。

关键词： 双级旋流空气雾化喷嘴   数值模拟   一次雾化   全流体域   雾化特性  

摘要： 目前对双级旋流空气雾化喷嘴的研究以试验为主，无法解释其雾化机理及演化过程，为掌握双级旋流空气雾化喷嘴的燃油混合和分布特性，阐明燃油射流在不同燃烧室来流工况下的雾化机理，文中采用RANS湍流模型耦合VOF模型、VOF-to-DPM模型，结合自适应网格技术，开展了包含燃油流体域、空气流体域的全流体域一次雾化数值仿真模拟，模拟结果成功捕捉到了离心喷嘴和文氏管壁上液膜形成及破碎成液丝、液滴的过程。与试验结果进行对比，喷雾锥角最大误差仅为1.34%，出口液膜破碎长度均为0.8 mm，验证了模拟结果的正确性。对比分析了有无旋流空气作用下离心喷嘴的雾化特性，发现一次旋流空气会引起出口液膜的周期性振荡，可增大喷雾锥角、缩短破碎长度，但增大了液膜厚度，进而降低了离心喷嘴出口液膜速度。研究了旋流器空气压降、来流压力和温度、燃油流量对双级旋流空气雾化喷嘴喷雾锥角及索特尔平均直径（SMD）的影响，结果表明：随着旋流器空气压降增大，雾化锥角增大，SMD减小；随着来流压力和温度增大，喷雾锥角增大后趋于平衡，SMD先减小后增大再减小；随着燃油流量增大，雾化锥角先增大后减小，SMD呈减小趋势。本文研究发展了双级旋流空气雾化喷嘴在全流体域上的数值仿真模拟，为更好地理解该型式喷嘴的演化过程和雾化机理提供了理论支撑。

关键词： 池式钠冷快堆   池式复杂空间   多路径流动   传热特性   三维数值模拟  

摘要： 钠冷快堆是第四代先进核能系统的重要堆型之一。池式钠冷快堆安全裕量大，但结构较为复杂，其堆内一回路循环流动呈多尺度、复杂空间、多路径、三维流动等特点，给池式钠冷快堆计算与实验带来一定困难。近年来，计算流体力学（CFD）的快速发展为解决上述问题提供了重要技术路径，本文对池式钠冷快堆复杂空间内流动与传热特性三维数值模拟研究进行综述。对于全堆一体化整体计算，获取池式钠冷快堆典型对称/非对称工况下的三维温度场分布及关键热工参数瞬态变化，评价其余热排出能力；对于局部部件或区域精细化计算，获取局部三维流动与传热特征参数，也为全堆一体化计算提供关键输入。相关研究为池式钠冷快堆安全稳定运行及设计优化提供重要支撑。

关键词： BIM   Flow-3D   Midas-GTS   水利工程   数值模拟  

摘要： 当前水利工程三维设计研究聚焦于仿真分析模型的构建，然而精细结构模型的创建往往耗费长、效率低，影响研究进度与质量。为加速研究里程并提升成果质量，文章采用将BIM三维设计软件与Flow-3D及Midas-GTS软件相结合的方式，基于Microstation平台，探索三维模型软件与数值模拟软件的跨平台协同应用，设立标准化的高精度仿真分析模型构建流程，涵盖BIM模型的简化导出、数值模拟导入、网格划分、边界条件输入以及计算结果与三维模型结合展示等功能，旨在提升高精度仿真分析模型构建效率，为水利工程三维设计研究提供高质量的基础模型与技术支持。

关键词： 流态划分   物质混合   薄膜蒸发器   数值模拟  

摘要： 薄膜蒸发器的流场形态复杂,对内部的流场形态进行有效划分和定量分析以及探究内部的流场分布和物质混合特性对提升薄膜蒸发器效率意义重大。采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟,得到薄膜蒸发器内高黏度流体流场分布规律。研究发现交错打断叶片可以极大促进物质混合传输,并对蒸发器壁面高黏度物质成膜有显著影响。此外,提出了一种基于径向体积分数统计的流场状态识别方法,可以定量描述薄膜蒸发器的内部流场。该方法将薄膜蒸发器内的高黏度物质划分为液膜态、交换态和液团态三种流态的物质并做定量描述。结果表明,交换态物质可以连接液膜与液团,完成物质混合交换与液膜更新,维持液膜持续高效蒸发。

关键词： 气候态数值模拟   北太平洋深海环流   季节性变化   σ-Z-σ混合坐标  

摘要： 深海环流研究有助于提高对全球气候变化、海洋生态系统等的深入认知。由于实测资料的缺乏，目前数值模拟仍是主要研究手段。基于自主研发的σ-Z-σ混合坐标MASNUM海洋环流模式，开展了关于深海环流特征分析的北太平洋气候态数值模拟研究。σ-Z-σ混合坐标系发挥Z坐标和σ坐标的优势，实现对局部网格的灵活加密，是提高深海环流模拟精度的有效方法之一。采用WOA18、MIMOC和BOAArgo三套网格化实测资料对模拟结果进行评估，对比结果表明深海温盐场模拟结果整体上与实测资料非常接近；流场模拟结果虽然与实测资料计算得到的地转流相比存在一定偏差，但其中的深层西边界流、反气旋环流结构等分布特征较实测月平均资料更加明显，更接近于以往研究中的流场实测结果。基于数值模拟的深海环流特征分析结果显示，深层温度和盐度均值不存在明显的季节性变化，而温度和盐度均值异常的季节性变化显著，特别是温度均值异常在春夏季存在明显升高；水平和经向流函数在不同月份相差不大，表明其季节性变化不明显。

关键词： 青藏高原   黄土-泥岩滑坡   复活机理   数值模拟  

摘要： 青藏高原东北缘地质环境条件复杂，在内外动力耦合作用下发育一系列大型-特大型古滑坡，滑坡具有规模大、危害大、复活频繁等特点。位于甘肃岷县的阳坡村滑坡为一大型黄土-泥岩滑坡，该滑坡空间结构复杂、变形强烈。本文通过野外地质调查、遥感解译、无人机航测、钻探以及数值模拟等研究方法，对阳坡村滑坡空间结构和变形特征进行分析，阐明了滑坡变形机制及影响因素；阳坡村滑坡的拉张裂缝等变形集中分布在3个强变形区(I1、I2、I3)；钻探揭露阳坡村滑坡体发育两级滑带，其中钻孔ZK1揭露滑带位置为9.7～10.5m和22.0～25.0m，ZK3揭露滑带位置为10.0～12.3m和36.0～37.0m，滑坡体积约465×104m3；数值模拟结果表明，滑坡在一般工况下滑体位移变形量较小，稳定性较好；在暴雨工况下滑坡前缘强变形区产生局部变形，大范围变形可能牵引后部堆积体发生滑动；在地震工况下滑坡复活变形范围与大小较一般工况有明显增大，同时出现多个潜在滑动面，坡体产生多处变形。研究结果为阳坡村滑坡防治提供有效参考，对大型黄土-泥岩滑坡稳定性评价具有一定理论和实际意义。

关键词： 大跨度钢结构   施工模拟   生死单元   二次开发   有限元模型  

摘要： 大跨度钢结构空间造型丰富，施工阶段结构的传力路径与最不利受力位置动态变化。为解决施工过程结构分析与安全复核时建模计算流程繁琐的问题，基于AutoCAD与ANSYS开发了大跨度钢结构一键式建模、计算与结果读取的插件。该插件采用C#语言调用***框架，读取并输出大跨度钢结构图纸文件中的模型信息，自动生成结构有限元建模、计算与结果读取的APDL命令流，可用于大跨度钢结构施工过程的数值模拟与安全评估。某单层球面网壳结构用来验证所开发大跨度钢结构建模分析插件的有效性，使用该插件快速建立有限元分析模型，并复核结构在施工阶段的内力和变形。研究结果表明，单层球面网壳结构在施工全过程中满足强度和稳定性要求，内力和变形控制在安全范围并满足设计要求。该插件能够高效、准确地将大跨度钢结构信息由CAD软件传递至CAE软件，完成施工过程的数值模拟与安全评估。

关键词： 球缺型EFP   聚能装药   数值模拟   水下侵彻   水中形态  

摘要： 为了研究不同介质对变壁厚球缺罩形成爆炸成型弹丸（EFP）的影响，设计了直径为12cm中间厚、边缘薄的变壁厚球缺型聚能装药。利用LS-DYNA 软件对不同介质中EFP的形成与侵彻进行了数值模拟，重点探讨不同长度空气和水介质对球缺型EFP成型形态及侵彻性能的影响。研究表明:变壁厚球缺罩型聚能装药在水中无法翻边和压合成EFP，EFP形成需要在药型罩前端增加一段空气，其空气长度对EFP入水形态、水中形态以及速度分布有明显的影响。水介质对未成型EFP形态有自锻作用，对成型EFP形态改变较大，使得前者水中侵彻性能相对优于后者。不同长度的空气和水介质影响下变壁厚球缺型EFP仍具有穿透3 cm靶板的威力，能满足灭雷具不同作战工况下的毁伤效能要求。

关键词： 混流泵   气液两相流   涡动力学   数值模拟  

摘要： 半开式气液混输泵的叶顶泄漏涡往往伴随着较多的气泡，诱发泵的不稳定现象。为了研究泵内水气混合泄漏涡的动力学特性，本文基于欧拉-欧拉非均相双流体模型以及MUSIG气泡分布模型对三级半开式混流泵进行了数值模拟研究。采用高速摄像技术捕捉到了一个叶轮叶片周期内的叶顶泄漏涡轨迹、结构及其发展过程。研究结果表明：在叶顶间隙附近区域，科氏力项引起的涡量耗散最大，其次是拉伸扭曲项。膨胀收缩项和斜压扭矩项的大小比前两项下降一个数量级，且只在气液两相工况作用并随着进口含气率增加而增加。半开式气液两相泵的气相聚集区影响涡量耗散区的位置，叶轮的旋转作用是诱发涡量耗散的主要原因。