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关键词： 泥石流   拦挡坝   数值模拟   减灾效益   锄头沟  

摘要： 实现泥石流拦挡坝减灾效益定量评价对于优化工程设计和保护人民生命财产安全具有重要的理论意义和实践意义。采用数值模拟方法获取不同工况下泥石流泥深、流速和范围,建立了基于高危险等级面积和总危险度的2种危险性评价指标体系,提出了拦挡坝减灾效益的定量评价方法,并以锄头沟泥石流为例进行了实证研究。根据拦挡坝减灾效益评价方法可以分析拟建工程和现有工程及其组合的减灾效益,判断其是否达到了减灾目标,并可对比和量化不同工程在减灾方面的重要程度,可为泥石流拦挡坝修建及改良提供依据和参考。单位高度减灾效益能够反映拦挡坝增加单位高度所带来的减灾效果,可应用于泥石流拦挡坝设计、改良和最佳工程组合方案的确定。总危险度与高危险等级面积的减灾效益变化规律一致,说明2种危险性评价方式均可体现拦挡坝组合及其变化的减灾效益。

关键词： 应力三轴度   缺口圆棒   数值模拟   缺口几何效应   应变强化效应   新的修正公式  

摘要： 应力三轴度是表达应力状态的参量,可作为变量表征材料的塑性和断裂损伤模型,在结构强度和失效分析中发挥重要作用.具有缺口的圆棒拉伸试验可用于标定塑性和损伤模型中的参数.然而,文献中却存在两个不同的公式计算拉伸载荷作用时缺口圆棒最小截面轴心处的三轴度,二者分别由国际著名学者Bridgman和Wierzbicki先后提出,其不同性往往造成应用时的困惑.本文通过精细化的有限元计算分析,意在澄清两个公式的有效性和适用性.结果表明,Bridgman公式仅弹性阶段和特定a/R范围内较为准确,Bao-Wierzbicki公式与数值模拟结果及实验数据吻合较好,可用于计算整个拉伸过程中三轴度的算术平均值.基于进一步的分析,本文提出了理想弹塑性条件下塑性阶段的应力三轴度新的修正公式,还讨论了缺口几何和应变强化效应:指出不同的缺口比例会影响到颈部应力场,缺口比例越小,弹性阶段的应力三轴度越接近1/3;而应变强化则会导致拉伸过程中应力三轴度的降低.

关键词： 无反射边界条件   高压氢气泄漏   非均匀气云爆炸   数值模拟  

摘要： 针对通风条件下大尺度加氢站事故模拟,从一维局部无黏特征分析出发,发展了使用虚拟点的三维反应流Navier-Stokes无反射特征边界条件,通过引入横向项和化学反应源项,有效消除了火焰面、亚声速流场与计算域边界相互作用时产生的非物理反射,实现了计算域边界处通风条件的无反射施加,提高了开放空间数值模拟的计算效率.通过开展51 m×51 m×10 m加氢站中长管拖车、加注机意外氢气泄漏扩散的数值模拟,给出了多种风况下可燃气云扩散结果,探究了通风条件及复杂环境对可燃气云发展规律的影响,对潜在危险区域进行了定量分析,并选取最危险氢气泄漏扩散结果开展高度非均匀气云爆炸的数值模拟,对不同设备处接收的超压和冲量进行了定量转化,完成了加氢站典型事故的风险评估.

关键词： 强冲击波   超压   时间空间分布   计算流体动力学   数值模拟  

摘要： 强冲击波环境是飞行器飞行安全性设计和鉴定工作中需要考虑的重要因素。通过数值模拟计算方法对近地自由场点爆强冲击波演化规律进行了模拟仿真,并分析了冲击波超压的时间和空间分布规律。研究结果表明:冲击波超压高压区主要集中在第一和第二波阵面,波阵面后空间分布规律较为复杂。同一铅锤方向超压峰值出现在地面位置,随着监测点铅锤高度和水平距离的增加,超压峰值出现了明显的衰减。数值模拟结果可以为强冲击波超压影响下飞机安全性设计和鉴定工作提供研究输入和基础数据。

关键词： 双感应测井   水平井   裂缝储层   响应特征   数值模拟  

摘要： 裂缝是油气的重要储存空间,电缆测井在直井中研究致密砂岩、碳酸盐岩等裂缝性储层较多。然而,关于水平井裂缝储层双感应测井响应研究较少,影响了水平井在裂缝储层的评价。由于水平井与直井工程环境不同,测井响应结果存在差异。为此,利用有限元方法建立水平井裂缝储层模型,对裂缝储层中的水平井双感应测井进行数值模拟分析。通过分析裂缝电导率与裂缝宽度、裂缝长度和裂缝弯曲度同时作用时的双感应测井响应特征,总结出不同因素对水平井双感应测井响应影响的规律。数值模拟结果可为水平井裂缝储层识别与评价提供技术支撑。

关键词： 齿轮箱   流场分布   浸入实体法   响应面  

摘要： 以高铁齿轮箱齿轮啮合处平均压力和输出端集油盒处润滑油平均体积分数为评价指标,通过流体仿真软件ANSYS CFX,采用浸入实体法,建立了高铁齿轮箱斜齿轮飞溅润滑的CFD数值仿真模型。运用响应面Box-Behnken实验研究得出了径向距离、轴向距离、导油筋宽度对集油盒处润滑油平均体积分数和齿轮啮合处平均压力的二次回归模型,并对设计参数进行了优化。结果显示,最优参数为径向距离22.92 mm、轴向距离50 mm、导油筋宽度14.02 mm时,集油盒处润滑油平均体积分数为0.547,齿轮啮合处平均压力为32.452 kPa。

关键词： 中间包   流场   温度场   物理模拟   数值模拟  

摘要： 以某钢厂T型五流中间包为研究对象,建立1∶2物理模型和1∶1数学模型,采用物理数值模拟方法对其内部控流装置进行优化,对比分析了不同控流装置下中间包流场、温度场和停留时间分布(RTD曲线)等特征参数。结果表明,在优选的最佳控流装置方案下,中间包平均停留时间延长96 s,死区比例由原型中间包的24.9%降低至13.3%,各流水口均匀性和一致性也显著提高,尤其是远流低温区得到改善,各流出口最大温差控制在0.25 K,可有效提高实际中间包的冶金效果。

关键词： 消防   室外风   火灾烟气   数值模拟   灭火救援  

摘要： 通过数值模拟分析室外风作用下烟气蔓延特征,以期为高层建筑灭火救援提供理论依据。利用FDS软件建立高层建筑起火层全尺寸模型,分析室外风风速对火灾烟气蔓延规律的影响。模拟结果表明:风速为6.5 m·s^(-1)场景热释放速率峰值约为无风条件下的1.6倍,当室外风风速大于10 m·s^(-1)时,热释放速率随风速增大反而减小;室外风进入起火房间后,起火楼层各区域温度、能见度、烟气层高度、流体速度均与无风条件下存在较大差异。针对此情况,需采取优化系统性能、充分侦察评估、精准应用设施、灵活选用装备等相应对策确保灭火救援作战安全。

关键词： 数值模拟   T型接头   残余应力   铝合金   复合焊  

摘要： 目的研究激光+GMAW复合焊中不同激光功率参数对铝合金T型接头残余应力的影响,从而提高焊接性能。方法分别考虑了热弹塑性理论、传热学以及T型接头几何特性,建立了铝合金T型接头激光+电弧复合焊残余应力的数值分析模型。采用双椭球体热源模型表征电弧热输入与熔滴晗,采用锥体热源模型对激光深熔焊进行描述。基于所建立的T型接头模型,使用ANSYS有限元软件对12 mm厚铝合金激光+GMAW焊T型接头残余应力进行模拟计算,并研究其分布特征;使用X射线衍射法对T型接头处的残余应力进行测量从而对所建模型的准确性进行验证。同时,对比了不同激光功率下铝合金T型接头对残余应力的影响规律。结果当激光功率分别为2、3、4、5 kW时,铝合金T型接头路径L3上的纵向残余应力最大值分别为270、263、258、251 MPa,米塞斯-等效应力最大值分别为265、261、257、250 MPa。结论后焊的焊缝A对焊缝B有明显的热处理作用,使应力明显降低;在T型接头焊缝及近缝区,横向残余应力和厚度方向残余应力峰值均比纵向残余应力峰值小,且随着激光功率的增大,焊缝及近缝区拉应力峰值不断减小。

关键词： 可调进口导叶   数值模拟   斜流级   数值研究   斜流叶轮  

摘要： 针对两种不同翼型的进口导叶,数值研究了导叶在不同开度下对超大流量系数斜流级内部气体流动的影响和调节特性,并预测了进口导叶与斜流叶轮耦合在不同导叶开度下的性能曲线。结果表明,进口导叶能有效扩大调节范围,使斜流压缩机能在更宽的工况范围内运行。导叶开度和翼型对斜流叶轮的气动性能产生影响,开度增大导致气体流动的不均匀性变大,而当开度增大到一定程度时,进口导叶的调节能力变差,对斜流叶轮气动性能产生负面影响。