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关键词： 非开挖   原位固化法   复合结构   数值模拟  

摘要： 柔性管道广泛应用于地下管网工程中,但随着使用年限增加,大量柔性管道亟待修复。原位固化法(curried in place pipe,CIPP)是一种常用的非开挖管道修复技术。为研究CIPP修复内衬-埋地柔性管道复合结构的受力特性,构建了土体-埋地柔性管道-内衬相互作用的二维有限元模型,并通过与土箱模型试验结果进行对比验证了有限元模型的可靠性。通过参数敏感性分析讨论了内衬弹性模量、内衬壁厚、管周土体密实度和初始椭圆度对CIPP修复内衬-埋地柔性管道复合结构的影响。研究结果表明,内衬最大应变发生在试样两侧与管顶呈约65°处,且管顶的应变大于管底;内衬危险点的局部应变峰值随着内衬弹性模量的减小而增大,而内衬整体的应力应变水平随之降低;管周土体密实度与复合结构承载能力成正相关,且内衬危险点随着管周土体密实度的降低而向管顶移动;随着埋地柔性管道初始椭圆度的增大,复合结构的刚度随之减小,危险点的应变峰值增大。该研究结果可为CIPP修复设计提供参考。

关键词： 发动机叶片   鸟撞试验   PAM-CRASH软件   数值模拟   适航  

摘要： 鸟撞发动机在鸟撞事故中最容易造成飞机损坏失事的情况,为了研究发动机一级压气机转子抗鸟撞适航性能,对发动机转子在工作状态下进行鸟撞试验,鸟体质量为1000 g,撞击速度为195 m/s,发动机一级转子转速为8525 r/min;基于显式碰撞动力学分析软件PAM-CRASH建立相应的叶片鸟撞数值计算模型,通过与试验结果的对比来验证本文计算模型的合理性;根据发动机适航条例分析不同工况下发动机一级转子抗鸟撞性能。结果表明:大鸟撞击相比于中鸟鸟群和小鸟鸟群,对于叶片的撞击结果更加恶劣;叶尖位置撞击会引起叶尖部位的大变形,叶根和叶中位置撞击会引起叶片根部较大的集中应力,导致叶片断裂。

关键词： 含缺陷连续管   冲蚀磨损   数值模拟   正交分析  

摘要： 含缺陷连续管在继续使用中易造成其冲蚀磨损加剧,因此结合实际工况建立了含缺陷连续管的冲蚀磨损数值模型,并借助已有实验数据对构建模型进行验证。为深入研究缺陷参数对连续管冲蚀磨损的显著性影响,将正交试验方法引入连续管冲蚀磨损研究分析中。研究表明:当连续管内壁轻微缺陷个数较多但分布不集中时,此类缺陷对连续管的正常使用影响较小;当连续管内壁轻微缺陷个数较多且分布较为集中时,易形成连片缺陷,此类缺陷对多连续管的冲蚀磨损加剧有重大影响;当连续管内壁轻微缺陷个数较少但缺陷较长或较深时,此类缺陷易造成连续管局部冲蚀磨损加剧。

关键词： 静电感度   流注放电   针板电极   数值模拟  

摘要： 为了研究静电火花感度仪中针板电极间隙的击穿特性,根据流注放电理论,建立了流体动力学-化学反应混合模型,对针板电极间隙的击穿放电过程进行了数值模拟。计算表明,在不同的放电初始条件下,流注头部电场强度、流注发展速度、电子平均能量等参数的时空演化表现出明显差异。击穿过程受针电极形状、针板间距、外加电压、气体压强等因素影响并呈现如下规律:减小针电极直径、头部曲率半径或针板间距,以及提高电压,均能增大流注头部电场强度并加快流注发展;增大气体压强,会使流注头部电场强度增大,电子平均能量减小,流注发展减慢。研究结果可以为静电火花感度试验装置的设计提供一定的理论依据。

关键词： 海上平台拆解   风浪流载荷   起重船   运动特性   数值模拟  

摘要： 文章以从事大型海上平台设施拆解、安装作业的海洋工程起重船为例,研究超大型海洋工程起重船在风浪流载荷下的运动特性,通过频域分析得到船舶在波浪载荷下运动响应幅值,进而进行时域分析,得到风浪流载荷下的起重作业动态参数。结果显示,起重船提升大型海上设施时,风浪流引起的船舶运动和起重机载荷动态变化均小于起重机设计能力,在设计工况下大型起重机的作业可行性得到验证。

关键词： 电爆炸   等离子体   阵列桥箔   飞片   数值模拟  

摘要： 为研究金属桥箔电爆炸等离子体驱动飞片全过程中飞片的性能特征和影响规律,建立了金属桥箔电爆炸驱动飞片全过程的多相流数值计算模型,并进行了数值模拟计算.计算中,利用了相变分数描述金属桥箔由固相到等离子体相的相态转变,采用了考虑粒子数目变化及粒子间库仑作用的高温高压等离子体状态方程描述电爆炸等离子体的形成和运动行为,采用了动网格模型描述飞片的运动.将计算结果与实验结果进行对比分析,计算得到的飞片速度值与实验值的误差小于5%,表明计算模型的准确性较好.基于该计算模型,对总面积相同的双体阵列桥箔和单体桥箔电爆炸等离子体驱动飞片过程进行了数值模拟,计算结果表明,由于阵列桥箔电爆炸过程中等离子体和冲击波的叠加汇聚作用,提高了能量转化效率,使得等离子体及冲击波流场对飞片的驱动力增加,从而提高了飞片的速度.等离子体流场对飞片表面的烧蚀厚度约为0.1μm,飞片的完整性较好.

关键词： 夏季季节内振荡   海洋性大陆   地形   对流允许数值试验  

摘要： 海洋性大陆(Maritime Continent,MC)是夏季大气季节内振荡(the Boreal Summer IntraSeasonal Oscillation,BSISO)传播的必经途径,而MC对于BSISO结构和传播产生的重要的影响机制很不清楚.针对此问题,利用高精度数值模式对一次BSISO事件展开数值模拟试验研究.选取2020年8-9月的一次BSISO事件,利用高精度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)对本次BSISO过程进行了近一个月的数值模拟.发现WRF控制试验合理模拟出与再分析资料中相近的北传低层风场以及明显具有BSISO特征的西北-东南倾斜的雨带,并合理地捕捉了本次BSISO事件的传播特征和平均状态.为了研究MC地形对本次事件传播和强度的影响,在WRF模式中去除了MC地区的地形,开展了敏感性试验.在去除地形的敏感性试验中,BSISO低空风加强,传播更加平滑,整体降水幅度增加,而在岛屿上水汽大幅增加,降水量减少.在地形高度为零的情况下,纬向平流大大增强,从而增强了海上对流,促进了BSISO的加强和传播.此数值模拟试验研究揭示了MC地形对BSISO降水结构、传播和幅度的影响.

关键词： 河流冲刷   数学模型   数值算法   过程模拟  

摘要： 为定量化描述河流冲刷过程,文章在浅水波方程的基础上结合物质输移方程和地形演化方程,建立了二维河流冲刷数学模型,提出以有限体积法为基础的数值算法,针对复杂地形条件下河流冲刷过程开展了数值模拟研究。以冕宁县樟木沟为研究对象,进一步开展河流冲刷过程的实际案例模拟分析及影响因素研究,结果表明:模型及算法针对复杂地形条件下河流冲刷过程具有较高的模拟精度;冲刷过程中河床侵蚀深度随着河道断面流量的增加而增加,随着河水固相物质浓度的增加而增大。研究成果对冕宁县樟木沟修复具有参考价值,也为河流冲刷过程定量化分析提供方法及理论支撑。

关键词： 地应力   裂缝预测   盖层评价   数值模拟   侏罗系   齐古背斜  

摘要： 前陆冲断带油气资源丰富,但复杂构造作用下盖层封闭能力的差异阻碍油气勘探进程。目的针对准噶尔盆地南缘冲断带地表油气泄露严重且勘探不足的问题,方法以齐古背斜深浅泥岩盖层为研究对象,在明确地层模型的基础上,结合测井资料反演与实测数据,构建研究区力学参数数值模型,运用有限元方法对齐古背斜古、今构造应力场进行模拟,并将获取的应力场数据与裂缝参数理论相结合,分析盖层的裂缝形成时期,计算现今应力场对盖层裂缝的改造结果。结果结果表明:齐古背斜古、今应力分布受控于埋深、构造位置、断裂走向和断裂汇聚位置;现今应力场下,齐古背斜浅部盖层不易破裂,只对古构造应力场形成的裂缝起改造作用;深浅盖层裂缝发育程度差异大,背斜高点裂缝发育可能是造成浅部油气泄漏的主要原因;裂缝带在断层附近更发育,断层带附近裂缝渗透率远大于正常地层的,可能为深部油气向浅层运移甚至散失提供通道;深部盖层相对稳定,盖层条件不是制约准南下组合勘探成败的关键因素。结论研究结果可为准噶尔盆地南缘冲断带深部油气勘探提供一定参考。

关键词： 路堑边坡   数值模拟   离散单元法   现场监测   锚杆加固  

摘要： 为分析岩质路堑高边坡的开挖支护对边坡变形破坏及边坡稳定性的影响,利用离散元数值模拟与原位监测相结合的方法,对开挖适时支护与开挖未支护两种工况进行比较,评价了锚杆支护的效果。结果表明:边坡开挖引起的竖向位移主要集中于开挖面中部;在相同开挖条件下,经适时支护后,边坡开挖面临空向水平位移最大值减小2.50 cm,安全系数提高8.62%,处于基本稳定状态;数值模拟结果与原位监测数据基本吻合,说明离散单元法对于分析岩质边坡稳定性问题的适用性。