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关键词： 爆炸焊接   数值模拟   SPH-FEM耦合法   ALE算法   间隙  

摘要： 目的研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(Ti)/不锈钢(SS316)爆炸焊接过程进行三维数值模拟,通过不同算法得到不同基复板间隙下的碰撞速度、碰撞压力及碰撞角,并将模拟结果与试验及理论计算结果进行对比。结果当间隙为5、10、15 mm时,SPH-FEM耦合算法和ALE算法的复板碰撞速度均落在爆炸焊接窗口内,表明纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)均能成功实现焊接,没有脱落与鼓包。与SPH-FEM耦合算法相比,ALE算法下的碰撞速度、碰撞压力和碰撞角的模拟结果和理论计算结果更加吻合,可信度更高。结论ALE算法的模拟结果与试验结果吻合,且与理论计算结果的误差更小,表明ALE算法用于纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)爆炸焊接是有效的。

关键词： 冰脊   Messinger热力学模型   数值模拟   防冰   纳秒脉冲阻挡介质放电  

摘要： 冰脊会造成机翼气动性能的降低,是危害飞行安全的重要因素。利用结构化网格和中心有限体积法求解N⁃S方程获得空气流场,运用拉格朗日法获得水滴撞击特性,基于Messinger结冰热力学模型针对NACA 0012翼型的结冰进行了数值模拟,获得的冰型与实验结果吻合良好,验证了计算方法的准确性与可行性。在此基础上,在NACA 0012翼型上设置防冰区并考虑防冰热载荷的作用,对大水滴条件下冰脊的形成过程进行了数值模拟,得出了环境温度、液态水含量和防冰热载荷对冰脊形成的影响规律。此外,通过在冰脊形成位置布置纳秒脉冲阻挡介质放电(Nanosecond dielectric barrier discharge,NSDBD)等离子体激励器,探究了在大水滴条件下NSDBD对冰脊的防护效果。研究结果表明:在大水滴情况下,环境温度的增加使得冰脊的范围增加而高度降低;液态水含量的增加使得冰脊的范围增大并且高度增加;防冰热载荷的增加可以增加防冰区内水分的蒸发,进而减少冰脊的生成;大水滴情况下可能由于水滴直接撞击至下翼面防冰区外进而导致冰脊的形成;NSDBD对空气进行加热,增加溢流水的蒸发,使得低液态水含量下形成的冰脊消失,使得高液态水含量下冰脊的形成位置推后。

关键词： 混凝土砌石坝   砌筑施工   施工要点  

摘要： 混凝土砌石重力坝因具有较好的抗压、抗渗性能的特点被广泛地应用于挡水坝工程之中,砌石重力坝在建设过程中,采用合理的施工措施是保障坝体建设质量的关键,文章以新化县曲尺岭水库大坝工程为例对混凝土砌石重力坝砌体施工要点进行说明。

关键词： 砂土液化Finn模型   振动台试验   数值模拟   关键参数标定  

摘要： 以闽江中细砂层为对象,开展三因素三水平正交设计的小型振动台试验,定性探讨闽江砂土液化特性;同时基于Finn模型,在FLAC3D数值平台上对典型试验过程开展动力时程数值模拟。结果表明:Finn模型可有效模拟地震动作用下饱和砂土孔压的增长与有效应力的降低,能较为准确地反映饱和砂土的液化效应,Finn模型中的关键参数C_(1)、C_(2)对计算结果影响显著。以超孔压比峰值及超孔压比稳定值为指标,通过大量数值模拟结果与试验结果的对比,对上述关键参数进行标定,建议闽江饱和砂土液化Finn模型的关键参数取值为C_(1)=1.30、C_(2)=0.31。饱和砂土激振过程中呈现出轻微剪胀趋势,大致与液化现象同步出现。

关键词： 尾流场   燃气射流   数值模拟   冲击效应  

摘要： 火箭燃气射流对搭载平台的冲击效应是搭载平台表面防护和结构设计的重要依据。为研究不同射角下高速射流对舱体的冲击效果,基于有限体积法,采用SST k-ω湍流模型,建立固体火箭发射过程的三维仿真物理模型。分别在70°射角和56°射角工况下,对固体火箭发动机喷出的燃气射流进行数值模拟,得到了不同时刻射流的特性以及两射角下舱体上表面受射流影响情况,分析射流对舱体表面的冲击效应。分析结果表明,射流冲出喷管后在空气中膨胀,形成曲面激波。抵达舱体表面后压缩,产生高温高压区,随后温度和压力沿舱体表面流动逐渐降低。舱体表面温度和压力变化趋势相一致,56°射角时舱体表面温度较低,受到的冲击效应更大。

关键词： 局部进气   油气涡轮   向心涡轮   涡轮发电   数值模拟  

摘要： 为解决低进气量条件下油气涡轮功率与效率提升困难的问题,本文结合裂解油气物性特点,针对性地提出了局部进气裂解油气向心涡轮设计方案。通过数值仿真详细分析了向心式油气涡轮在设计工况下的内部流动特征,并总结了非设计工况下轮周效率随压比、转速以及正癸烷裂解度的变化规律与影响机制。仿真结果表明,本文所设计油气涡轮在0.5 kg/s进气量条件下可实现38.8 kW功率输出,轮周效率为68%,能够满足油气涡轮气动设计需求。根据结果分析可知,随着压比的增大,轮周效率呈现出先增大后减小的趋势:低压比条件下轮周效率增大主要与转子入口攻角损失有关;高压比条件下轮周效率降低则主要是由于激波损失及其引发的附面层分离损失不断增大导致的。研究表明,轮周效率随转速、裂解度发生变化时与转子入口攻角有直接关系,其中,油气工质裂解度每提高20%,涡轮轮周效率可提高13%左右。

关键词： 破碎围岩   承载层厚度   围岩应力分布   数值模拟   分析研究  

摘要： 牛山煤矿二采区胶带大巷掘进期间受高应力影响,巷道围岩出现严重破碎现象,导致巷道掘进效率低、支护难度大,对此,牛山煤矿通过技术研究,采用理论分析及数值模拟的方法对巷道深部围岩承载结构、演化机理、演化特性进行分析研究,合理得出破坏区围岩应力场、位移场分布及塑性破坏区范围。研究结果表明:围岩的残余强度与围岩承载层厚度成反比例关系,即残余强度越大,承载层厚度越小;承载层厚度与围岩位移量成正比例关系。

关键词： 公路隧道   炭质页岩软化   车辆荷载   数值模拟   仰拱   CDP模型   损伤特征  

摘要： 为分析运营公路隧道仰拱结构在基底炭质页岩软化与车辆动荷载共同作用下的损伤特性,以某实体隧道工程为背景,建立可以实现车辆荷载动态输入的三维显示动力学计算模型。以CDP模型为基础,重点分析不同轴重车辆荷载单次作用、循环作用下的仰拱损伤特征。结果表明:单次车辆荷载作用时,标准荷载下的仰拱结构损伤以道路车辆行驶轨迹为主,回填层以及仰拱支护结构损伤分布范围很小;随着车辆轴载的逐渐增大,仰拱结构损伤分布区大幅增加;重载车辆作用下仰拱结构受拉损伤峰值与受压损伤峰值分别相差1.772倍、1.200倍和1.327倍;随着输入车辆荷载循环次数的增多,隧道基底损伤分布范围从以路面及仰拱结构分布向两侧、上拱部衬砌逐渐扩展,且部分材料早已到达损伤峰值,混凝土损伤分布范围在时间上是一个累积的渐进过程。

关键词： 二氧化碳埋存   枯竭气藏   数值模拟   嘉陵江组  

摘要： 基于罗家寨嘉陵江组建立三维地质模型,利用FLAC3D-TOUGHREACT模拟评估了CO_(2)注入地层后的地质压力、储层物性变化和CO_(2)运移规律等。结果表明,在CO_(2)注入的10年间,CO_(2)的注入提高了整个地层压力,高压场以注入井为中心呈现梯度递减向四周扩大。储层的孔渗性随着CO_(2)的注入逐渐增大,而盖层物性未发生明显变化。CO_(2)羽流主要在中间储层中运移,未突破上下盖层。此外,通过模拟研究发现嘉陵江组的CO_(2)总封存量为3.211×10^(7)kg。结果说明嘉陵江组所选层位可有效封存CO_(2)。

关键词： 数值模拟   切顶卸压   应力分布   应力优化  

摘要： 为了研究切顶卸压对开采及采空区的影响,利用数值模拟软件对切顶卸压开采巷道应力情况进行分析。通过对比切顶及未切顶两种情况下的巷道应力分布云图得出,经过切顶卸压后能够有效减小巷道的应力值,同时降低应力集中区域的面积,且靠近工作面一侧煤体应力优化效果最为明显;同时对比传统开采、切顶开采模式下沿工作面推进方向顶板应力曲线得出,经过切顶后的顶板平均应力值降低50%,更有利于维护巷道围岩稳定。