LNG微通道气化器四段设计方法及数值模拟

微通道气化器具有换热效率高、耐高压、结构紧凑等优点,作为LNG气化器具有广阔的应用前景.目前,LNG微通道气化器大多采用分段法设计,但该方法需编程计算,且计算量大,不利于在工程中推广应用,因此,提出了一种微通道气化器四段设计方法.根据换热工质各状态的温度分界点将气化器分为4段,通过热平衡计算、结构设计计算获得各段传热量...     

充填对围岩控制作用效果的数值模拟研究

为深入系统地研究充填对围岩控制效果,本文以夏甸金矿七号矿区工程地质、开采技术条件为背景,采用三维非线性岩石力学数值计算方法,分析在无充填和有充填开采方案下,围岩应力及位移分布规律,为优化开采方法和技术参数,进行合理的采矿工程设计与安全生产管理提供理论基础和科学依据。研究成果在类似地质和开采条件下的推广与运用具有一定的参考价值和指导意义。     

异型蝶阀的数值模拟分析与设计

采用有限元方法对异型阀板进行模拟分析与计算，讨论了它的建模方法，对其受力状况进行了简化。     

路堑开挖卸荷对既有铁路隧道影响的数值分析

基于数值分析软件平台,采用数值分析方法对高速公路开挖路堑跨越铁路隧道结构安全影响进行了仿真分析,分析了路堑开挖过程中隧道结构围岩形变和应力的变化规律,进而对路堑开挖的施工过程提出合理性的建议。研究结果表明:路堑开挖会导致其下部既有隧道向上回弹,隧道拱顶产生附加拉应力,容易导致隧道灾害及次生灾害的产生。研究结果能为同类工程的顺利施工与安全监控提供有益参考。     

挤压构造对地层压力影响的数值模拟分析

挤压构造成因的异常压力地层,其地震层速度和测井声波时差资料都无异常表现,若采用常规的预测方法会产生很大的误差。因此开展针对挤压构造条件下地层异常压力机理、挤压构造对地层压力影响方式及大小的研究对准确预测挤压构造区块地层压力具有十分重要的意义。通过数值模拟方法研究了挤压构造应力对地层压力的影响机理,得出了在不同渗透地层条件下挤压构造应力对地层压力的贡献率。考虑挤压构造影响修正后的结果与常规预测方法的结果相比,更加接近实测值,预测精度大大提高。     

壁面函数对室内空气环境数值预测的影响研究

分析了壁面函数对室内空气环境数值预测的影响作用。计算结果表明：对于室内空气环境的烽值预测，壁面函数的影响不应忽略。     

填筑速率对高等级公路加宽工程路基变形影响的数值分析

根据同三高速公路方正—哈尔滨段公路扩建项目实际情况,采用Plasix有限元分析软件,对新填路基以10、20、30 cm/d填筑速率施工时的路基变形进行了数值模拟计算,研究了填筑速率对高等级公路加宽工程路基变形的影响规律。结果表明,填筑速率越大,施工期越短,竣工时荷载作用时间就越短。尽管初始阶段的沉降速率较大,但沉降相对比较小,一部分沉降在填筑结束后完成,工后沉降和路面差异沉降越大。随着填筑速率的增大,相同时间内荷载增量越大,侧向变形量也越大,且对地基浅层影响较大。填土高度不变时,填筑速率的变化不能改变加载总量,时间效应是影响变形的主要因素。     

静力触探工作特性的参数化大变形弹塑性数值分析

以有限元软件ABAQUS为分析工具,考虑土体剪胀性质和大变形特性,数值模拟静力触探探入后周围土体内的响应,探讨了土体工程特性参数的变化对探头周围土体内各响应的影响.分析结果表明:在相同扩张压力情况下,改变各分析参数的取值,随着弹性模量的增大,径向位移具有减小的趋势,但其改变对应力的影响不明显;剪胀角只对半倍锥径范围内土体的位移和应力产生影响;内摩擦角和黏聚力对位移和应力影响均很显著.     

贵州暴雨模拟分析及地形影响数值试验

利用中尺度数值预报模式MM5,对贵州省2005年6月25～26日一次由中尺度对流系统（MCS）引起的暴雨过程进行数值模拟,并在MM5很好地模拟了此次MCS过程及伴随的云物理过程基础上,通过分别降低云贵高原的地势及削平云贵高原中东部以东地区模拟试验,研究了云贵高原西部阶梯型地形对贵州地区暴雨的影响。结果表明,云贵高原的第2阶梯地形仅对该地形下游地区对流云系的发展有影响,对上游地区降水影响不大,而云贵高原对高原西侧迎风坡降水有显著影响,对高原中东部地区暴雨的分布、强度和对流云系的持续时间有重要影响。     

某深基坑工程施工过程监测与分析

介绍了天津某深基坑工程开挖实例及施工过程的监测情况.通过对开挖过程中的坑周土体水平位移、支护结构顶部水平位移、立柱沉降以及周围管线等的现场施工监测数据的分析,探讨了深基坑开挖过程对周围环境的影响,为考虑施工因素的深基坑设计提供了依据,为今后类似工程的设计施工积累了经验.     

不同容重条件下深层坑渗灌土壤水分运动的数值模拟

【目的】探究不同土壤容重条件下深层坑渗灌土壤水分的运动规律。【方法】以非饱和土壤水分运动方程为基础,建立深层坑渗灌的数值模拟模型,采用Galerkin有限单元法进行数值求解,用5种不同土壤容重的试验资料对模拟结果进行验证。【结果】容重不同的5种土壤在不同时刻湿润锋的模型值均略小于实测值;非边界上土壤含水量模型值的相对误差为1.98%,边界上土壤含水量模型值的相对误差为10.97%,且上边界的模型值普遍偏小,下边界的计算值普遍偏大;基于研究资料建立了土壤含水量的上、下边界修正方程。【结论】该模型结合修正方程,可以作为一种预测深层坑渗灌条件下土壤水分运动及其含水量分布的有效方法。     

香港广场深基坑围护结构变形的时空效应分析

介绍了上海香港广场深基坑围护结构的设计、施工与现场量测结果。在建立围护结构计算的的有限元分析模型和编制相应计算程序的基础上，对围护结构的变形进行了三维有限元分析与计算与计算，从而得出了围护结构水平位移的空间分布规律和随开挖时间延误而发生变化的规律，同时与现场量结果进行了对比。其方法和结论对软土深基坑的设计与开挖具有较为重要的理论意义与实用价值。     

方形人工鱼礁通透性及其对礁体周围流场影响的数值实验

基于考虑不同形状大小、组合规模的人工鱼礁投放于不同水域环境后形成的流态变化有较大差异,设计x、y、z三个方向不同通透方式的单个正方体人工鱼礁,采用LES(大涡模拟)紊流模式,对定常来流速度下人工鱼礁单体附近流场进行三维数值模拟,建立反映礁体结构的通透系数与礁体产生流场变化的关系。结果显示:上升流和背涡流的规模随通透系数增加而减小;来流方向上,礁体迎流面、背流面的通透系数变化对上升流和背涡流规模影响较为显著,而内部结构的变化则作用不明显,礁体上方与侧方的开口对上升流和背涡流的影响也不显著。迎流面通透系数变化是背涡流规模影响的主要因素。方形单礁缓流区体积随通透系数Tin增大呈线性减小,关系为V_x=-1241.8T_in+1206。通过该研究可在数值计算中通过通透系数与流场变化的关系,实现将复杂礁体简单化,有效地提高计算效率;为将小范围模拟扩大到群礁、甚至大海域的模拟,定量评估人工鱼礁的生态效应打下基础。     

基于COMSOL的干燥箱物理场分析与结构优化

干燥箱是农业物料进行太阳能热风干燥的关键装置,其结构合理性直接影响物料干燥的品质和效率。为提升干燥效果,以太阳能热风干燥箱物理场分布的均匀程度为研究对象,采用试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,对箱体内风速场、温度场的分布特点进行分析,并根据分析结果完成干燥箱结构优化。结果表明,COMSOL模拟仿真所得风速和温度的分布规律与试验结果一致,可用于准确模拟干燥箱内物理场。依托该模拟分析方法,提出了改变进风口位置、添加带孔挡流板、构建隔断式气室的优化设计方案,将干燥箱内风速场分布的不均匀系数降至了10%以下,有效保证了物料干燥的均匀性。上述结果可为太阳能热风干燥设备的结构改进提供参考。     

油气管道悬空沉降变形失效评估

管道在实际运行过程中常常受到因沉降变形导致的外部载荷作用,而已有的管道失效评估标准与方法大多局限于内压对管体的影响.针对油气管道悬空沉降变形问题采用力学模型、有限元分析、开挖试验等方法进行了系统研究,模拟了无缺陷和含缺陷悬空管道的应力分布,结果表明,缺陷在管道底部时等效应力最大.通过开挖试验获得了最大应力点的应力变化等试验数据,验证了有限元方法用于工程实践的可行性,指出在实际工程评估中尚需考虑缺陷位置、土质等因素的影响.     

挖坑机钻头的有限元分析与试验

为进一步合理设计钻头结构,采取理论与试验相结合的研究方法,对挖坑机钻头进行了挖坑试验和有限元法的静态与动态分析。通过挖坑试验得到2种典型工况下钻头的最大扭矩和铅垂阻力,将试验得到的最大阻力作为外载施加到钻头的三维实体模型上,利用有限元方法对挖坑机钻头进行静力学和模态分析。结果表明:钻头的最大等效应力为111.0 MPa,位于主刀架和主刀的连接螺栓孔内壁上;最大变形位移为0.68 mm,位于主切削刃最外角点。前6阶固有频率振型中,除了体现钻头整体扭转振动的第3阶模态有利于减小阻力及应力集中外,其余5阶振型均不利于钻头的平稳工作,应尽量避免。      

PFOA和PFOS在介质中迁移行为和数值模拟研究进展

全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）广泛应用于各种工业和家居产品的生产和使用中,因其具有热稳定性、化学稳定性和环境持久性等特殊性质,已在世界范围内广泛检出。目前,对于PFOA和PFOS在环境介质中的行为研究已有一些进展,本研究归纳总结了PFOA和PFOS在环境介质中的迁移行为和相关数学模型的研究进展。具体针对影响PFOA和PFOS在环境介质中迁移的机制（静电相互作用、疏水作用、配体交换和氢键）和因素（有机质含量、矿物类型、矿物含量、介质含水率、离子类型、离子强度和pH）以及可用于模拟的数学模型（对流-弥散模型、非平衡两点吸附模型、非平衡两区吸附模型、多速率模型、多过程限速传质模型,TOSD迁移模型）进行探讨和总结,以为后续更深入的科学研究提供综合性参考依据。     

基于水热效应数值模拟的旱地玉米全膜双垄沟农艺优化

为研究旱地玉米全膜双垄沟垄体结构对其水热效应的影响程度,采用数值模拟方法对垄体结构和保温保水性能之间的关系进行研究。参考现有的全膜双垄沟种床构建农艺要求建立4种垄体模型,分别为T1、T2、T3和T4模型,对其雨水入渗和热平衡过程进行数值模拟,结合模拟结果对玉米全膜双垄沟垄体结构和相应的配套机具进行了优化。入渗模拟结果表明:在相同降雨边界条件下T2模型垄沟内土壤平均含水率最高(含水率为18.0%),其次为T4模型(16.9%)。热平衡模拟结果表明:在相同的温度边界条件下T4模型垄沟内土壤平均温度最高(温度值为23.5℃),T2模型最低(22.8℃),兼顾保温性和保水性2个因素,T4模型为最优模型。在T4模型的基础上对现有的全膜双垄沟垄体结构进行优化,优化后的垄体呈拱型结构,大垄拱顶弧半径为48 cm,大垄宽70 cm,垄高15 cm;小垄拱顶弧半径为22 cm,小垄宽40 cm,垄高20 cm;垄沟为梯形结构,沟底宽8～10 cm,沟底与大垄宽度比约1∶7,与小垄宽度比约1∶4。同时配套的起垄铺膜机具需要安装垄体整形装置,其形状和结构要与优化后的垄体相匹配,配套的直插式穴播机行走轮宽度应小于垄沟沟底宽度(8～10 cm),播种后膜孔半径保持在4～5 cm。     

基于含煤粉的煤层气管道管流数值模拟与分析

煤层气开发过程中,微细的颗粒随气流进入集输管网。颗粒的存在使管流形成气固两相流动,影响管路特性。采用模拟软件针对直管段及水平弯管进行气固两相流数值模拟,对管道系统的特性、操作条件和物料性质等影响气固两相流压力损失的主要因素进行了探讨,对连续相速度和压力分布特性以及颗粒运动轨迹进行了分析,得到气固两相流动的压力场、速度场分布,颗粒在管内的分布情况和运动轨迹,以及不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积分布规律,并结合煤层气现场含尘情况进行了数值模拟分析,结果表明：煤层气管道管流属于低浓度气固两相流,与纯气相单相流相比,颗粒弓J起的单位管长压降增幅低于2％。（图7,表1,参12）