检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道标准设计 2024年

作者：李万顺高新强赵静波董宇苍关岳卓尔樊浩博朱正国石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄铁道大学土木工程学院河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室中铁十八局集团有限公司河北地质大学城市地质与工程学院

依托穿越高地应力板岩施工段的某铁路隧道，从隧道现场采样，对板岩进行常规三轴压缩试验，得到板岩在不同围压下应力-应变关系曲线，建立板岩剪切强度与变形参数随围压变化的计算方法，探明不同围压下板岩变形与强度特性演变规律。在... 详细信息

依托穿越高地应力板岩施工段的某铁路隧道，从隧道现场采样，对板岩进行常规三轴压缩试验，得到板岩在不同围压下应力-应变关系曲线，建立板岩剪切强度与变形参数随围压变化的计算方法，探明不同围压下板岩变形与强度特性演变规律。在采用隧道远区连续介质和近区松动介质耦合的方法分析高地应力隧道变形规律的基础上，利用多元线性回归分析方法对三维数值模拟试验数据进行分析，分析了预应力锚固支护体系中不同支护因素的敏感性。通过L8(27)的正交设计方法，选取了预应力锚杆长度、预应力值、锚杆的环向和纵向间距、喷射混凝土的等级和厚度以及钢拱架的间距作为关键研究变量，对多项支护因素进行科学综合评价，通过计算得出常数项和回归系数后，建立了相应的回归方程。结果表明：所建方程显著不失拟，回归方程结果的拟合程度较好；钢拱架间距、锚杆环向间距、预应力大小和喷射混凝土厚度的水平F值超过了F0.001的临界值，表明其四种因素在控制围岩变形中起到了显著作用。因此，对于高地应力板岩隧道中初期支护的设计，这四种因素为主要影响隧道变形的因素应优先考虑，以确保支护设计的科学性和有效性。

关键词：铁路隧道板岩隧道高地应力隧道远区连续介质和近区松动介质耦合回归正交试验多元线性回归

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基于CFD-DEM模拟的脉冲射流对水平气固两相流影响研究

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昆明理工大学学报（自然科学版） 2023年第4期48卷 153-162页

作者：胡靖张丹贝绍轶杨军杨育飞郑焱江苏理工学院汽车与交通工程学院江苏常州213001

使用耦合流体计算动力学和离散相模型的方法,对加装脉冲式射流发生器的水平管道两相流动进行数值模拟,通过改变空气输送速度以及射流频率研究颗粒的运动.结果表明,在使用脉冲射流时,颗粒运输速度显著提升,颗粒由连续底部流动变为具有一... 详细信息

使用耦合流体计算动力学和离散相模型的方法,对加装脉冲式射流发生器的水平管道两相流动进行数值模拟,通过改变空气输送速度以及射流频率研究颗粒的运动.结果表明,在使用脉冲射流时,颗粒运输速度显著提升,颗粒由连续底部流动变为具有一定规律性的颗粒群流动,运输系统的能量转换率显著提高.随着射流频率的增大,颗粒群的数量也随之增加.针对颗粒波动速度的频谱分析和时频特性分析表明,射流促进了颗粒在管道内运动准周期性,并发现射流频率与原管道粒子波动速度的主导频率一致时,可以最大限度提高颗粒输送效率.

关键词：脉冲射流气固两相流数值模拟功率谱连续小波变换

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潮-径相互作用下甬江总氮污染的降解、扩散及分布模拟

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中国环境科学 2024年第1期44卷 344-351页

作者：陈勤思胡松王晓华刘鹏霞刘星高照诠生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心上海200125 上海海洋大学海洋生态系统与环境实验室上海201306 浙江省海洋生态环境监测中心浙江舟山316021

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬... 详细信息

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬江入海总氮污染物在2021年丰水期条件下的降解、扩散及分布进行了模拟分析.模拟结果表明,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物是造成2021年夏季宁波市镇海区、北仑区近岸海域海水总氮浓度出现高值的重要因素.在潮汐和甬江径流的共同作用下,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物将在短期内显著影响到宁波市镇海区东部和北部海域海水质量.以2021年夏季为例,考虑降解过程后,模拟结果显示甬江输入的总氮污染物在90d内使宁波市近岸站位海水总氮浓度增加约0.7mg/L.

关键词：非结构有限体积法海洋模式(FVCOM) 示踪物(DYE) 甬江总氮表观降解系数数值模拟

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跨声速叶栅尾缘激波对层板冷却的影响研究

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推进技术 2024年第6期45卷 177-189页

作者：张卓王春华刘一帆张靖周张树林王东南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室江苏南京210016 先进航空发动机协同创新中心北京100191 沈阳航燃科技有限公司辽宁沈阳110000

采用数值模拟与实验验证相结合的方法针对跨声速叶栅尾缘激波影响下叶片吸力面侧层板冷却结构内外耦合流动传热特性展开研究,获得了来流热力参数和主要结构参数对层板冷却效率及压力损失等的影响规律。研究结果表明:斜激波入射形成的逆... 详细信息

采用数值模拟与实验验证相结合的方法针对跨声速叶栅尾缘激波影响下叶片吸力面侧层板冷却结构内外耦合流动传热特性展开研究,获得了来流热力参数和主要结构参数对层板冷却效率及压力损失等的影响规律。研究结果表明:斜激波入射形成的逆压梯度易使得吸力面边界层流动分离;冷却气射流的引入对流动分离有抑制效果,但局部的分离也使层板热侧表面形成局部热斑,冷却效率发生突降(本研究范围内降幅达27.83%);吹风比增大可明显提高冷却效率,但相对压力损失也随之增大;压比由1.89增大到3.67时,叶栅通道内激波作用位置后移,平均冷效提升40.98%,对冷却性能起改善作用。随着气膜孔直径的增大,冷却效果逐渐提升,相对压力损失逐渐增大;冲击孔直径的增大削弱了综合冷却效果,相对压力损失有所下降;在本研究范围内,改变扰流柱直径与高度则对流动换热规律则影响较小。

关键词：跨声速叶栅激波层板冷却冷却效率相对压力损失

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喜马拉雅多期运动下库车坳陷构造变形响应特征

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地质通报 2024年第10期43卷 1775-1787页

作者：钟宇鞠玮张辉徐珂黄沛铭徐浩然王胜宇中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司勘探开发研究院新疆库尔勒841000 山东省煤田地质局第二勘探队山东济宁272100

喜马拉雅期构造运动对中国西部地质地貌具有决定性影响,库车坳陷内的构造变形特征对其多期运动存在何种响应尚待解决。在库车坳陷克拉苏构造带地震剖面解译的基础上,采用离散元数值模拟、构造物理模拟等手段,探讨挤压背景下,喜马拉雅期... 详细信息

喜马拉雅期构造运动对中国西部地质地貌具有决定性影响,库车坳陷内的构造变形特征对其多期运动存在何种响应尚待解决。在库车坳陷克拉苏构造带地震剖面解译的基础上,采用离散元数值模拟、构造物理模拟等手段,探讨挤压背景下,喜马拉雅期构造活动造成的多期运动、垂向抬升、同构造沉积等因素对库车坳陷克拉苏构造带的构造变形响应特征与变形演化过程。克拉苏构造带对喜马拉雅多期运动的响应主要体现在,控制盐上层滑脱褶皱向前陆方向传播,挤压端褶皱隆升强度变弱;盐下层挤压端前展式叠瓦状逆冲断裂系统的倾角呈规律性变化,靠近挤压端的断裂倾角较大,远离挤压端断裂的倾角较小,但其逆冲的位移量大;同时,同构造沉积控制盐上层滑脱褶皱变形范围,垂向抬升主要控制盐下层叠瓦状逆冲断裂向前陆方向传播范围。构造变形过程研究显示,喜马拉雅多期运动导致克拉苏构造带构造分层的差异变形,盐上层滑脱褶皱变形范围更广,褶皱相关断层更发育,盐下层在发育前展式叠瓦状逆冲断层后会加强反冲构造的形成。研究结果揭示了喜马拉雅多期运动对克拉苏构造带动力学演化过程的影响,深化了对库车坳陷克拉苏构造带构造变形机理和演化过程的认识。

关键词：喜马拉雅运动库车坳陷克拉苏构造带盐构造离散元数值模拟构造物理模拟

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基于粗粒度离散元方法的离心泵冲蚀磨损特性研究

基于粗粒度离散元方法的离心泵冲蚀磨损特性研究

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作者： EMAN YASSER HUSSEIN GABALLA 江苏大学

学位级别：硕士

离心泵在固液两相流工况下易发生冲蚀磨损,导致水力部件损坏并严重影响水力效率。掌握冲蚀磨损特性对于改进固液两相流泵的设计方法、提升水力性能至关重要。冲蚀磨损是固体颗粒、液体和泵体壁面三者之间相互作用的复杂过程,涉及颗粒撞... 详细信息

离心泵在固液两相流工况下易发生冲蚀磨损,导致水力部件损坏并严重影响水力效率。掌握冲蚀磨损特性对于改进固液两相流泵的设计方法、提升水力性能至关重要。冲蚀磨损是固体颗粒、液体和泵体壁面三者之间相互作用的复杂过程,涉及颗粒撞击速度、撞击角和材料特性等诸多因素。本文基于粗粒度离散元方法(CGDEM)和计算流体动力学(CFD)对固液两相流泵的冲蚀磨损特性进行了数值模拟和实验研究。粗粒度离散元方法(CGDEM)是针对大规模颗粒的工程模拟需求而发展而来的,其基本思路是用数值化的大尺度颗粒替代工程实际中的小颗粒,从而降低计算求解的颗粒数量并提高计算效率。本文分别采用单向和双向耦合算法研究了冲蚀磨损速率的变化规律。将数值计算结果与磨损实验结果对比,发现两者之间具有较好的一致性,证实了数值模拟方法的准确性。研究发现颗粒的大小、浓度和速度对冲蚀磨损具有显著的影响。蜗壳壁面的磨损与颗粒的流动特性密切相关,磨损率随着颗粒质量浓度的增加而增加。颗粒体积分数增加时,磨损率有所增加,但磨损范围变小。单向耦合的计算成本较低,但与双向耦合相比磨损预测准确性较差。随着粗粒因子的增加,计算时间显著减少,证实粗粒度离散元法可以显著提高计算效率、缩短计算时长。通过双向耦粗粒度离散元法可以对固液两相流泵的冲蚀磨损特性进行高精度仿真,有助于掌握冲蚀磨损机制并改进泵的水力设计,并实现泵性能和使用寿命的提升。

关键词：离心泵冲蚀磨损计算流体动力学粗粒度离散元方法耦合算法

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波浪荷载作用下车辆-轨道-悬浮隧道动力响应研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第9期55卷 3578-3587页

作者：徐磊朱雪燕赵永胜王琨刘鹏飞曾志平中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 湖南铁院土木工程检测中心湖南长沙410075 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄铁道大学河北石家庄050043

为实现波浪荷载作用下车辆-轨道-悬浮隧道系统耦合动力学行为模拟和分析,基于车辆-轨道耦合动力学理论,引入轮轨非线性时变单元矩阵法和结构单元多尺度耦合法,采用弹簧-阻尼单元模拟锚索系统,建立车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型;... 详细信息

为实现波浪荷载作用下车辆-轨道-悬浮隧道系统耦合动力学行为模拟和分析,基于车辆-轨道耦合动力学理论,引入轮轨非线性时变单元矩阵法和结构单元多尺度耦合法,采用弹簧-阻尼单元模拟锚索系统,建立车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型;根据线性波浪理论和Morison方程,确定波浪荷载计算方法;最后,基于所建立的车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型开展数值仿真模拟,研究波浪荷载作用下锚索等效刚度、波浪高度、行车速度等参数变化时系统振动响应特性及传播规律。研究结果表明:锚索等效刚度变化对轨道-悬浮隧道系统结构位移的影响显著,提高锚索等效刚度能够有效抑制结构位移增大,且考虑部分锚索失效后系统结构位移变化较大,位移增幅均大于43%,不利于结构稳定;轨道-悬浮隧道系统结构的横向位移主要由波浪荷载引起,随着波浪高度增加,轨道-悬浮隧道系统结构位移整体上呈增大趋势;在工程设计过程中,应充分调研场地水环境,并合理设置轨道-悬浮隧道系统的结构参数,以确保系统的安全性和稳定性。

关键词：车辆-轨道耦合动力学车辆-轨道-悬浮隧道线性波浪理论锚索等效刚度动力学响应

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具毒素浮游生物模型中生长问题——以赤潮异弯藻为例

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哈尔滨理工大学学报 2024年第1期29卷 133-142页

作者：赵琛森杨洪李成宇江苏海洋大学理学院江苏连云港222005 江苏海洋大学江苏省海洋资源开发研究院江苏连云港222005

为了研究一类具毒素浮游生物模型中浮游植物的生长问题,首先,浮游植物是以赤潮异弯藻为例,获取相关数据,建立赤潮异弯藻的生长率与影响其生长的3个因素(温度、盐度和光照强度)的多元回归模型,并确定模型中参数。其次,利用常微分方程定... 详细信息

为了研究一类具毒素浮游生物模型中浮游植物的生长问题,首先,浮游植物是以赤潮异弯藻为例,获取相关数据,建立赤潮异弯藻的生长率与影响其生长的3个因素(温度、盐度和光照强度)的多元回归模型,并确定模型中参数。其次,利用常微分方程定性理论,证明了模型解的正性和有界性,并以生长率为参数,分析模型的稳定性。最后,结合已得到对模型的稳定性分析结论,数值模拟定量、具体地描述它的生长情况。总之,考虑环境因素对生长率和毒素释放率的影响,进而影响到生物系统中浮游动植物的数量变化,这对预测浮游生物间的动态变化,以达到预测赤潮爆发的目的,具有指导意义。

关键词：赤潮异弯藻生长率稳定性赤潮

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静轴式压气机结构设计与静力学性能分析

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推进技术 2022年第7期43卷 61-69页

作者：马荣金贺荣宜亚丽杨京生燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室河北秦皇岛066004 工业和信息化部离退休干部局北京100804

为满足小型无人机和导弹等航空器使用的航空发动机的要求,基于轴流式压气机结构,提出了一种主轴固定、内静子、外转子的新型“静轴式压气机”构型。通过对压气机基元级运动模型简化分析,建立了空气在压气机基元级压缩过程的动力学模型,... 详细信息

为满足小型无人机和导弹等航空器使用的航空发动机的要求,基于轴流式压气机结构,提出了一种主轴固定、内静子、外转子的新型“静轴式压气机”构型。通过对压气机基元级运动模型简化分析,建立了空气在压气机基元级压缩过程的动力学模型,确定两段压气机与中间泄气隔断结构参数,进一步计算得出各级出口温度变化曲线。结合理论计算,对静轴式压气机部件进行三维建模,运用Fluent软件验证基元级增压原理,并在Workbench软件中开展关键转子部件的静力学仿真与性能分析。结果表明:静轴式压气机整体采用前四级后五级的九级压缩方式,总压比达到12,静温变化量达到51.5℃,满足高增压比、分段燃烧的需求;压气机基元级数值模拟结果满足增压原理,应力应变满足强度要求,转子结构设计最大变形量较传统压气机减小,可以满足小型飞行器用压气机的设计要求。

关键词：静轴式压气机结构设计分段压缩力学性能数值模拟

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基于旋涡识别的侧流道泵非定常流动特性研究

基于旋涡识别的侧流道泵非定常流动特性研究

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作者：陈轲江苏大学

学位级别：博士

侧流道泵是一种典型的超低比转速泵,在石油化工小流量介质输送、汽车和航空航天燃油输送、长距离供水等领域发挥着越来越重要的作用。侧流道泵内部由于旋涡交换运动,流动不稳定,呈现出全三维、多尺度、局部分布紊乱等特征,导致流动损失... 详细信息

侧流道泵是一种典型的超低比转速泵,在石油化工小流量介质输送、汽车和航空航天燃油输送、长距离供水等领域发挥着越来越重要的作用。侧流道泵内部由于旋涡交换运动,流动不稳定,呈现出全三维、多尺度、局部分布紊乱等特征,导致流动损失较大,泵效率较低。而复杂的空间旋涡还会诱导空化,严重影响侧流道泵的稳定运行并制约其发展。随着我国节能减排以及“碳达峰、碳中和”战略的大力实施,开展侧流道泵复杂涡态演变及能量转换机理研究,对研发高性能侧流道泵模型具有重要的学术意义。本文采用数值模拟与实验测试方法,对单级及多级侧流道泵交换运动下非定常流动机理及其能量转化特性进行研究,探索侧流道泵叶轮内多维度旋涡演化以及流动损失机理,并获得空化流动下空泡演变规律和非定常流动特性,主要研究内容有: 1、采用数值模拟和实验方法对两种不同吸力角下单级侧流道泵水力性能和非定常流动特性进行了系统性研究,对比分析了传统Q准则与Ω准则所提取的旋涡结构,并基于熵产理论探究了侧流道泵能量转化与水力损失特性。结果表明,单级侧流道泵叶轮吸力角从10°增加至30°时,侧流道泵整体水力性能提升。Ω准则相对于Q准则可以避免人工选择阈值的问题,且其固定的参考比例Ω=0.52时,可以有效地比对不同方案侧流道泵内部旋涡的分布和尺度。湍流耗散是侧流道泵水力损失的主要形式,无论在叶轮还是侧流道中均为主要损失项,且在两个部件中水力损失数值相近。流体在泵内连续的交换运动,受壁面摩擦引发的损失不可忽略,且由于侧流道弧形空间面积较大,侧流道区域内壁面摩擦损失占总壁面摩擦损失的比重超过80%。侧流道泵内湍流耗散主要出现在叶轮内高速区域,尤其是与低速旋涡区域紧邻的位置,而并非主要存在于涡核区域,所以本文中高性能方案会导致较高的流动损失。 2、提出了基于旋涡伽利略不变性的多维度特征旋涡捕捉方法,采用坐标变换和降维方法,将复杂的三维旋涡简化为指定特征面上的二维旋涡,实现了空间旋涡的二维解构。并基于多维度特征旋涡捕捉方法提出了叶轮叶顶倒角优化设计方案。研究表明,在所有流量工况下,高强度的轴向旋涡结构主要存在于叶轮外径处,纵向旋涡通常在叶轮中径和外径之间强度较高,而径向旋涡一般出现在吸力面的内径处。叶轮叶顶倒角可以提高侧流道泵水力性能,并存在一个最佳倒角20°。叶顶倒角将促进叶轮内纵向动力旋涡并抑制轴向阻力旋涡,动力旋涡的增加和阻力旋涡的减少是侧流道泵性能提升的主要原因。 3、采用数值模拟方法对不同流量和进口压力下侧流道泵内部空化流动进行数值分析,并与实验验证。为了探寻旋涡作用下空泡分布及演化规律,将多维度特征旋涡捕捉方法从纯水工况推广到空化流动中,再通过压力脉动特性对侧流道泵空化流动不稳定性进行研究。结果表明,在空化初生阶段,由于进口管进入叶轮流道几何突变产生的流动分离、吸力面上高雷诺数流体流动分离以及间隙泄漏空化之间的相互作用,导致压力陡降形成了附着于进口管边界的空泡。在常压下,侧流道泵叶轮流道内附着空化与旋涡空化并存。但在侧流道内旋涡空化是空泡形成的主要原因,同时侧流道内出现大型连续空泡带也是单级侧流道泵进入严重空化阶段的重要标志。随着侧流道泵进口压力降低,在进口段各监测点受空泡影响压力陡降,存在较大的振幅,但由于空化状态下泵内整体压力的降低,各监测点主频上压力的峰值也降低。 4、分别对不同吸力角和叶顶倒角方案下侧流道泵空化性能进行数值模拟,并创新了扁平进口式侧流道结构。研究发现,增大侧流道泵叶轮吸力角可以提升水力性能,但对空化性能却呈现反作用。叶轮倒角优化可以少量提高单级侧流道泵在相同NPSHa下扬程,但并没有显著改变其空化性能。基于叶片优化并不能根本上解决单级侧流道泵空化性能很差的问题,设计了扁平进口式侧流道以有效提升单级侧流道泵空化性能。研究发现扁平进口式侧流道方案可以减少位于侧流道进口段旋涡强度,从而减少由于旋涡涡核处强剪切力造成的压力陡降,推迟侧流道内旋涡空化的发生,进而提高空化性能。 5、通过不同转速下数值模拟与实验研究发现,尽管首级离心泵与次级侧流道泵工作原理相差较大,多级侧流道泵始终遵循相似定律。接着分别对多级侧流道泵旋转部件以及过流部件进行深入分析,研究发现多级侧流道泵流动复杂,旋转部件及过流部件中都存在大量旋涡,流动损失较大,因此多级侧流道泵效率即使在高效点也低于30%。首级离心叶轮与次级侧流道泵之间流动方向变化也会产生旋涡导致流动损失,但过渡流道中导流叶片可以有效抑制旋涡。此外,通过对多级侧流道泵受力分析发现,多级侧流道泵轴向力较小但径向力较大。因此提出将次级侧流道泵进出口与第三级侧流道泵进出口轴对称设计的方案,将侧流道泵叶轮无法自平衡的径向力通过下一级侧流道泵叶轮来平衡,因此多级侧流道泵中侧流道泵的级数应为偶数。

关键词：侧流道泵旋涡识别优化设计流动损失非定常流动

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