多孔混凝土基层缩缝处沥青面层温度应力分析

为研究多孔混凝土基层上覆沥青面层的受力状态,建立了沥青路面三维有限元模型.引入横观各向同性弹性本构关系模型实现沥青路面结构层间接触状态的数值模拟.利用有限元方法计算了多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的温度应力.结果表明:降温时,面层模量的变化对面层的拉应力和剪应力影响较大.计算点A的拉应力随着面层模量的增大而减小,计算点B的拉应力随着面层模量的增大而增大.计算点A和计算点B的剪应力随面层模量的增大而明显增大.     

多孔介质海床对单桩所受波浪力的影响分析

为研究多孔介质海床的波浪衰减作用及单桩所受波浪力的变化规律,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制多孔介质内部流体流动,运用流体体积法追踪自由液面,建立波浪-多孔介质海床-单桩相互作用三维数值分析模型. 首先,基于波浪与多孔介质海床相互作用过程,研究了多孔介质海床对波浪传播的衰减作用;其次,分析了相同波浪条件下多孔介质海床及刚性海床时单桩所受波浪力的数值变化,突出了考虑海床多孔特性的必要性;最后,采用单一变量控制法,进一步研究了单桩所受波浪力数值随海床多孔特性参数的变化规律. 研究结果表明,海床多孔特性对波浪传播具有明显的衰减作用;给定的波浪参数和多孔介质海床条件下,单桩所受波浪力最大值比刚性海床情况提高约35%,若忽略海床多孔特性结构物会因低估波浪力数值而造成安全隐患;另外,结构物所受波浪力与海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度及双层海床分布厚度及每层孔隙率密切相关. 其中,波浪力最大值随着海床颗粒直径的增加而递减,随着孔隙率的增大先增加后降低,且孔隙率会影响波浪力随海床厚度变化的趋势.      

动态流量平衡阀启闭过程中的线弹性不等值力

为了解决动态流量平衡阀流量控制精度无法达到要求的问题,建立了动态流量平衡阀动力学模型以及阀芯运动方程,数值模拟了相同口径和不同口径平衡阀阀芯处于不同位移下的三维流场模型,对比试验与数值模拟的阀芯位移误差和压差位移流量特性曲线,获得了线弹性不等值力变化规律,确定了不等值力修正系数,并优化了开孔型线.研究结果表明:通过引入线弹性不等值力修正系数,优化阀芯可变开孔后,减小了阀芯实际位移与理论位移间的误差,使试验与数值模拟的流量特性曲线趋于一致,并使流量控制精度满足5%的误差要求.      

垮塌区Navier-Stokes幂律型浆体的有效扩散范围

为了研究注浆过程水泥浆体在破碎岩体中的扩散范围和压力分布状态，以Navier-Stokes方程为理论基础，在COMSOL平台上建立单裂隙模型，模拟浆体在不规则的单一裂隙面上的流动特征. 在此基础上，建立破碎岩体的平面裂隙模型，同时设置不同的贯通系数，模拟浆体在破碎岩体中的扩散规律. 研究结果表明:当模型中裂隙贯通系数较低时（0.1～0.5），浆体有效扩散范围较小，约为1.5～4.1 m，扩散范围随着压差的增加呈非线性的增加，但是增加率快速降低接近0；当模型中裂隙贯通系数较大时（0.5～1.0），浆体的有效扩散范围显著增加，约为4.1～6.2 m，随着压差的增加也呈非线性增加，增加率呈降低的趋势；当模型中裂隙贯通系数为1.0时，即破碎的岩体中裂隙面全部连通状态，浆体扩散距离随着压差的增加近似呈线性增加，最大扩散距离约为6.2 m. 同时在注浆孔外围6 m处取芯结果能明显观察到浆体固结的破碎岩块，这与模型计算结果一致.      

液力变矩器性能参数的计算误差及其修正方法

为提高液力变矩器数值模拟的精度,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对液力变矩器的变矩比、效率和泵轮容量系数等性能参数进行了计算,对计算误差进行了分析,并提出了相应的误差修正方法.通过分析补偿油液流动对泵轮容量系数计算误差的影响,提出了针对泵轮容量系数误差的修正方法.结果表明:数值计算模型中,忽略摩擦损失和补偿油液流动的影响,将引起变矩器性能参数的计算误差;针对摩擦损失提出的误差修正方法,使算例中变矩器的变矩比和效率的最大相对误差均由16.2%减小到13.9%;按照泵轮容量系数误差的修正方法,泵轮容量系数的最大相对误差由13.9%减小到7.3%.     

动车组牵引电机冷却风道流场数值计算

基于不可压缩流体控制方程和标准的k-ε湍流模型,建立动车组牵引电机冷却风道的三维流场计算模型,在两种计算工况下对其内部流场进行数值计算,得出风道(包含硬风道和软风道)损耗及软风道出风口处的风压和风量,对风道的设计方案进行评估.计算表明:两种工况下,风道总压降为266.1~356.7 Pa,风道出口的压力能达到2 880~3 150 Pa,风道两出风口的相对误差为2.53%~5.30%,风道的设计方案均满足设计要求.     

泥石流在渡槽中的流动速度研究

根据流体力学的能量方程 ,求出泥石流在渡槽中任意断面的平均流动速度 .对计算所需的各参数分别进行了讨论 ,特别首次引入泥石流对一般水体的修正系数K ,最后 ,给出了具体的算例     

高速动车组通过隧道空气动力特性数值分析

应用Navier-Stokes方程对350 km/h高速动车组通过隧道的空气动力特性进行数值模拟,湍流模型采用标准κ-ε双方程模型.计算表明列车在隧道内运行时空气动力学响应发生了剧烈变化:表面最大正压出现在列车鼻端,为8 030 Pa,列车尾部过渡区产生最大负压-5 628 Pa;列车中车底部裙板最大负压为-5 763 Pa;列车阻力系数不断变化,最大值为1.048.列车过隧道时表面压力变化幅值远远超过明线运行,最大增加率达1 259%.计算结果不仅可以作为后续结构强度分析的基础,为车辆优化设计提供参考,同时也为轨道与隧道建筑设计提供了有价值的信息.     

高温下混凝土热-湿-气力学耦合数学模型

应用含有多相流体变形多孔介质的质量、动量和能量守恒方程,基于Gawin,Schrefler等的模型,建立了高温下混凝土热-湿-气力学耦合数学模型.考虑了混凝土多相系统中固体速度、饱和度乘蒸汽密度的空间梯度和孔隙压力空间梯度;并采用了广泛应用的描写非饱和土力学行为的力学本构和相应水力本构关系,为模型的进一步有限元分析打下了基础.     

真空预压法在广州港南沙陆域软基处理中的应用

从现场试验、工程实测和理论分析等方面对吹填淤泥质软土地基处理进行了系统研究,通过研究得到了一些有益的结论,通过实测结果对水平位移曲线拟合出了曲线方程,对计算沉降量提出了修正系数.     

基于复合混合物理论的热-水力-力学污染物输运模型

污染物在饱和可变形多孔介质中的输运问题属于多场耦舍的范畴．为模拟含N种组分的液相污染物在可压缩固相多孔介质中的输运过程,在复合混合物理论的基础上将体积分数作为内变量引入,提出并建立了可压缩多孔介质中多组分污染物热．水力-力学耦合输运问题的热力学框架．将体积分数看作独立变量用于描述介质的微观结构,并形成动力相容条件来描述由多组分流体饱和的可压缩多孔介质界面处应力突变的微观力学机制．根据近平衡态理论以及线性化方法得到基于上述理论框架的线性化热．水力-力学耦合污染物输运模型．所提出的模型是在公理系统基础上建立的,榆运过程中的渗流和扩散过程最终可表示为与相的密度梯度、组分浓度梯度、体积分数梯度及温度梯度有关的形式,实现了多种因素的耦合．     

Dynamic Simulation and Performance Investigation of No-frost Refrigerator: Part Ⅰ Mathematical Model

A dynamic approach for the modeling, simulation and analysis of no-frost Refrigerator (RF) is dis-cussed. In Part Ⅰ, the complex interactions among the components in the cooling system are analyzed in detail, based on which the modeling simplifications are proposed. Then, the mathematical models for the evaporator, cabinet and duct-fan are presented. The whole system is divided into two subsystems-refrigerant cycling system and air cycling system. In order to simplify the model, two closed-loop systems are broken into the compressor component and the evaporator component, respectively. A general distributed parameter model is employed for evaporator with homogeneous flow to simplify the two-phase evaporating flow region. The z-transfer function model is used to describe the cabinet load. Computational fluid dynamics (CFD) method is employed to obtain the pressure drop and flow rate curve of the duct-fan model.     

Dynamic simulation and performance investigation of no-frost refrigerator: Part I mathematical model

A dynamic approach for the modeling, simulation and analysis of no-frost Refrigerator (RF) is discussed. In Part I, the complex interactions among the components in the cooling system are analyzed in detail, based on which the modeling simplifications are proposed. Then, the mathematical models for the evaporator, cabinet and duct-fan are presented. The whole system is divided into two subsystems—refrigerant cycling system and air cycling system. In order to simplify the model, two closed-loop systems are broken into the compressor component and the evaporator component, respectively. A general distributed parameter model is employed for evaporator with homogeneous flow to simplify the two-phase evaporating flow region. The z-transfer function model is used to describe the cabinet load. Computational fluid dynamics (CFD) method is employed to obtain the pressure drop and flow rate curve of the duct-fan model.

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深隧排水折板型竖井泄流消能的试验研究

针对深隧排水系统竖井泄流过程中高速气-水两相流动特性进行了水力模型试验研究，观测竖井内水流下泄过程中的型态，分析最大泄流量与折板间距的关系，计算不同工况下的竖井消能率，并揭示折板型竖井在泄流过程中的消能机理. 试验结果表明:竖井在泄流过程中存在3种水流型态:撞壁受限流、临界流和自由跌水流；泄流过程中水跃是水流在折板上消能的主要原因，水流流至井底与反向流体互相撞击破碎使竖井达到最终消能的目的；当竖井直径D = 0.4 m、折板间距d介于16.02～24.56 cm时，竖井最大泄流量介于（8.7～14.7） × 10?3 m3/s，且d与最大泄流量Q_m存在线性关系；根据能量守恒定律推导出消能率公式，得到d = 19.4 cm、倾角θ = 10° 时的竖井消能率为最优；竖井盖板开孔直径 Ф 对竖井顶部压强的影响较大，当 Ф ≥ 4 cm时，竖井顶部相对压强基本为0，并且具有一定倾角的折板有利于加速竖井的泄流过程；上、中、下折板冲击力（F_u、F_m、F_d）呈现F_u > F_m > F_d 的分布规律，上、中、下折板最大面荷载分别为42.8、30.7、22.8 kN/m2. 深隧排水折板型竖井最佳泄流量和最优消能率的试验研究成果对深隧竖井工程的设计与运行提供了一定参考价值.      

硬岩掘进机液压阀块设计方法

为了改善基础振动下液压阀块流道流通品质，基于有限元原理建立了基础振动下流道的仿真模型并验证了仿真模型的正确性；分析了基础振动下不同流道的布局方式，工艺孔结构参数，进出口流道长度对流道压降特性的影响；提出了基础振动下液压阀块的设计流程. 研究结果表明:基础振动下U型流道压降特性最好，Z型流道最差；U型流道工艺孔长度越短，流道压降平均值和压降波动越小；Z型流道工艺孔长度为3.5倍工艺孔直径，V型流道的工艺孔长度为3倍工艺孔直径时，流道压降平均值和压降波动较小；工艺孔直径略大于进出口流道直径时，有利于减小基础振动的影响；出口流道的长度在3倍出口流道直径以上时，有利于避免流道出口处于转弯后流场的恢复区. 新的设计方法能够有效减小阀块内流体压降大小，提高压力稳定性.      

Two-phase flow pressure drop of liquid nitrogen boiling in the straight section downstream of U-bend

The gas-liquid(two-phase) flow pressure drop of liquid nitrogen boiling in the straight section downstream of U-bend is investigated experimentally. The mass flux ranges from 32 to 280 kg/(m2· s). The inlet pressure of U-tube is from 140 to 272 kPa. And the curvature ratio is from 6.67 to 15. The tube wall including the U-bend is heated uniformly and the heat flux ranges from 0 to 22 kW/m2. The tube with higher inlet pressure has higher pressure drop in the downstream section of the bend. The bended degree of the U-bend influences the pressure drop in the downstream straight section of U-bend. A new correlation taking the effect of the secondary flow into account is proposed for the two-phase slip speed ratio. The pressure drop in the straight section downstream of U-bend calculated by the new correlation agrees well with experimental measurements.     

圆筒状褶式机油滤清器的模拟与优化设计

为降低机油滤清器过滤压力损失,通过压力损失试验,确定了压力损失模拟的边界条件,建立了压力损失的二维CFD模拟模型,分析了压力损失特性与影响因素,推导了压力损失与影响因素的多元回归关系式.模拟结果表明:对滤芯压降影响的主次顺序为过滤速度、滤芯折高、流道宽度、折数、滤纸厚度与含尘浓度;滤芯初始压力损失与其结构及运行参数呈非线性关系,并与滤芯褶数存在最佳值;回归关系式的相关系数为0.998,因此,可靠性高.     

κ-ε模型和RNG模型模拟分析车用空滤器湍流流场

应用CFD软件FLUENT,采用SIMPLE算法、κ-ε标准湍流模型和RNG湍流模型,对某厂提供的空气滤清器内的不可压缩湍流流场进行三维数值模拟,其中滤芯部分用多孔介质进行模拟.着重分析了空气滤清器内的速度场和压力场分布,并为提高空滤器滤清效率,提出了空滤器结构的改进方案.     

Numerical simulation of drawdown and land deformation in pumping-recovery tests performed on a circular excavation

A mathematical model, which not only fully couples fluid flow and solid skeleton deformation in unsaturated porous elastic media but also considers deformable diaphragm walls, is formulated in axially symmetric cylindrical coordinates for drawdown and land deformation. Based on this model, pumping-recovery tests in various conditions are numerically simulated to reveal the effects of elastic modulus of soil E and initial saturated hydraulic conductivity K_(sat0) on hydraulic head and land deformation. The heterogeneity with respect to E and K_(sat0) is separately taken into account. Large elastic modulus of soil contributes to both dewatering process and deformation control. Either large or small initial saturated hydraulic conductivity may cause relatively high groundwater table, while the larger one leads to smaller displacements.     

列车气密性静态泄漏理论模型与计算

基于一维等熵流动理论推导了列车气密性静态泄漏状态方程, 考虑泄漏孔流量系数, 得到了压降泄漏时间和总泄漏时间计算公式; 数值模拟了列车气密性静态泄漏的动态过程, 并研究了长细比分别为1∶1、1∶4、1∶8和1∶16, 车内初始气压分别为6、5、4和3 kPa时, 泄漏孔长细比和车内初始气压对列车气密性的影响。分析结果表明: 在车内空气压力从3.0 kPa下降到0.8 kPa的过程中, 数值仿真和理论公式计算得到的压降时间分别为20.25、20.23 s, 与试验结果的相对误差分别为1.41%和1.51%;当泄漏孔长细比为1∶8和1∶16时, 列车车厢内空气压力下降时程曲线基本一致, 泄漏孔气流流量保持不变; 泄漏过程中泄漏孔的气流速度呈现中间大周围小的分布特征, 这是由泄漏孔壁面的黏滞作用引起的; 根据出口截面的中心速度和质量流率得到泄漏孔流量系数为0.71, 车内初始气压对相同指定压力下降时间的影响不足1%;若压降范围一致, 随着初始气压的增大, 压降时间减小, 压力从4 kPa下降到1 kPa的时间为24.18 s, 从5 kPa下降到2 kPa的时间为19.80 s; 数值仿真得到的压降泄漏时间与理论计算结果的最大相对误差为1.22%, 表明理论模型与数值仿真计算方法可以用于计算列车泄漏面积或气密性。