教学课程资源库 更多>>

关键词： 表面张力贮箱   平行导流板   重力加速度   数值模拟   极限导流能力  

摘要： 大范围快速机动的在轨服务能力是航天器追求的目标之一,推进系统需要适应大加速度环境,具备在轨大填充比的加注能力,因而,贮箱在大加速度下的推进剂管理性能对飞行器的总体设计十分重要.本文采用数值模拟方法对板式表面张力贮箱的极限管理性能展开仿真研究,对贮箱内气液两相分布以及推进剂液面高度曲线进行分析,重点关注平行导流板在大加速度环境下的极限导流能力,通过设置不同平板板宽与间隙距离探究了结构参数对导流板导流特性的影响规律.结果表明,在10-2 g加速度下,适当增加平板板宽与减小导流板与贮箱壁之间的间隙距离均有利于提升平行导流板的导流效果,本文研究成果可为板式贮箱的优化设计提供理论参考.

关键词： 脑肿瘤   蒙特卡罗方法   激光消融   数值模拟   生物传热  

摘要： 目的设计一种激光消融数值仿真模型,确定针对脑肿瘤的激光消融治疗方案,以及确定消融时间、激光功率和金纳米颗粒水溶液对激光消融的效果影响。方法建立简化的脑肿瘤几何模型,通过蒙特卡罗计算方法模拟脑组织中的光子分布,确定激光能量沉积;再用Pennes生物传热模型计算嵌入在圆柱体人脑组织中球体肿瘤的温度升高过程;将Arrhenius积分与传热模型相结合,计算组织的热损伤,确定激光消融方案。在热损伤范围超出肿瘤体积的模型中引入金纳米颗粒,探究金纳米颗粒对减小周围健康组织损伤的可行性。结果增大激光功率或消融时间升高了消融过程中的最高温度且增大了热损伤范围。对于本研究假定的直径为10 mm的球体脑肿瘤,当消融时间为300 s、激光功率为3 W以及消融时间为180 s、激光功率为5 W时球体肿瘤被完全消融。在肿瘤中注射金纳米颗粒,假设金纳米颗粒在肿瘤中均匀分布,选取消融时间为180 s、激光功率5 W的消融组合且不添加金纳米颗粒时,热损伤的体积为1.98 cm^(3),对周围健康组织的损伤率为2.96%;同样的组合添加金纳米颗粒后的热损伤体积为0.95 cm^(3),对周围健康组织的损伤率为0.88%。结论本研究建立的数值仿真模型对确定激光消融参数具有一定参考价值。激光功率和消融时间的增加可以增大热损伤体积,提高消融的最高温度,同时,添加金纳米颗粒可以减少对健康组织的热损伤。

关键词： 次网格   非均匀性   数值模拟   气象环境  

摘要： 长三角地区是我国城镇化程度最高的地区之一,下垫面存在典型的非均匀性特征,复杂下垫面结构甚至体现在亚公里级尺度.为了探讨城镇化背景下土地利用精细化对气象环境的影响,本文利用高分辨率土地利用数据探讨了次网格非均匀性对长三角地区气象环境模拟的影响.在基于WRF(Weather Research and Forecasting model)模式对2020和2022年夏季的数值模拟过程中,分别采用Noah_mosaic/Noah陆面方案开展是否考虑次网格非均匀性的高分辨率敏感性试验.结果表明,相比Noah方案,Noah_mosaic方案模拟结果与观测的相关性更高,误差更小,说明其能更好地反映城市群区域复杂下垫面物理过程.考虑次网格非均匀性后,城区变冷变湿,郊区变暖变干,这种变化在夜间更为显著,尤其是温度场,白天城区/郊区平均温度变化为-0.04℃/0.05℃,夜间城区/郊区平均温度变化为-0.14℃/0.53℃.非均匀性对模拟结果的影响可达到400 m高空,特别是在夜间增加了郊区大气的不稳定性.同时,夜间几乎整个陆地区域内的体感温度增加约0.27℃.此外,研究还发现当格点中建筑占比小于50%时,除了日最低温T_(min)以外,气象要素随着建筑占比的增加变化幅度较大,T_(mean)和T_(max)增率分别达到0.29℃/10%和0.55℃/10%,反之,则T_(mean)和T_(max)增率仅为0.1℃/10%和0.06℃/10%,这说明低建筑密度区域的小城镇未来发展将对气象环境产生更大的影响.

关键词： SA508-Ⅲ钢   铸锻一体化   缩孔缩松   偏析   数值模拟  

摘要： 对363 t的SA508-Ⅲ钢锭进行了铸锻一体化数值模拟仿真。首先在铸造仿真软件中建立钢锭铸造过程的仿真模型并完成计算分析,然后将铸造结果导入锻造仿真软件中,建立锻造成形的仿真模型并完成计算分析。分析表明:通过铸锻一体化数值模拟仿真,明确了缩孔缩松、碳偏析、晶粒等在锻造过程中的演化规律,预测了缩孔缩松和碳偏析在锻件中出现的部位。

关键词： 数值模拟   控风   喷雾降尘   降尘效率  

摘要： 为解决掘锚工作面原除尘措施降尘效果不佳问题,以某矿5103胶运顺槽掘锚工作面为研究对象,通过Fluent软件对掘锚工作面原通风除尘方式和优化改进后的风流分布、粉尘运移进行模拟分析,在此基础上增加挡尘帘喷雾降尘措施,结合现场实际应用进行验证,得出适合于掘锚工作面的配套除尘措施。结果表明:采用掘锚一体机配套除尘器的抽尘风道,加大除尘器的抽风量,使其与供风量匹配(即压抽风量比为0.9),掘锚工作面粉尘浓度显著降低;当抽风量为450 m3/min、开启1#和2#控风口、挡尘帘距巷邦200 mm时,主要人员位置粉尘浓度最低;增加挡尘帘喷雾降尘措施后,掘锚工作面主要人员位置总粉尘、呼吸性粉尘降尘效率最高可达到91.50%和80.53%,有效改善了掘锚工作面的作业环境。

关键词： 昔格达层   蠕变劣化   数值模拟   长期稳定   防护建议  

摘要： 昔格达黏土岩存在长期蠕变劣化强度折减及饱水软化等不利工程特性,为典型易滑地层。此地层路堑边坡在运营期会持续劣化、稳定性降低,极易产生滑坡,对公路运营安全产生重大威胁。通过对西攀高速公路K2378+900右侧滑坡进行地质分析、数值模拟计算及相互验证,得到边坡在开挖建成及临滑两阶段的抗剪强度参数值,并据此计算出昔格达黏土岩长期蠕变劣化黏聚力(c)及内摩擦角(φ)值的折减系数分别为0.87,0.84。对5类、17种昔格达黏土岩边坡进行最危险滑裂面搜索及稳定性的计算分析得出:在抗剪参数按0.84~0.87长期蠕变劣化折减时,边坡的稳定系数平均降低0.184。基于此,对边坡稳定系数取值、坡比、支挡加固方式等昔格达黏土岩公路边坡长期稳定的关键因素提出了针对性管控建议,指出采用“缓放坡+宽平台+弱加固”的建设及处治思路更有利于昔格达黏土岩边坡长期稳定。研究结果为昔格达岩层区公路建设及边坡防护处治提供了重要指导和借鉴意义。

关键词： 相变蓄热   数值模拟   强化换热   传热肋片   潜热存储单元  

摘要： 相变蓄热技术在利用工业余热、太阳能等解决热能与用户之间的供需不平衡问题方面起着重要的作用,然而受相变材料自身物性的限制,蓄热熔化时仍存在蓄热速度低、熔化不均匀等问题。本文以三套管式相变蓄热单元为基本结构,利用FLUENT软件模拟研究了在考虑自然对流情况下添加纵向肋片的不同参数(肋片数量、长度、厚度、偏心距及肋片排布方式)对三套管式相变蓄热单元蓄热性能的影响。结果表明,三套管式蓄热单元内外双壁面共同加热,与普通套管式蓄热单元相比,换热面积增大,相变材料全部熔化需要的时间缩短;加装纵向直肋片的三套管蓄热单元的熔化速度进一步加快,相同数量肋片下,肋片的长度和厚度是影响蓄热单元蓄热量与平均蓄热速率的主要因素,肋片长度占相变材料区域径向长度的50%时,蓄热单元的熔化速度加快幅度明显且蓄热量与平均蓄热速率较高。通过优化设计,发现内管向下偏移距离e对相变材料的熔化过程作用显著,偏心距离较短时相变材料完全熔化所需时间最少,相比光滑管蓄热单元,相变材料的熔化速率提升了48.5%,偏移距离过长则会延长蓄热时间;通过加密蓄热单元底部外层肋片的排布,蓄热单元的熔化进程有不同程度的加快,总体蓄热速率较原肋片结构有所提高。

关键词： 软土基坑   被动区软土加固   离心模型试验   数值模拟  

摘要： 深厚软土地区深基坑内侧被动区土体抗力明显不足,开挖容易诱发较大的围护结构变形和基坑整体失稳,被动区软土加固能有效改善软土力学性能,约束基坑围护结构变形。为探究软土深基坑被动区加固的作用效果,结合离心模型试验和数值模拟技术,对被动区软土加固基坑的变形与受力特性进行了分析。结果表明:深基坑被动区软土加固能够抑制基坑围护结构出现较大的变形,且提升了被动区土体的抗力;随着被动区加固体加固宽度或加固深度的增加,基坑支护桩水平位移、主动区地表沉降值、被动区基底隆起值均呈减小的趋势;被动区加固宽度和加固深度存在合理的区间范围,当加固深度为0.5~0.6倍开挖深度、加固宽度为0.6倍开挖深度时,基坑变形控制程度较好,加固体加固深度变化对基坑变形响应更敏感,因此在软土地区深基坑被动区加固时,应优先考虑加固体加固深度对基坑变形控制的影响。

关键词： 隧道工程   现场监测   数值模拟   振速峰值   动态响应   安全阈值  

摘要： 在后行洞隧道爆破开挖过程中,保证先行洞隧道的爆破振动安全极为关键.以中国贵州子母岩隧道爆破开挖为工程背景,基于现场监测和数值模拟,分析后行洞爆破开挖时左右线振速峰值衰减规律和应力分布特征,提出了爆破振速安全阈值.研究结果表明,在后行洞进行爆破时,后行洞初期支护振速最大值出现在拱顶及拱腰处,并且拱顶衰减更快;先行洞初期支护结构振速最大值出现在迎爆面侧拱腰处,迎爆面振速峰值由左拱腰、左拱脚和拱顶依次递减,迎爆面初期支护结构振速最大值约为背爆面的4倍;先行洞振速衰减规律与后行洞相同,均为拱顶衰减最快,其次为拱腰;先行洞初期支护结构振速峰值与应力分布基于开挖面呈对称分布,建立基于振速峰值与拉应力的安全准则,先行洞既有衬砌结构的安全振速阈值为10.81 cm/s,确定单段最大装药质量为58.2 kg.研究成果可为双线隧道同时掘进时的隧道安全施工提供参考.

关键词： 多中段高溜井   冲击气流   数值模拟   冲击风速  

摘要： 多中段高溜井卸矿时所产生的冲击气流使溜井内粉尘进入溜井联巷,冲击气流的产生规律及风速大小决定了粉尘运移规律及粉尘浓度。以某金属矿多中段溜井为背景,结合现场实测数据,考虑颗粒碰撞作用,对高溜井卸矿时不同因素影响下冲击气流的变化规律进行数值模拟研究,分析矿石下落过程中颗粒运动位置与各中段气流方向变化的对应关系。结果表明:在矿石下落过程中,溜井内及各中段溜井联巷的风速逐渐增加,矿石下落造成溜井内产生负压,使部分中段溜井联巷风流方向发生变化;随着卸矿量的增大,卸矿口冲击风速逐渐增加,气流进入联巷后在阻力作用下,冲击风速逐渐减小;卸矿高度越高,卸矿口冲击风速越大,达到峰值的时间越长;矿石粒径与卸矿口冲击风速呈负相关,矿石粒径越小,对气体的推动和夹带量越大,冲击风速也越大。