化工厂火灾-泄漏耦合作用下氯气扩散的数值模拟

为研究化工厂火灾和有毒气体耦合作用下的气体扩散规律,采用FDS软件分别对某化工厂氯气泄漏、火灾和火灾-泄漏耦合条件下的氯气泄漏扩散进行了数值模拟,研究了火源功率、氯气泄漏时间等参数对环境温度和氯气浓度分布的影响规律。结果表明:化工厂氯气泄漏条件下,氯气主要在风的作用下沿着地面快速向下风向扩散;火灾条件下,厂房内的温度主要是以火源为中心随着距离的增加逐渐降低;而火灾-泄漏耦合条件下,氯气的泄漏扩散和火灾温度场都会发生显著的变化,一方面火灾产生的高温和热气流会使一部分原本沿着地面扩散的氯气在火源上风向附近向上扩散,同时下风口的火灾对氯气的扩散具有一定的阻隔作用,会减缓氯气向出口处扩散,另一方面泄漏出来的氯气会吸收空气中一部分热量从而降低泄漏口附近的温度。该研究结果可为化工厂危险区域的划分及事故救援提供参考。     

降雨入渗下残坡积土边坡的稳定性模拟研究

针对杭兰高速公路受降雨影响显著的非饱和残坡积土边坡,考虑降雨入渗的影响,通过对非饱和土水力特征参数的试验研究,用精度较高的Van Genuchten公式拟合土-水特征曲线,得出了非饱和渗透函数的特征参数;在此基础上,将饱和-非饱和非稳定渗流分析与有限元强度折减法相结合,进行了降雨入渗渗流场与应力场的耦合分析,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,并将计算所得到的暂态孔隙水压力用于考虑基质吸力影响的边坡稳定系数的计算;最后根据研究区的降雨气象资料,探讨了降雨强度、降雨持时对残坡积土边坡渗流场分布、发展和稳定性的影响。该研究可为滑坡地质灾害的预防提供依据。     

高速铁路桩网结构路基沉降变形数值模拟分析

本文以武广高速铁路乐昌段路基工程为依托,利用有限差分软件FLAC3D建立了数值模型,构造出作用于路基表面的列车荷载函数,并对该路基工程桩土应力分布、桩土沉降特征及路堤等沉面与桩间距、桩径等参数的关系进行了数值模拟计算与分析.结果表明:在桩体打穿软土层的情况下,桩土应力比主要由桩间距决定,且桩间距越大,桩土应力比也越大;桩间距越大,桩土差异沉降也越大;等沉面的高度约为桩间距的1.5～1.7倍.该研究可为高速铁路桩网结构路基的设计提供参考.     

无粘性土中抗滑桩桩间土拱形成机理分析

抗滑桩是防治滑坡灾害非常有效的工程措施,但工程实践中往往由于其设置的不合理使其并没有发挥应有的工程效益.本文从理论和数值两方面对无粘性土中抗滑桩桩间土拱形成机理进行分析,得出只要抗滑桩设置合理,在桩间就会形成土拱效应.在工程实践中,无粘性土中抗滑桩桩间土拱是以小主应力拱的形态存在的,要想形成稳定的土拱,桩前土体需要提供足够大的抗滑力.     

基于有限元数值模拟的碎石土滑坡变形研究

碎石土滑坡主要由降雨触发滑动而产生破坏,在多雨的山区较为常见。选择皖南山区典型碎石土滑坡——皂汰滑坡为研究对象,通过实地查勘,对其地质环境条件、结构特征和坡体稳定性进行了分析,并在此基础上,利用Geostudio软件建立有限元数值模型,对皂汰滑坡的变形特征和形成机理进行了数值模拟研究。结果表明:皂汰滑坡的变形可分为碎石土堆积形成、冲沟切割及古滑坡形成和松散堆积体进一步蠕动变形三个阶段,数值模拟计算结果较好地印证了滑坡稳定性的调查结果和解析法判断。     

板料成形中的有限元数值模拟技术

综述了板料成形中有限元数值模拟技术的发展及我国目前板料成形数值模拟技术的研究和应用水平.论述了美、日等发达国家在汽车覆盖件模拟方面取得的进展,指出了今后的研究方向.     

软土基坑采用双排桩-锚索复合支护结构的工作性状测试与模拟

在分析双排桩工作机理的基础上,通过现场测试获取了悬臂双排桩和带锚双排桩在不同深度处的水平位移,为进一步了解连梁刚度和排距对双排桩支护结构的影响效果,采用PLAXIS有限元软件对双排桩支护结构的性能进行了数值模拟与分析。结果表明:双排桩支护结构能有效地控制基坑侧向变形,通过锚索能够进一步减小双排支护桩的水平位移;提高桩顶连梁的高度可以减小前、后排桩的水平位移,但当连梁高度增加到一定程度后对桩身水平位移的限制作用不再明显增加;双排桩之间排距的变化直接影响桩体水平位移,且存在位移控制效果最优的排距。     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

数值模拟锻造成形的关键技术及应用

介绍了锻造成形数值模拟中的刚(粘)塑性有限元法的基本理论,对模具型腔信息描述、网格划分、边界条件处理等数值模拟中的关键技术做了全面系统的总结,分析比较了处理上述问题的各种方法。并通过实例介绍了应用模拟中的关键技术解决实际锻造问题的情况。     

板材成形模拟的研究和应用

介绍了板材成形数值模拟技术的研究和应用在国内外发展的概况 ,并从基本算法、单元模型和网格划分、材料模型、接触摩擦、起皱问题、破裂问题和回弹计算等方面介绍了弹塑性有限元的基本原理、关键技术和主要难点 ,结合在工厂实际生产中的使用情况和存在的问题 ,展望了板材数值模拟技术今后的发展方向     

飞机结构腐蚀数值仿真模拟的研究进展

系统介绍了飞机结构腐蚀数值仿真模拟中应用较为广泛的元胞自动机方法、有限元方法、边界元方法,尤其是它们在点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀仿真的研究现状,并对各自方法的优点和缺点与适用的范围进行了阐述,以期对该领域的研究者提供一定的导向作用。     

基于动力学仿真的激光器平台稳定性设计改进

目的评估某光学平台初始设计方案在随机振动条件下的稳定性是否满足设计指标,并提出设计改进方案。方法基于随机振动条件下结构相对位移的理论研究,建立动态载荷下结构相对变形的计算方法,并采用有限元数值仿真对光学平台的镜面转角响应进行分析。结果对初始方案的数值模拟结果表明,不满足镜面角位移小于10μrad的指标要求,主要是因为结构的整体鼓曲模态被激发,并提出了通过增加螺栓连接改变结构对动力学特性的改进思路,目的在于通过提高结构的刚度,以提高安装平台的平整性。结论对改进方案进行数值仿真表明,通过增加基础底部对螺栓连接,有效提高了安装平台在随机载荷下的平整性,并使得安装平台角位移响应大幅下降,为3.4μrad,满足了设计要求。     

三维有限元模拟中的网格重划

详细论述了网格重划技术的判断准则、新旧网格之间场量传递等 ,提出了两种进行包含测试的新方法交点判断法和矢量判断法 ,并成功地应用于新旧网格之间三维场量的传递。实例应用验证了该方法的正确性和有效性。     

摩托车油箱冲压成形数值模拟分析

应用PAM STAMP软件对摩托车油箱的拉延成形过程进行了详尽的有限元模拟分析 ,通过对模拟分析和实际冲压结果的比较 ,验证了摩托车油箱拉延成形模拟分析建模的合理性和模拟结果的准确性。并简要分析了模拟结果和实际冲压结果产生差异的原因。结果表明 ,采用PAM STAMP数值模拟软件可准确分析摩托车油箱的冲压成形过程。     

热电偶丝材加工质量控制研究

结合实例总结并分析了铂铑测温丝材加工中，影响产品质量的主要因素为熔炼时的杂质元素及成分偏析，加工过程中配模不合理、模具失效、设备失效等。最后提出了配合ISO9000质量体系认证,从技术和管理方面的质量解决方案。     

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。     

航天器结构声振耦合问题的有限元-边界元方法数值仿真研究

针对高超声速、结构轻量化带来的航天器复杂结构声振耦合动力学环境难以精准预示问题,提出一种基于有限元-边界元(FEM-BEM)方法的声振耦合问题数值仿真方法。分析国内外求解声振耦合问题的主要数值仿真方法,从影响航天器性能设计的低中频声振耦合动力学特性入手,采用有限元-边界元方法,以航天器典型结构截锥壳为研究对象,开展混响噪声作用下的声振耦合研究。建立了声振耦合模型,获得了主体结构、主要支撑结构及设备的声振耦合响应。提出的数值仿真方法和仿真分析过程,为航天器声振耦合分析提供了理论基础和仿真手段。     

生物滤池工艺的数值模拟与运行优化

以筼筜污水处理厂生物滤池工艺(DNBF+BAF)为研究对象,应用Bio Win软件,构建该工艺的Bio Win模型,基于2013年9月和10月的实际运行数据,结合两种灵敏度分析方法,对Bio Win模型进行校正.结果表明,校正模型可对DNBF+BAF工艺进行有效模拟,且对该工艺的Bio Win模拟结果影响最为显著的3类参数为:与生物膜有关的参数、与异养菌(OHOs)有关的参数和曝气参数.然后应用校正模型模拟该工艺在不同工况条件下的运行结果,对其进行工艺优化.结果表明:1一级B排放标准的最佳运行条件为:回流比=50%,取消甲醇投加,此时进水C/N=4.43;2一级A排放标准的最佳运行条件为:回流比=50%,投加甲醇后的进水COD=155 mg·L-1,此时进水C/N=5.10.     

板材激光弯曲成形数值模拟的研究现状及展望

板材的激光弯曲成形是一种利用高能激光束扫描金属板材表面产生非均匀分布的热应力 ,从而使板材发生塑性变形的金属板材柔性成形新工艺。数值模拟已逐渐成为板材激光弯曲成形研究中的热点内容。综述了近年来国内外对激光弯曲成形过程的温度场及变形场进行数值模拟的研究现状 ,并对其应用范围和发展前景作了展望