近距离公路隧道污染空气窜流数值模拟分析

文章以水涧山隧道为工程背景,利用FLUENT软件对不同进、排风速及不同间距的隧道左、右洞污染空气的扩散和窜流情况进行了数值模拟分析,并提出了错开隧道口出口、修筑中隔墙及修筑通风横洞等减少近距离隧道污染空气窜流的工程技术措施。     

内流式锥阀流场的数值模拟与结构优化

锥阀具有密封性能好、过流能力强、响应快、抗污染能力强等特点,在流体输送中得到了广泛的应用。应用PHOENICS流体计算软件及k-ε湍流计算模型,对内流式锥阀的内部流场进行了模拟仿真,研究了流量变化、开度变化对锥阀流场特性的影响。研究结果对分析锥阀的性能、进行流道的结构优化和实际工程应用都具有一定的指导作用。     

弯头冲蚀规律的数值模拟

弯头在天然气工业中使用很普遍,弯头受到的冲蚀也较严重。根据流体流动的基本规律,基于计算流体力学软件(FLUENT),分析了含固体颗粒气流对直角弯管的冲蚀规律,计算结果表明:直角弯管的冲蚀速率与流速、颗粒直径、固体颗粒质量流量有关,流速与冲蚀速率呈指数增长关系,随着颗粒直径、固体颗粒质量流量的增加,冲蚀速率增大。因此,建议对弯头进行优化设计,同时对固体颗粒进行分离,以减小弯头的冲蚀速率。     

海底管道挖沟的数值模拟

海底管道在挖沟过程中可能受到较大的弯曲应力而出现屈服甚至断裂现象,因此,有必要确定管道在挖沟过程中的应力和变形分布。考虑管道自重和浮力的影响,采用有限元软件建立了海底管道挖沟时的力学模型,通过静力分析得到不同条件下的最大弯曲应力和变形,并将其拟合成公式。最后,通过实例计算,验证了拟合公式的准确性。结果表明：充水状态比空管状态所受弯曲应力大;管道埋设深度越深,所受弯曲应力越大;当要求的挖沟深度较大时,一次挖沟成型可能导致管道弯曲应力超出许用应力。     

桩基础承载力的非线性数值模拟研究

以某高速公路一座特大桥为例,系统分析了桩基施工各工况中地基应力变化过程,得出了考虑施工过程影响的桩基承载力数值模拟方法更合理的结论。     

FLUENT软件对管壳式换热器壳程流体数值模拟方法可行性的验证

鉴于单弓形折流板管壳式换热器应用的广泛性,对传统单弓形折流板管壳式换热器进行了数值模拟分析,验证了FLUENT软件应用到管壳式换热器壳程流体数值模拟方法的可行性,并为换热器其它壳程支撑结构的研究提供了一定的理论依据.     

热油管道温度场的数值模拟

建立了埋地热油管道稳态时的物理模型和数学模型;应用CFD通用软件Fluent,模拟计算管道沿程温降,与理论公式进行了对比,结果证实与苏霍夫公式的理论解基本吻合,从而验证了Fluent在计算传热方面的可行性和准确性;而后通过Fluent软件模拟管道埋深、管道半径、管道流量、保温层以及非稳态对管道传热的影响,并通过后处理软...     

拟塑性幂律流体的掺气管输减阻的数值模拟

根据幂律流体的本构方程,采用欧拉法建立了空气-幂律非牛顿流体两相流动方程,在此基础上对拟塑性幂律流水煤浆的掺气管输的减阻效应进行了数值计算及理论分析。计算及理论分析表明,在高黏幂律流体中,采用适当方法掺入少量气体可以达到降低流动阻力的效果。减阻效应出现在输入气液体积比小于0.08的范围内,当输入气液体积比为0.012 5~0.031 3时,减阻效果最好,此时减阻率可达13%以上。此外,气泡直径也对减阻效果有一定影响,为了获得好的减阻效果,应采用适当方法将掺入流体的空气所形成的气泡直径控制在1~2 mm以内。     

长距离密闭输油管道的水击数值模拟

在长距离密闭输油管道中间泵站断电停运的情况下,采用特征线法对全线压力变化情况进行了数值模拟。结果表明:越是靠近下游的泵站停运后,越能更快地形成越站输送,出现进站压力小于泵吸入压力的时间越晚,管道的最大压力越大,管道出现液柱分离的机会越小等。     

双洞公路隧道洞口废气污染影响的数值模拟

以双洞单向公路隧道洞口段气流为对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件,从不同自然风条件、洞外段设置挡风壁和两隧道洞口不同相对位置(横向间距5～50 m)三个角度,数值模拟了出口废气的扩散情况,并相应得出对另一隧道入口污染的影响程度.研究结果表明,邻近隧道入口受出口废气污染的影响程度随不利风向的自然风速的减小以及两隧道洞口间距的增大而减小;洞外段合理的尺寸与形状的挡壁能有效减少甚至消除出口污染物扩散对其入口的影响.从而推出结论:对于特定隧道,洞口处的常年自然风的风向和风速大小与隧道通风效果息息相关;对于特定地形和特定自然风,可以通过选择适当的洞口间距来改善隧道的通风效果;如两洞口间距很近,则于洞口外两洞间设置挡风壁可有效提高两隧道的运营与防灾通风效果、降低废气污染程度.     

基坑开挖引起下方隧道变形的数值模拟

上海东方路下立交工程,其中一部分基坑的底部与下方隧道（地铁2号线）仅距3m,如此近的距离使得对隧道变形的控制造成了很大的困难。在具体施工中,基坑分五块开挖并且分块浇筑底板,底板即时与抗拔桩相连。结合该工程,对坑底土样进行室内卸栽实验,在此基础上运用数值模拟,与实测变形较一致。同时对不同分块大小和数目的开挖方式进行比较分析,得到隧道变形与上方分块数目的关系以及抗拔桩所起到的作用,并认为这是基坑开挖过程中空间效应的“纵向”发挥,给类似工程以参考。     

主动旋流管道除垢系统的三维数值模拟

为分析主动旋流管道除垢系统的清洗效果,建立了以高压高速空气为介质的内置螺旋凹槽管的环形流动模型,利用fluent软件对光滑管和内置螺旋凹槽管进行数值模拟,并利用网格无关性验证模型网格。模拟结果表明：内置螺旋凹槽管的环形流动呈复杂的三维螺旋流动,而光滑管则呈普通的直线流动。在相同的条件下,内置螺旋凹槽管的切向速度比较剧烈,而光滑管的切向速度几乎为零,内置螺旋凹槽管的径向速度也比光滑管的大。内置螺旋凹槽管的切向和轴向速度的增大,使边界层减弱,有利于增大管壁的冲刷力,从而增强清洗管道的效果。     

基于数值模拟方法的预应力锚索抗滑桩加固边坡分析

以某边坡加固设计为研究对象,采用数值模拟的方法对原设计方案进行效果评定,对原设计方案存在问题进行优化设计,并对优化设计后的边坡技术状况进行评定。结果表明：原设计边坡加固方案在天然工况和强降雨工况下的边坡安全系数分别为1.22和1.04,不能满足规范要求,尤其是在强降雨工况下边坡位移和抗滑桩位移明显增大,边坡处于欠稳状态;采用增加后排抗滑桩的优化设计方案,在天然工况和强降雨工况下均能满足边坡稳定性和规范要求。     

基于UDEC的边坡开挖稳定性数值模拟分析

文章利用UDEC离散元数值模拟软件对某岩质边坡开挖前后的稳定性进行分析。结果表明：未开挖状态下,坡体整体承受压应力,坡顶位移较小,处于稳定状态;开挖状态下,坡体内出现塑性应变区,坡顶位移很大,出现贯通滑塌,需要支护治理。与实际工况对比发现,UDEC软件能合理地分析边坡的稳定性及滑动轨迹,为边坡的后续治理提供依据。     

公路隧道施工过程的数值模拟及ANSYS实现

正确模拟围岩的卸载过程是地下工程数值模拟的一个重要课题。文章论述了应用"施加虚拟支撑力逐步释放法"来模拟隧道施工过程中围岩应力释放的原理,并结合双连拱隧道施工数值模拟实例,得出采用ANSYS软件可以实现隧道和地下结构的施工数值模拟方法。     

油气管道中可燃气体爆炸特性的数值模拟

以RNGκ-ε湍流模型及EBU-Arrehnius燃烧模型为基础,建立了可燃气体单步化学反应湍流爆炸模型,以有限体积法求解爆炸流动及反应控制方程,从而对二维油气管道中可燃气体爆炸的过程及规律进行了数值模拟.模拟结果与实验数据有着较好的一致性.所做的工作为油气管道受限空间中可燃气体爆炸特性及规律的进一步研究及工业防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供理论依据.     

浅埋偏压隧道开挖顺序的数值模拟研究

以谷竹高速公路上腰店隧道为研究对象,利用有限元对浅埋偏压的隧道进口段不同施工顺序时的力学响应进行了数值模拟,分析了围岩的位移、应力以及初期支护结构中的内力分布。     

热管在冻土路基中应用的数值模拟分析

文章通过对大气-热管-土体耦合传热模型进行分析简化,采用ANSYS有限元分析系统建立了热管路基三维传热模型,并以青藏铁路北麓河地区气候条件和地质条件为背景,对普通路基和热管路基进行了模拟计算与对比分析,得到了两种冻土路基不同时刻的路基温度场变化规律。