带自由液面有限长圆柱绕流数值模拟

[目的]为了探究自由液面及自由端对典型钝体绕流问题的影响,对带自由液面的有限长圆柱绕流进行研究。[方法]基于延时分离涡模拟(DDES)技术和分段线性界面重构(PLIC)方法,利用自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器开展数值模拟。[结果]结果显示,自由液面和自由端的存在增大了局部位置的升、阻力,推迟了圆柱表面流动分离的发生;相较于深吃水位置,自由液面附近流向的速度"恢复"延缓,横向的速度呈向外运动的趋势;自由液面的变形产生了大量细碎的漩涡,自由端的卷拧状漩涡在一定程度上抑制了卡门涡街的发展。[结论]研究表明,目前采用的数值方法能够准确捕捉复杂流场,同时,自由液面和自由端的存在将显著改变流场沿吃水方向的分布。     

考虑矿物各向异性的地聚物/集料界面静动态交互特征模拟

地聚物作为一种低碳环保、应用潜力广阔的无机结合料，其与不同表面构造集料的界面交互作用直接影响地聚物混凝土的力学性能和耐久性。充分考虑集料矿物晶向的各向异性，采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics， MD)从原子分子层次的作用模式和强度分析，模拟了地聚物主要水化成分N-A-S-H、C-A-S-H和集料矿物化学成分SiO₂、CaCO₃不同晶面的静态界面相互作用，并采用单轴拉伸方法从纳米尺度下讨论了不同界面交互的动态力学行为。模拟结果表明：CaCO₃各晶面表现出比SiO₂更强的表面能和表面浸润性，并与C-A-S-H、N-A-S-H的界面相互作用势和拉伸应力更强，但CaCO₃晶面各向异性明显，性能稳定性不及SiO₂。地聚物与集料矿物的相互作用势主要由静电势提供，由于矿物界面静电作用及浸润特征，交互区水分子聚集，氢键作用明显，同时水分子与Ca²⁺、Na⁺进行配位形成水合离子，有助于离子在矿物表面迁移、沉淀与成核生长，增强界面空间位阻效应。在单轴拉伸模拟中，地聚物与集料矿物界面拉伸失效机制包括2个阶段：第1阶段(0 nm＜界面位移d＜0.15 nm)主要克服界面交互的静电作用，第2阶段(0.15 nm≤d≤0.3 nm)主要克服氢键作用。MD模拟有助于从分子尺度揭示地聚物与集料界面作用机制，为进一步研究地聚物混凝土材料优化、交互界面强化及损伤等提供了新方法和理论依据。     

蒸汽管道流动加速腐蚀研究

文中介绍了蒸汽管道中流动加速腐蚀的机理、数值模拟方面的研究进展、影响因素等。针对某炼化厂蒸汽管道的实际案例进行分析,提出了对应的缓解措施,建议控制管道中冷凝水的比例,避免出现气液两相流,以降低腐蚀速率。     

基于热舒适性模拟评价的城市广场改造研究——以长沙五一广场为例

积极应对全球气候变化是我国经济社会发展的重大战略。低碳减排的新型城镇化要求提高城市的气候适应性,缓解城市气候问题。构建良好人居环境、推动社会高质量发展是当前面临的重大问题。在我国湿热地区的高密度中心城区,人流密集的枢纽型广场热舒适性日益受到关注,在其改造过程中引入模拟评价以改善环境整体热舒适度,对缓解城市热岛、优化城市空间规划建设、提升城市品质具有较强的现实意义。基于城市微气候模拟软件ENVI-met对方案进行数值模拟,得到6个热舒适性评价指标(预测平均投票、标准有效温度、生理等效温度、通用热气候指数、湿黑球温度、温湿指数)构建综合评价指标。通过ArcGIS量化处理后,比选长沙市五一广场3个改造方案的热舒适度,并从水体、铺地材料和植被等方向进一步优化。研究结果表明:微气候数值模拟的运用能优化规划方案的热舒适性,水体、铺砖、植被的类型选择、面积大小、组合模式都能有效降低温度提高热舒适性,单一指标评价空间热舒适性过去片面,构建综合评价指标可行性更高。在设计阶段优化提升环境热舒适度,不仅有利于改善城市气候问题,减少相关活动碳排放及国土空间规划中详细规划指标的控制,还为后续的方案设计、比选、评估及审核等提供有效的热舒适评价指标参量。     

盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法

由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂，使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此，提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头，并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件，在满足上述等效条件的情况下，经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后，采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明： 提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头，能较为全面地满足模拟原型管片的要求。     

地铁车站深基坑施工变形规律及安全风险评估

以苏州市轨道交通S1线帆路站深基坑降水施工项目为工程背景,采用MIDAS GTS/NX建立有限元模型,分析基坑降水开挖过程中地下连续墙变形、基坑周围地表沉降、支撑轴力的变化规律,并对基坑降水施工的安全风险进行评估。结果表明:地下连续墙的变形随深度增加逐渐增大,呈现为中间大、两头小的"勺"曲线型;基坑周围地表沉降分布形态上符合沉降槽曲线,各沉降值均在设计控制范围内;基于贝叶斯网络的故障树模型风险评估法构建简单方便,对于复杂系统,贝叶斯网络模型具有较强的适用性。     

考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果， 建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶 行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。     

Numerical simulation on truncated oval-nosed projectile penetrating into stiffened plate北大核心CSCD

[Objectives]In this paper, the numerical simulation method is used to study the anti-penetration performance and energy absorption mode of a stiffened plate, as well as the influence of different stiffened bars on the flight attitude of the projectile body.[Methods] Finite element software LS-DYNA is used to simulate the process of a truncated oval-nosed projectile penetrating a stiffened plate, and the results of the numerical simulation are compared with an experiment to verify the reliability of the numerical simulation method. The momentum method and mass equivalence method are used to predict the residual velocity of the projectile, and the applicability of different theoretical methods within different velocity ranges is compared. The deformation energy of different regions of the stiffened plate is then extracted to analyze the influence of the initial velocity of the projectile body on the energy absorption mode of the target plate. Finally, the structure of the stiffeners is changed and the influence of the relative position of the stiffeners on the penetration attitude of the projectile body is analyzed.[Results]The results show that the mass equivalence method is more accurate than the momentum method in predicting the residual velocity of the stiffened plate when the initial velocity of the projectile body is in the range of 300–900 m/s. The ratio of the deformation energy of the stiffened plate to the energy loss of the projectile body decreases with the increase of the initial velocity of the projectile body. The effect of a T-stiffened plate on trajectory is greater than that of a rectangular-stiffened plate.[Conclusions]The related calculation method and research results have certain reference value for research and engineering application surrounding the anti-penetration of stiffened plates. © 2023 Chinese Journal of Ship Research. All rights reserved.     

城市轨道交通明挖装配式地下结构设计技术及方法

通过多年装配式地下结构建造技术的理论和试验研究，结合实际工程应用，对明挖条件下的城市轨道交通等市政工程预制装配式地下结构的设计技术和方法进行系统性总结。1）从全方位体现装配式技术的工业化建造理念的角度，提出装配式地下结构的设计基本原则和基本规定，并结合明挖装配式结构的特点提出主要设计内容； 2）针对装配式结构设计的重要环节，包括结构体系的确定、基坑工程和结构防水等方面进行论述，提出接头选型、结构拆分及内部结构的设计方法，以及基于装配式结构的基坑工程设计技术要求和设计方法，涵盖支护选型、基坑宽度的确定、桩墙+内支撑体系技术设计要点、基坑回填技术设计要点等，并总结装配式地下结构的防水关键技术。     

能量回馈型四象限电力电子负载在船舶电力系统动模试验中的应用

目前，随着船舶综合电力系统的发展，船用负载设备类型的增多导致目前交直流动模试验室无法真实模拟系统动态特性。为研究和分析能量回馈型四象限电力电子负载船舶电力系统动模试验的应用，本文通过分析四象限电力电子负载的拓扑结构和控制方式，在Matlab/Simulink仿真平台和动模试验室中分别进行了能量回馈型四象限电力电子负载相关功能试验。仿真和试验结果表明，能量回馈型四象限电力电子负载能够模拟不同类型的负载以及不同电压、功率等级的电源，并且在模拟负载时，能够将吸收的电能高效地反馈回电网，不仅可以提高工作效率，还能够起到节约电能的目的。