教学课程资源库 更多>>

关键词： 激光光学   热晕效应   高能激光   微扰法   积分法   相位屏法  

摘要： 热晕效应是影响高功率激光光束质量的重要因素之一,对这一效应进行合理的仿真,有利于高能激光的应用。针对目前模拟高能激光热晕效应的微扰法、积分法和相位屏法适用条件不清晰的问题,对三种数值模拟方法进行了系统的对比,并结合实验数据确定了每种方法最为合适的适用范围:广义畸变参数N<3时,选用积分法;34.8时,选用相位屏法。此外,利用可编程的液晶空间光调制器实现了热晕相位畸变的实验室模拟,得到的实验室模拟结果与数值仿真结果高度吻合。合理的数值模拟及实验室模拟对于强激光的实际应用具有重要的参考价值。

关键词： 离心铸造   双金属环坯   数值模拟  

摘要： 离心铸造的双金属环坯是保证双金属环在热辗扩中稳定性和最终性能的关键。通过Flow-3D软件模拟研究浇点位置、铸模转速和外层初始温度等参数对40Cr/Q345B双金属环坯离心铸造过程以及界面结合的影响,并通过实验进行了验证。结果表明:浇注点位于中心位置,有助于加快布型速度,减少铸件两端温差,壁厚均匀化。可行范围内,增加转速有助于改善偏心现象。最佳工艺参数为外层浇注温度1560℃,浇口L为0.4,铸模转速800 r/min,在外层金属温度冷却至1350℃时浇注温度为1580℃的内层金属。通过模拟和实验验证,得到了冶金结合良好、内外层金属质量合格的40Cr/Q345B双金属环坯,为后续热辗扩提供了符合要求的坯料。

关键词： 预应力   不耦合系数   爆轰聚能   深部岩体   数值模拟  

摘要： 为探究不耦合装药系数在预应力条件下对爆轰聚能药包破岩效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,开展了预应力、不耦合装药系数以及起爆方式耦合作用下爆破效果的数值研究,并通过炮孔内壁峰值压力的监测分析了药包的破岩能力。计算结果表明:预应力对爆炸产生的破碎区影响较小,对裂隙区的主裂纹长度有明显的抑制作用。预应力(σ_(x)=σz=14 MPa,σ_(y)=7 MPa)条件下,随着不耦合装药系数的增加孔壁峰值压力呈现逐渐降低趋势,爆轰聚能药包聚能侧爆压提升能力呈现先降低后升高的趋势,耦合装药时爆轰聚能药包聚能侧爆压提升26.3%,不耦合装药系数K=1.6时聚能侧爆压提升22.1%;爆轰聚能药包与中心点起爆药包相比,孔壁聚能侧峰值压力提升11.9%,损伤面积提升15.1%,有明显的定向作用。研究结果对爆轰聚能爆破技术在岩体的应用具有一定的指导意义。

关键词： 各向异性   数值模拟   刚度弱化方法(SRM)   边界条件   有限差分   TTI介质  

摘要： 由于地震波数值模拟在有限区域内进行,因此减少边界反射波的影响十分重要。完美匹配层(PML)方法被广泛应用于边界反射的吸收。但在各向异性介质模拟中,PML存在稳定性问题。为此,尝试将一种刚度弱化方法(SRM)应用到拟声波各向异性方程的模拟中。首先,给出了TI介质拟声波方程模拟中SRM和PML边界条件的加载方法和差分格式。模拟结果显示,SRM在内存要求和运算速度上优于PML方法。之后,通过对均匀VTI和TTI介质、层状介质以及BP模型进行数值模拟,对比分析两种方法的吸收衰减效果。对VTI介质的模拟结果显示,在本研究的实验条件下,使用同样的吸收层厚度SRM内存需求仅为使用PML方法的50%,运算耗时减少约25%。虽然在VTI条件下SRM吸收效果略逊于PML方法,但在TTI介质、层状介质以及BP模型模拟中显示出了更高的稳定性。模拟结果表明,SRM在TI介质拟声波方程模拟中具有较好的实用性和可靠性。

关键词： Nb_(3)Sn/Nb复合材料   分子动力学模拟   循环载荷   变形损伤   应变率效应  

摘要： Nb_(3)Sn超导体在循环载荷下的变形损伤行为研究对揭示超导体临界性能不可逆退化背后的力学机制具有重要意义。采用分子动力学模拟方法研究了极低温条件下单晶和多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的变形损伤行为,同时分析了应变率对Nb_(3)Sn/Nb复合材料变形损伤和断裂行为的影响。结果表明:单晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷作用后,Nb_(3)Sn层出现滑移,当滑移带交错处的局部应力大于材料强度时,在滑移带交错处微裂纹萌生,致使复合材料中Nb_(3)Sn层断裂失效;而多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料则由于晶界处应力在循环载荷下得不到松弛,当应力峰值超过晶界强度时,在晶界处萌生微裂纹,导致复合材料中Nb_(3)Sn层发生沿晶断裂。Nb_(3)Sn/Nb复合材料在不同应变率下表现出不同的断裂方式。随着应变率的增加,单晶Nb_(3)Sn层中的滑移带数量增加,导致单晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料的韧性增强。而多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料中,晶界对材料强度的影响随着应变率的增加而降低,高应变率下,复合材料在Nb_(3)Sn层局部断裂后具有较大的剩余强度。研究结果将有助于理解Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的损伤演化过程,为材料的性能优化设计提供一定的理论指导。

关键词： 密度倒置   Taylor-Couette流动   数值模拟   传热  

摘要： 在内圆柱旋转的具有径向温度梯度的竖直环形腔中对10^(4)≤Ra≤10^(6),Re≤150范围内不同密度倒置参数下冷水的热对流开展三维数值模拟研究。环形腔的内外半径比η=0.5,高宽比Γ=8。研究结果表明,在离心力和浮力的共同作用下冷水系统中产生了丰富的三维流态,且与常规Oberbeck-Boussinesq流体的流动特征有明显差异。此外,旋转系统中离心作用导致的流态转变能够显著增强腔体中部的局部传热,进而极大地提高系统整体传热性能。在较高转速条件下,Ra的增加有时会导致系统传热性能呈现非单调变化趋势。

关键词： 渤南坳陷   页岩储层   数值模拟   体积压裂   cohesive有限元法  

摘要： 渤南坳陷沙河街组页岩油储量丰富,但开发难度大。提高水力裂缝穿层能力,形成纵向三维立体改造区域是有效开发该类油藏的关键。在调研国内外数值模拟方法的基础上,基于cohesive有限元数值模拟手段,通过ABAQUS数值模拟软件建立了三维水力压裂模型,定量分析了储层岩石杨氏模量、层理面胶结强度以及泵注排量对裂缝穿层能力的影响。研究结果表明:1)随储层杨氏模量增加,水力裂缝展布范围和裂缝穿层比呈增加趋势;2)裂缝穿层比随层理面胶结强度增加呈现反向波动曲线,当胶结强度处于波峰位置时可获得较大穿层比;3)泵注排量对裂缝穿层效果贡献有限,随排量增加穿层比先增加后趋于平稳。以上成果对地质和工程相关因素进行了敏感性分析,为页岩油藏水平井体积压裂优化决策提供了重要理论基础。

关键词： 能源隧道   非饱和土   水热迁移   数值模拟  

摘要： 在隧道衬砌中安装换热装置可进行地热能源的利用,为隧道上部建筑供热或供冷,但是热激活会对周围土体饱和度产生影响,从而使对水敏感的土体如膨胀土等产生形变,进而可能影响隧道结构受力状态。该研究对能源隧道周围土壤中的热量和水分传导进行了数值模拟分析。通过建立三维有限元模型,研究土壤类型和地下水位对能源隧道水力学行为的影响,并深入了解土体饱和度对换热效率的影响。当饱和地下水位高于隧道时,应考虑自然对流对换热的影响,低于隧道时则不宜用简化的干燥假设来评估换热效率,该研究结果可用于非饱和区域能源隧道的热激活评估。

关键词： 装配式建筑   超高性能混凝土(UHPC)   数值模拟   受弯性能   影响参数  

摘要： 以某装配式钢筋混凝土框架剪力墙结构办公楼为研究背景,采用数值模拟方法,建立了三维装配式UHPC-NC叠合梁数值模型,研究了不同材料参数对装配式UHPC-NC叠合梁抗弯性能的影响。结果表明:提高NC的抗压强度对试件承载力和刚度的提升幅度较小;提高UHPC的抗拉强度对构件极限承载力的提高也不显著;增加UHPC受拉高度对构件抗弯承载力的提高显著;在实际工程中可通过提高纵筋配筋率来提高构件的极限抗弯承载力。

关键词： 建筑节能   相变   蓄热   数值模拟   传热性能  

摘要： 提出一种用于建筑节能的新型套管式相变蓄热器,研究非稳态条件下其内部流动传热的机理。采用计算流体动力学方法对套管式相变蓄热器蓄放热过程的系统进行了数值模拟。分析了载热体温度和速度对相变材料熔化和凝固相变速率的影响,计算结果表明:随着蓄热器传热温差的增大和载热体速度的提高,套管式相变蓄热器蓄放热性能越好。所得结论为实现高效快速的蓄放热过程提供可借鉴的理论与应用基础。