考虑围岩稳定性评价的引水隧洞施工过程仿真系统

根据施工过程中的围岩稳定情况确定出合理的施工进尺并实时可视化评价结构安全状况具有重要的工程意义。首先利用BIM建模软件建立三维基础模型,通过对建模软件进行二次开发并结合系统仿真原理得到引水隧洞施工进度;其次将几何模型转换为数值计算模型并建立进度数据库与引水隧洞数值模型之间的映射关系,通过有限元分析围压系统的安全状况,根据不同进尺下的进度计算及围岩稳定分析结果,合理选择施工进尺;最后基于Python+VB.net混合编程技术编制了引水隧洞施工进度与围岩稳定安全仿真系统。工程应用表明,该系统将隧洞施工进度、支护体系与围岩稳定性进行结合,可为合理制定施工计划及施工现场控制提供可视化技术及数据支持。     

基于正交试验的非对称垂直轴水轮机数值模拟

运用正交试验法开展了具有非对称NACA翼型的垂直轴潮流能水轮机的非定常数值模拟研究,分析弯度、弯度位置、前缘半径、最大厚度位置对叶轮能量提取率的影响。使用极差分析法确定了各因素影响的主次顺序和各尖速比下由最优参数确定的翼型。结果表明:在不同尖速比下,弯度是影响水轮机性能的主导因素,对水轮机能量提取率的贡献率分别为44.7%(尖速比λ=2.25)、53.4%(尖速比λ=2.5)和59.4%(尖速比λ=2.75);次要因素为最大厚度所在位置,其余两个参数对其性能影响较小。针对最优参数确定的翼型进行验证,结果证实具有该翼型的水轮机的动力学性能要好于其他翼型。     

垂直轴风力机两种翼型气动性能比较研究

叶片是风力机最重要的组成部分,在不同的风能资源情况下,翼型的选择对垂直轴风力机气动特性有着重要的影响。文章分别以NACA0018翼型(对称翼型)和NACA4418翼型(非对称翼型)建立3叶片H型垂直轴风力机二维仿真模型。应用数值模拟的研究方法,从功率系数、单个叶片切向力系数等方面比较两种风力机模型在不同叶尖速比下的气动特性,并采用风洞实验数据验证了流场计算的准确性。CFD计算结果表明:在低叶尖速比下,NACA4418翼型风力机气动特性优于NACA0018翼型风力机,适用于低风速区域;在高叶尖速比下,NACA0018翼型风力机气动特性较好,适用于高风速地区。而且在高叶尖速比时,NACA0018翼型在上风区时,切向力系数平均值要高于NACA4418翼型,在下风区时,NACA418翼型切向力系数平均值高。该研究可为小型垂直轴风力机翼型的选择提供参考。     

海洋石油平台冷放空系统设计及模拟分析

海洋石油平台冷放空系统的设计影响平台安全、结构重心以及工程费用。冷放空系统的设计需要根据感受点的位置对冷放空臂长度进行精确的模拟计算,以确保平台人员及设备的本质安全。以海上某无人平台为例,利用PHAST及FLARESIM软件进行冷放空系统模拟分析,根据冷放空泄放中产生的热辐射、噪音及气体扩散对平台产生的影响,选取合适的放空臂长度。     

某型发动机自反馈调节阀动态仿真分析

基于FLUENT软件提供的计算方法和物理模型，利用动网格技术及用户自定义函数（User-define Function，UDF），对发动机预燃室调节阀的自反馈调节过程进行动态数值模拟，并分析阻尼参数对调节效果的影响。结果表明：自反馈机构可实现对不同压力扰动的及时响应，具有稳定流量的效果，改变阻尼参数可对调节响应速度和流量稳定性进行优化，其中摩擦力对调节影响最显著。     

基于PSCAD/EMTDC软件的高压直流输电仿真教学研究

针对“高压直流输电”课程教学过程中,高压直流系统控制原理复杂抽象,直观上难以理解的特点,本文通过运用PSCAD/EMTDC仿真软件,基于CIGRE HVDC标准测试模型,对高压直流输电系统在整流侧和逆变侧交流系统分别发生故障时的运行特性进行仿真测试。教学实践表明,PSCAD/EMTDC软件的应用加强了学生对理论知识的理解,激发和培养了学生的学习兴趣和动手实践能力,有效地提升了教学效果。     

分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验设计与实现

针对难以开展分布式发电、微电网规划设计、运行控制等物理实验的难题,基于虚拟仿真3D技术构建了海岛和工业园区微电网场景,设计了实例认知、仿真实验、综合设计三层次五模块实验教学方案。通过该虚拟仿真实验,有助于学生掌握微电网规划设计、能量管理、参数设计等原理与方法,全面培养学生分析解决问题能力和研究创新能力。     

基于现场监测与数值模拟的浅层采空区稳定性分析

隐患采空区是目前影响露天开采矿山安全生产的主要危害源之一。随着台阶开采的不断剥离,露天开采境界内各台阶与地下空区群的隔离层厚度越来越薄,随时有可能发生采空区顶板坍塌事故。考虑到露天矿采空区地质赋存条件和围岩稳固性等特征,以弓长岭露天铁矿浅层采空区为工程背景,运用现场监测和数值模拟相结合的手段综合分析了浅层采空区的稳定性。将液体静力水准地表沉降监测系统的监测数据与FLAC数值模拟结果对比,调整蠕变参数使得数值模拟的蠕变速率与现场监测结果一致,而后据此进行未来结果的预测。最终根据地表沉降数据确定的蠕变参数取值为A=1.0×10^-12、m=1.75、n=0.35。研究表明:静力水准测点地表最大沉降位移为-9.8 mm,蠕变计算结果顶板最大垂直位移约20.4 mm,应力最大值约25 MPa,综合分析显示该采空区较稳定。上述研究提供了一种基于采空区现场监测数据的数值模拟蠕变分析方法,可为类似矿山采空区稳定性分析提供借鉴。     

陕北沙漠区浅埋厚煤层开采潜水位及生态响应

煤炭开采造成上覆岩层破裂、移动，破坏了矿区含（隔）水层结构，改变了地表水及地下水循环演化状态，对浅表层生态环境造成严重影响，引发一系列环境地质问题。为深入研究沙漠地区厚煤层开采给潜水位及生态环境造成的影响，以毛乌素沙漠金鸡滩矿为例，对水文地质条件进行了研究，采用数值模拟的方法，模拟了沙漠区厚煤层开采潜水位的变化，并通过采动潜水位监测数据验证了预测结果。调查分析了研究区及周边地表生态环境现状，预测采后潜水位基本满足植物生长需求，对生态环境影响不大。     

颗粒负荷对小型旋风器性能影响的模拟分析

为探究颗粒负荷对小型旋风器内气固两相流动的影响，基于雷诺应力模型（RSM）和欧拉-欧拉方法的混合流模型（Mixture）进行气体-颗粒、颗粒-颗粒的相间耦合计算。采用粒径为0.5～5μm的颗粒组在40L/min、60L/min和80L/min的入口流量下模拟0~3kg/m³的5种不同颗粒浓度工况，通过对比旋风器内纯气相流场和颗粒负荷流场的不同，研究了颗粒的存在对流场的影响；探究了入口流量和浓度变化对旋风器内分离效率和压降特性的影响。基于模型有效性验证的数值模拟结果表明：较高颗粒浓度负荷使旋风器内的气相流场发生显著变化。随着入口流量的增大，旋风器的分离效率先增大后减小，压降呈非线性增大。随着颗粒浓度的增大，旋风器的分离效率逐渐增大，压降先减小后增大。