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关键词： 单向多孔材料   电弧   热量传输   热通量   数值模拟  

摘要： 定向凝固制备的单向多孔材料在电弧加热器中可以替代水冷铜壁,提高电弧加热器的焓值和热效率,具有广阔的应用前景。针对单向多孔材料在电弧中的传热过程建立数学模型,利用数值模拟的方法研究了孔隙率、孔直径、通入角和注入率对单向多孔材料在电弧中冷却性能的影响规律。结果表明:孔隙率从7.9%增加到26.7%时,内壁面的热通量可降低约92%;在孔隙率和冷气流速不变的条件下,孔直径从0.3 mm增加到0.8 mm时,内壁面的平均温度从498 K增加到697 K;通入角的变化会同时影响单向多孔材料内壁面热通量和冷气注入率,进而影响材料的冷却性能;冷态气流注入率从14.2%增加到42.7%时,单向多孔材料内壁面热通量降低约17%。本研究结果可为单向多孔材料在电弧加热器中的应用提供参考。

关键词： 二维材料   原子力显微镜   原位力学测试   数值模拟   减摩润滑   摩擦机理  

摘要： 二硫化钼(MoS_(2))作为一种力学性能优异的典型二维半导体材料,成为制备柔性电子器件的最佳材料之一,同时其层间结合力相对较弱,也是润滑减摩的理想材料。二维材料的结构特性和受载下的力学行为对其服役寿命和摩擦学表现有直接影响。本文系统回顾了二维MoS_(2)原位力学性能和摩擦学性能的理论模拟和实验研究。首先关注了MoS_(2)在纳米压痕过程的弹塑性变形和断裂失效行为,以及缺陷对MoS_(2)机械可靠性的影响,梳理了基于原子力显微镜的原位测试方法的优势和局限。其次,探讨了温度、气氛、湿度和晶格取向等因素对MoS_(2)表面摩擦及层间剪切的影响,并对MoS_(2)作为润滑添加剂在工程应用领域实现宏观尺度减摩润滑的研究现状进行了总结与展望。

关键词： 孔板消能   收缩角   扭转角   过流能力  

摘要： 长距离有压输水管道系统面临地形地势复杂、山川落差大及高水头等问题,在下游区需要对其进行降压、消能处理。孔板消能装置作为一种新型的内消能工,具有结构简单、消能效率高等优点,在水利工程中得到了广泛应用。本文构建了一种变孔径孔板消能装置,运用物理模型试验与数值模拟相结合的方法对该装置在不同方案下的消能效率、过流能力及流速变化情况进行了分析研究。结果表明:当流速一定时,通过减小孔板收缩角或增大扭转角皆能明显提高消能效率,而过流能力明显减小;相反地,通过增大孔板收缩角或减小扭转角皆能明显减小消能效率,而过流能力明显增大。本文建议该消能装置孔板的组合方式为扭转角6°、收缩角30°,该成果可为长距离有压管道输水系统设计提供理论依据和参考。各方案下水流靠近孔板组合段之前靠近管轴中心处的流速较大,而靠近管壁处的流速较小,在孔板组合段之后可清晰地观测出两股强烈的射流,之后又趋于稳定。

关键词： 木材   本构模型   受力状态   弹塑性损伤   数值模拟  

摘要： 复杂的本构模型虽然可以精确地模拟不同受力状态下木材的力学性能,但模型的计算效率和收敛均存在较大的难度。阐述了现有木材本构模型研究中的屈服准则、强化准则、流动法则和损伤准则,对比了不同准则的优缺点。评估了不同本构模型在木材、木结构构件和节点数值模拟分析中的适用性。总结了不同受力状态下合理、高效的本构模型,为木材本构模型研究和木结构数值模拟分析提供参考。

关键词： 松软低透煤层   机械造穴参数   普通钻孔   瓦斯抽采   数值模拟  

摘要： 为研究机械造穴技术对松软低透煤层的增透效果，以唐安煤矿3#煤层为工程背景，建立了瓦斯抽采流-固耦合数值模型，利用COMSOL Multiphysics软件研究了造穴段长度与造穴段间距对瓦斯抽采效果影响，结果表明：增加造穴段长度或减小造穴段间距可以增加孔内洞穴煤体与空气接触面积，同时使煤体产生新的裂隙或使原有裂隙增大，增加瓦斯运移通道，使煤体在卸压过程中瓦斯能更加快速的进行解吸，增加煤体渗透性。综合考虑提升煤层瓦斯抽采效果以及现场施工节省工程成本和施工时间的情况下，合理造穴段长度和造穴段间距分别取1 m和10 m为宜。在唐安煤矿3#煤层进行了现场试验，比较不同造穴段长度和造穴段间距对抽采纯量的影响，现场考察结果与数值模拟结果相吻合。通过与普通钻孔相对比，机械造穴钻孔单孔瓦斯抽采纯量提高了2.95～3.65倍，表明机械造穴相较于普通钻孔更适用于松软低透煤层。

关键词： 土拱效应   数值模拟   力学模型   弹性理论   抗滑桩  

摘要： 抗滑桩在边坡治理中应用广泛,其阻滑机理主要通过土拱效应将桩后滑坡推力作用在桩体上,研究桩间土拱高度对抗滑桩的设计具有重要意义。为实现对抗滑桩桩间土拱高度的定量分析,本文以巴达铁路D1K70+390—DK70+420段路堑边坡为例,基于弹性理论提出了一种抗滑桩桩间土拱高度的计算方法,通过数值模拟分析了抗滑桩桩间土拱的性状,并对理论计算结果进行了验证与分析。研究结果表明,基于弹性理论求解的最大拱高与数值仿真结果基本相符,在工程中可采用该方法近似估算土拱的高度。本文研究内容对桩-土相互作用机制以及抗滑桩设计具有一定的参考价值。

关键词： 土石坝   振冲碎石桩   施工工艺   质量检测   大寨水库  

摘要： 结合广元市昭化区大寨水库工程实例,根据地基勘察成果,对软基采用振冲碎石桩分区处理解决坝坡稳定、沉降量和砂层地震液化问题的方式、范围、深度等合理可行。工程采用桩体填料、单桩承载力、复合地基承载力指标合适有效;施工过程采用的超大型振冲工艺高效快捷。对深厚覆盖层地基的加固处理工艺具有较高的参考价值。

关键词： 地应力状态   构造应力   热应力   热力耦合   储层温度   页岩气储层  

摘要： 随着油气勘探不断向深部延伸,储层温度逐渐升高,温度变化引起的热应力对油气储层地应力状态的影响越来越大,已经成为一个不可忽视的重要因素。以川南海坝区块五峰组—龙马溪组页岩气储层为研究对象,利用三维有限元数值模拟方法将构造应力与热应力两者耦合,探究研究区页岩气储层的地应力分布特征。结果 表明:川南海坝区块页岩气储层处于较为复杂的应力状态,断裂发育较多,在断层附近会出现应力值突变现象。整个海坝区块南北两端应力值最高,越往背斜核部、剥蚀面及东西两端埋深越浅,应力值越低。研究区热应力值约为8.3~32.5MPa,构造最大水平主应力约为-13.5~-85.5MPa,热力耦合最大水平主应力约为-5~-83MPa,构造最小水平主应力约为-3~-40MPa,热力耦合最小水平主应力约为-1~-55MPa。热力耦合后的应力值普遍低于构造应力,是由于岩体温度变化产生的拉张热应力会在一定程度上削弱构造挤压应力,使得起主导作用的构造挤压应力值有所下降。

关键词： 多流程循环流化床   气固两相流   燃烧   计算颗粒流体力学   数值模拟  

摘要： 多流程循环流化床与传统流化床相比,能有效降低炉膛高度,实现小型化。以多流程循环流化床锅炉为研究对象,基于计算颗粒流体力学,对气固流动和燃烧过程进行了数值模拟,计算结果与中试装置结果吻合较好。结果表明:炉膛内颗粒相浓度由高到低依次为主燃烧室、副燃烧室、燃尽室,炉内颗粒分布呈现“环-核”结构;炉膛温度范围为1 000~1 200 K,主燃烧室的温度大于副燃烧室,副燃烧室的温度大于燃尽室与旋风分离器;增大一、二次风的配比使炉膛密相区的氧气含量增大,加剧了燃烧,使床温升高;由副燃烧室进行分级给料,有利于焦炭还原NO,使出口NO浓度明显下降,有利于减少氮氧化物的排放。

关键词： 路基拓宽   差异沉降   数值模拟   参数优化  

摘要： 为满足日益增长的交通量需求,公路改扩建工程逐渐增多,减少高速道路新老路基部位的不均匀沉降是保障道路通行质量及安全的关键。为研究不同施工方案对于新老路基沉降的影响,利用PLAXIS 3D建立路基数值模型,对土工格栅、开挖台阶和新建道路下方加固土体的施工方案进行数值分析,研究各参数对于道路沉降的影响,并对各施工参数进行优化和安全性分析,保障道路经济性和安全性。