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关键词： 空化   空泡   数值模拟   空泡动力学  

摘要： 本文介绍了空化研究的历程,对比了空泡动力学研究方法及其优缺点,归纳总结了流体体积法(VOF)、边界元法(BEM)、格子玻尔兹曼法(LEM)、有限体积法(FVM)、水平集法(LS)以及界面追踪法(FTM)对气泡运动的数值模拟研究进展。针对气泡运动特性的实验研究和数值模拟中存在的问题,指出完善气泡测量方法及数值模拟、深入研究三相流中气泡运动特性将是未来研究的方向和侧重点。最后对空泡动力学的研究作出了展望并提出了新的可能,为西藏高原环境下的空化研究提供数据支撑和理论依据。

关键词： 衬砌渠道   陶粒纤维混凝土   力学特性   数值模拟   抗冻胀性能  

摘要： 为改善北方寒区预制混凝土衬砌渠道存在衬砌板件自重大、尺寸小、装配效率低等问题,探讨将陶粒纤维混凝土用于衬砌渠道。基于正交试验法开展9组陶粒纤维混凝土和1组C35普通混凝土冻融前后力学性能试验,并结合冻胀数值模拟分析衬砌渠道抗冻胀性能变化。结果表明:陶粒纤维混凝土抗压强度因素影响次序为页岩陶粒体积取代率>聚丙烯纤维(PP)掺量>陶粒预湿时间,抗拉强度因素影响次序为PP掺量>页岩陶粒体积取代率>陶粒预湿时间,冻融后陶粒纤维混凝土抗压、抗拉强度损失率低于普通混凝土;衬砌渠道数值模拟的抗冻胀性能变化与材料性能变化趋势一致,陶粒纤维混凝土衬砌渠道抗冻胀性能损失小于普通混凝土衬砌渠道,最优抗冻胀性能损失减小4.68%,同时衬砌板重量减小18.47%;陶粒纤维混凝土作为渠道衬砌材料具有明显质轻的装配化优势。

关键词： 巨龙铜矿地应力   大断面   巷道稳定性   岩爆倾向性   数值模拟  

摘要： 分析矿山深部巷道稳定性及岩爆倾向性对于矿山安全建设具有重要意义。以巨龙铜矿大断面深埋长巷道为研究对象,利用数值模拟手段探究了青藏高原地应力影响下环形排水巷稳定性,分析了巷道掘进后岩爆倾向性。结果表明,环形排水巷道围岩内应力以水平应力为主,最大主应力为32 MPa,在16段排水巷道中,应力主要集中于巷道DE、EF、DG段。巷道围岩水平位移大于垂直位移,环形排水巷道最大位移以M点为中心向四周扩散。GM段、HL段、KN段巷道围岩均发生了较大变形,对于该区域巷道应加强支护。巷道DE、EF、DG段最大弹性应变达到1.01×10^(5) J/m^(3),呈现出岩爆倾向,可通过减小开挖进尺削弱岩体局部应力集中。现场监测表明模拟结果可靠。该研究结果为巨龙铜矿环形排水巷施工及地压灾害防控提供了理论参考。

关键词： 脉动注浆   高频   水泥浆液   扩散  

摘要： 传统注浆方式局限于稳压注浆,稳压注浆的均匀性差、浆液扩散速度慢,限制了注浆效果。本文提出了一种新型高频脉动注浆技术,分析了注浆压力、注浆频率等因素对脉动注浆与稳压注浆的扩散距离的影响。结果显示,高频脉动注浆技术可有效提高浆液扩撒性能。增加注浆压力可以增强脉动注浆的效果,相对于稳压注浆,更容易实现更远的扩散距离。这是因为高压能够提供更大的驱动力、能量和渗透性,同时改善混合和分散效应,从而促进注浆材料更有效地扩散到更远的位置。随着脉动注浆脉动频率的增加,脉动注浆可能相对于稳压注浆在扩散距离上具有更多的优势。这是因为高频率脉动可以提供更高的注浆速度,更频繁的压力变化,改善注浆材料的分布均匀性,同时减小堵塞风险,这些因素共同促进了更远的扩散距离。本文可为注浆技术的优化提供参考。

关键词： 激光技术   纳秒脉冲激光   激光除漆   有限元模拟  

摘要： 本文采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件，对不同激光功率和扫描速度下的除漆深度和温度场分布情况进行了数值模拟，并通过实验验证了模拟结果的可靠性。结果表明，激光功率越大，清洗深度越深，漆层表面温度越高。扫描速度越慢，清洗深度越深，清洗后的表面越平整；当扫描速度过快时，清洗深度保持不变，清洗后的表面平整度降低。此外，当扫描速度较慢时，漆层最高温度随着脉冲数的增加而不断升高，直至趋于稳定；当扫描速度过快时，漆层最高温度不再随脉冲数的增加而变化。实验结果表明，当激光功率为20 W、扫描速度为1250 mm/s时，清洗后的基体表面无油漆残留，表面质量最佳，且满足涂装工艺要求。

关键词： 复合固体推进剂   损伤观测   损伤表征   损伤模型   数值模拟   多尺度  

摘要： 从微观、细观、宏观尺度和跨尺度4个方面,对复合固体推进剂损伤行为的研究进展进行了梳理,重点综述了不同尺度下损伤的观测和表征方法、损伤阈值的确定方法、损伤演化模型的构建方法、损伤数值模拟方法及宏细观跨尺度分析方法,并在此基础上针对当前研究中存在的若干不足,展望了需进一步重点开展研究的方向:拓宽微观尺度上开展复合固体推进剂损伤行为数值模拟时考虑的影响因素的范围,并从多个方面加强与试验研究结论的验证;提高细观尺度上损伤观测试验的能力、损伤演化模型的表征水平和损伤数值模拟的计算精度;提高宏观尺度上损伤识别测试试验的检测精度、损伤阈值确定方法的精确性和损伤演化模型的预测能力;在形成微细宏观单一尺度上复合固体推进剂损伤行为研究的标准规范的基础上,进一步建立推进剂损伤行为跨尺度研究的理论方法体系。

关键词： 固体火箭发动机   燃/氧分离发动机   动态调节过程   数值模拟  

摘要： 利用商业软件ANSYS Fluent对节流式燃/氧分离组合固体火箭发动机动态工作过程进行数值研究,揭示该发动机基本动态工作过程以及节流阀作动速度的影响。结果表明,节流阀作动会导致发动机富氧燃烧室压强、节流阀出口质量流量以及发动机推力出现负调现象;节流阀作动速度差异不影响发动机调节后的稳定工作状态;随着节流阀作动速度增大,发动机达到稳定工作状态所需时间逐渐缩短,实现性能调控的响应速度增快,但发动机各参数负调量也随之增大,从而增加了发动机发生振动的风险。

关键词： 玻璃钢锚杆   螺纹钢锚杆   锚杆支护   轴力   组合支护   数值模拟  

摘要： 为探究玻璃钢锚杆与螺纹钢锚杆组合支护在巷道中的支护效果,以纳林河二号矿为工程背景,调研分析了该矿的工程地质条件与采掘巷道布置,提出了巷道围岩螺纹钢与玻璃钢锚杆组合支护方案。基于不同方案,应用FLAC3D,模拟分析了全螺纹钢锚杆支护、螺纹钢-玻璃钢锚杆组合支护和全玻璃钢锚杆支护3种条件下的围岩屈服破坏和围岩位移分布情况。结果表明:巷道围岩开采帮部采用玻璃钢锚杆替代螺纹钢锚杆,若玻璃钢锚杆不发生损坏,采用玻璃钢与螺纹钢锚杆组合支护,可以维护巷道围岩稳定。

关键词： 自适应网格技术   振荡翼型   能量交换过程   圆柱尾迹   动力学响应   频率特征   非线性频率   涡脱落  

摘要： 本文研究了圆柱尾迹中振荡翼型的动力学特性,通过浸入式边界方法结合自适应网格技术对雷诺数为1100的二维模型开展了数值模拟计算,重点关注圆柱翼型间距和振荡频率这两个关键参数的影响.文中给出了翼型动力学响应随上述两个参数的变化规律,包括流动作用力、频率特征以及翼型与流动之间的能量交换过程,结果表明圆柱尾迹能够显著改变翼型阻力的大小,并且对通过翼型升力所产生的能量交换过程具有重要影响.在某些特定流动工况下,翼型振荡会与尾迹之间呈现出1:1,1:2和1:3不同的同步模式.值得注意的是,1:2同步对应着一种非对称的涡脱落形态,在此工况下,即使翼型的振荡和上游圆柱尾迹都存在明显的周期性,翼型上依然存在非零的时均升力及力矩.此外由于圆柱尾迹与翼型振荡之间的强烈非线性干涉,在翼型响应中出现了新的频率条带,该条带满足非线性频率叠加关系.本文还发现振荡幅值对于同步现象具有重要影响.

关键词： 叠层交错凹穴   微通道   热沉   数值模拟   综合性能   强化传热  

摘要： 为改善日益呈现微型化和高功率化的微化工器件的散热性能,提出一种叠层交错凹穴微通道热沉。运用数值模拟方法研究该微通道热沉内流动和传热特性,考查扩缩比φ和高度比β对热性能的影响,并与直微通道热沉和单层三角形凹穴微通道热沉分别进行对比,评估其综合性能C_(PE)。结果表明:具有叠层交错凹穴的微通道热沉的努塞尔数Nu和摩擦因数f分别比单层三角形凹穴微通道高10.1%—34.4%和5.9%—28.7%。Nu、f、C_(PE)均随φ的增大而减小。当固定φ值且β=0.5时,Nu、f、C_(PE)在相应雷诺数Re下达到最大值。在相同Re条件下,β在0.25—0.75内的变化不会引起流动阻力的显著波动。叠层交错凹穴微通道热沉可以加强流体的混合,中断热边界层的再发展,具有强化传热作用。