室内悬浮颗粒的数值模拟

应用多流体模型和小滑移模型模拟了一个1000级洁净厂房的流场、温度场和颗粒分布,并与实测数据进行了比较,认为在一定条件下多流体模型比小滑移模型更适合模拟洁净室中稀疏悬浮颗粒。     

三种室内颗粒运动分布模拟方法的比较

用拉格朗日模型和滑移通量模型及将颗粒当作被动运输标量处理的方法对三维通风小室内颗粒的扩散分布进行了数值模拟,并将模拟结果与相关文献中的实验数据进行了对比。结果表明,用拉格朗日模型模拟的结果除了天花板和入口处附近外与实验数据吻合得都较好;用滑移通量模型模拟的结果在靠近天花板附近与实验数据吻合得较好,其他地方的模拟结果比实验数据稍小;将颗粒当作被动运输标量处理的模拟结果在0.3m以下位置与实验数据吻合得较好,而在靠近天花板附近与实验数据差别较大。     

支护岩体滑移安全系数分析

确立了综合考虑滑移层面滑移及滑移面夹层拉裂、屈服的本构模型，针对该模型，确定了按应力安全方式表达的支护岩体整体滑移安全系数，并与按极限平衡理论确立的滑移安全系数进行对比分析。     

V型百叶窗过滤器内部气相压力场与颗粒相浓度场的数值模拟研究

本文采用成熟的湍流和颗粒模型,即基于欧拉系下的k-ε双方程模型和把颗粒相作为连续介质,部分地考虑颗粒相对流体运动影响的无滑移模型,根据这种百叶窗的使用条件设定参数值.模拟出含尘气流穿过它时的过滤特性.计算了V型百叶窗过滤器中气固两相流动,从而揭示了其内部气相压力场的分布与颗粒相浓度场的基本特征.并将模拟结果和试验结果作了初步的比较和误差分析,从而有力地阐明了利用CFD技术在工程设计实施前或产品生产(改造)前预测方案的实际效果与产品性能的可行性.     

基于柱坐标系的油井出砂三维数值模型设计与研究

根据实际储层砂岩的物性和射孔试验特征,从岩土力学的角度基于柱坐标系建立三维颗粒流（PFC^3D）数值模型。综合考虑流体压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,运用几何学方法研究油井出砂过程中的砂岩模型变化。数值计算与理论分析比较可知流体运动效应不可忽略,两者的应力分布曲线相吻合,验证了数值模型的可行性和适用性。另外,外界条件一定时,砂岩模型的应力分布、黏结颗粒性态、颗粒位移和流体对单颗粒作用力结果显示不同的单元划分对数值计算结果的影响不大,说明该数值模型的收敛性和稳定性。由此可见,提出的三维数值模型能较好地反映砂岩出砂过程中的宏细观力学特性,为准确理解砂岩出砂的力学机理提供了重要的研究思路和研究手段。     

悬浮颗粒数值模拟模型改进研究及应用

本文针对洁净室内悬浮颗粒为极稀疏这一重要特点,在综合分析目前模拟气粒两相流研究中所使用的方法和模型模拟流体概念的基础上,采用当地颗粒湍流动能与浓度梯度来模拟颗粒表观密度与颗粒脉动速度的二阶关联项,提出了一个改进的颗粒模型,并应用此模型对一个全顶棚送风下部两侧回风的流场与悬浮颗粒的分布进行了模拟计算。通过比较该模型和目前国内经常使用的浓度模型模拟所得的结果及与运用拉格朗日法跟踪颗粒运动的轨迹结果,发现改进的模型不但在精度方面有明显改进,而且与试验值吻合良好。     

钙质砂的耦合变形机制与本构关系探讨

针对低应力下钙质砂的颗粒破碎现象具有特殊性，分析了围压对钙质土颗粒的破碎的影响，揭示其变形过程的力学机制；然后考虑钙质土的颗粒破碎与滑移两种变形机制的耦合作用，并分别采用损伤模型和边界模型予以描述。理论计算与试验结果吻合较好。     

双剪类流动模型的非圆形颗粒离散元数值验证

双滑移自由转动模型、双剪模型和双滑移转动率（DSR²）模型这3种双剪类模型均是基于运动理论的塑性模型,其关键区别在于转动率参量的选取。采用改进后的NS2D离散元程序,对长短轴比例分别为1.4和1.7的椭圆颗粒试样进行不排水单剪试验以验证上述双剪类模型中转动率参量选取的合理性。数值试验结果表明：①双滑移自由转动模型中的限定条件因未考虑能量消散过程中颗粒转动的影响而过于严格;②双剪模型中转动率参量为主应力方向变化率的假定与数值试验结果差距显著;③DSR²模型中采用平均纯转动率（APR）可很好地预测转动率参量的变化,且该模型可用于砂土非共轴微观机制的研究;④参量APR能考虑剪切过程中颗粒转动对能量耗散的影响,可将离散介质力学和连续介质力学有机结合起来,是运动模型中合理且重要的参量。     

轻钢与EPS混凝土的黏结滑移性能试验研究

为研究轻钢与聚苯颗粒(EPS)混凝土界面黏结滑移的作用机理,制作了20个轻钢EPS混凝土短柱试件进行拉拔试验,研究EPS混凝土强度、钢管埋置长度及保护层厚度对轻钢与EPS混凝土黏结性能的影响.结果表明:轻钢与EPS混凝土的黏结应力要比钢筋与普通混凝土的黏结应力小;峰值黏结应力随EPS混凝土强度和保护层厚度的增加有所提高;钢管埋置长度的变化对峰值黏结应力的影响不明显.基于试验结果,提出了轻钢与EPS混凝土的三段式黏结-滑移本构模型,计算值与试验值基本吻合.     

开采沉陷中的层面滑移三维模型

岩体内部开采沉陷计算的关键是层面的滑移位置及滑移函数。本文根据多层复合板理论，推出了三维条件下，开采沉陷中层面滑移函数和层面滑移位置判断式，获得了平面上最大滑移方向计算式。结合相似材料模型观测结果，验证了所给公式的适用性。     

钢筋混凝土黏结滑移曲线研究与数值模拟

现有具有代表性的黏结滑移曲线可以分为两大类,一类为单一曲线表达式,另一类为多段表达式。不同的单一表达式黏结滑移曲线变化较大,峰值黏结应力和峰值滑移量均有较大差别;多段表达式明确地表达了上升段、峰值滑移段和残余变形段,不同表达式的峰值应力也有所不同。在比较分析的基础上,提出修正黏结滑移曲线,并采用有限元软件对其进行验证,模拟曲线与参考文献试验曲线符合较好,表明模型和数值模拟的可靠性。     

液控调节阀空化与冲蚀仿真模拟与分析

基于液控调节阀的结构特性和流体物性参数,以开度40%为例建立数学模型,并采用Mixture模型和DPM(Discrete Phase Model)模型,对液控调节阀的空化和冲蚀现象进行数值模拟并分析。研究结果表明:当入口压力由4.5 MPa提高到5.5MPa时,阀芯与阀座之间的窄通道内流速变化剧烈,阀芯顶部抛物线段压力下降的区域增大,形成对称小椭圆形空化区域并脱离整个空化区域;当入口颗粒质量浓度一定时,阀芯顶部抛物线段磨损率分布趋势为:随颗粒直径的增大,磨损率先减小、后增大,然后再减小;当入口颗粒直径不变时,磨损率随入口颗粒质量浓度的增大而增大。     

基于索滑移模型的空间索膜结构设计分析

针对空间索膜结构实际应用中会存在索相对薄膜滑移的问题，提出了一种考虑索滑移的索膜组合结构分析模型。利用能量变分原理推导了局部坐标系下空间索单元和膜单元非线性有限元方程，将索和膜单元方程公共项合并得到整体坐标系下索膜组合结构非线性有限元方程。然后将薄膜对索单元节点的拉力分解到垂直于节点相邻两索单元的方向上。根据相邻两索单元张力与摩擦力之间的不等式关系建立了索滑移模型，给出了考虑索滑移的索膜结构非线性有限元方程迭代求解方法。最后将索滑移模型应用到空间索膜结构设计分析中，分析结果表明，索膜间摩擦力的存在会导致索张力不均匀，但在一定程度上可以提高薄膜抵抗外载荷的能力，索膜结构在载荷分析过程中需要考虑摩擦滑移对索膜结构的影响。     

引入流体方程的离散颗粒–连续土体耦合方法研究

为了将只适用于固体的离散颗粒–连续土体耦合方法应用至饱和土体,构建流体与离散颗粒–连续土体的耦合框架,此框架要求流体方程具有边界网格移动能力,并且流体方程分别与离散颗粒和连续土体耦合时具有统一的形式。然后建立新的流体方程组,此流体方程组基于任意拉格朗日–欧拉描述以实现流体边界网格移动控制,并且在离散颗粒和连续土体区域以不同方式提取的流固耦合力可以纳入统一的流体方程进行计算。为了保证流体微分方程有限元离散后的稳定性,基于特征线分离方法对建立的流体方程进行分离分步,然后基于标准伽辽金离散获得其有限元格式。最后通过模拟可液化场地中地下管线地震响应的离心机试验,表明引入流体方程后的离散颗粒–连续土体耦合方法可以有效描述离散颗粒与地下结构的非连续动力接触作用,同时有效降低离散元的模拟规模,并且可以兼顾地下结构移动时流体的边界移动问题。     

悬浮颗粒数值模拟模型改进研究

分析了目前气粒两相流模拟研究中所使用的方法和模型，针对洁净室内悬浮颗粒极为稀疏的特点，提出了一个改进的颗粒模型，该模型中将颗粒相处理为连续介质，采用当地颗粒湍流动能与浓度梯度来模拟颗粒的扩散。用此模型对全顶棚送风下部两侧回风洁净室内悬浮颗粒的分布进行了模拟计算，与浓度模型模拟所得结果比较发现，改进模型不但在精度方面有明显提高，而且与实验值吻合良好。     

钢筋混凝土冻融损伤黏结滑移本构模型及其在构件中的应用

钢筋混凝土(RC)构件在冻融循环作用下易产生黏结性能的退化,以冻融损伤RC构件为对象,研究其纵筋的黏结滑移行为。通过分析冻融作用对混凝土与钢筋界面黏结行为的影响,将黏结性能的退化归因于混凝土强度退化和保护层约束效应退化,并以钢筋混凝土黏结滑移本构和冻融黏结滑移试验结果为基础,建立了适用于冻融损伤混凝土的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验数据,对所提模型的精度和可靠性进行验证。结合所提模型及微元算法进一步得到冻融损伤纵筋滑移模型,采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联的组合方式,将该纵筋滑移模型应用于零长度截面中的钢筋纤维本构,建立了可考虑黏结滑移行为的冻融损伤RC纤维模型。根据6榀冻融损伤RC框架柱拟静力试验结果对该纤维模型的准确性进行验证,并采用仅考虑冻融损伤混凝土强度退化的纤维模型进行辅助验证。结果表明：相比已有黏结滑移本构,所提模型可更为准确地反映冻融损伤混凝土与钢筋界面的黏结滑移行为全过程;相比纤维模型,所提冻融损伤RC纤维模型的标准化滞回力误差和滞回耗能误差分别降低了8.7%和37.0%,且可更为准确地计算冻融损伤RC框架柱的滞回曲线及耗能能力。     

围压对钙质砂变形特征和声发射模式的影响

考虑钙质砂的颗粒破碎与滑移两种变形机制的耦合作用，并分别采用损伤模型和边界面模型予以描述，计算发现，围压增加使声发射活动增强，最后从微观上分析了围压对钙质砂声发射活动规律的影响。     

Ⅰ级洁净手术室动态特性研究

应用高Re数K-ε模型和悬浮颗粒运动小滑移模型模拟了Ⅰ级洁净手术室的流场、温度场和细菌浓度场,比较和分析了动态情况下流场、浓度场与规范要求的静态检测值之间的差别,提出了Ⅰ级洁净手术室的浮游菌动态指标取为10个/m3的建议。     

基于结构面统计模型和应力场的岩体稳定性分析的期望滑移路径方法

介绍了一种根据分区域结构面设计模型以及岩体在荷载作用下的应力场，在指定岩体结构区域内搜索出最可能出现滑移路径的方法。首先论述了分区域结构面统计模型生成时的子区域边界处理技术；然后在Einstein的理论框架下，根据岩体结构实际荷载应力场，给出了计算岩体内局部位置的指定方向上的抗滑储备的公式；随后介绍了滑移路径搜索的具体算法和技巧；最后在对所搜索到的滑移路径进行统计拟合处理的基础上，给出了期望滑移路径及平均偏差在概率意义下的误差估计。     

反复荷载下锈蚀钢筋混凝土构件粘结滑移模型

基于已有反复荷载下的粘结滑移模型,考虑锈蚀因素,建立了反复荷载下锈蚀钢筋混凝土构件粘结滑移模型.该模型考虑了锈蚀条件下粘结滑移的外包络曲线、钢筋与混凝土之间摩擦系数及粘结应力改变系数的变化,得到锈蚀后反复粘结滑移模型.将理论所得粘结滑移模型曲线及粘结退化率与一些近年来的实验数据进行比较,结果吻合较好.