深埋软硬互层隧道围岩开挖稳定性研究

文章以拟建某隧道为例,就硬软互层隧道围岩开挖稳定性开展有限元计算研究,重点对不同岩层倾角隧道开挖围岩的稳定性和破坏模式进行分析评价。结果表明:(1)岩层倾角存在界限值,硬-软互层组合隧道为40°,小于或大于该值稳定安全系数均减小,10°～75°区间内稳定安全系数变化幅度最高达16%。(2)强度折减条件下,围岩破坏模式随着倾角变化略有不同,主要破坏模式为滑移引发条件下的滑移与层裂共同破坏。本项研究对促进该隧道的顺利建设有着显著的理论意义和重大的工程价值。     

回采工作面对底板岩层应力影响程度的数值模拟与分析

在现场观测的基础上,运用FLAC3D数值模拟软件,依据钻孔柱状图和采掘应力影响范围建立相应的几何模型,通过对济二煤矿93上01工作面开采后煤体与采空区下方应力分布情况的数值模拟,并对模拟结果进行理论分析,较准确的掌握了回采工作面的应力分布规律,为冲击地压显现防治提供理论支持,以便制定相应的防冲措施。     

高速列车通过隧道时压力波的数值模拟

基于三维瞬态可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和κ-ε两方程湍流模型,采用包括滑移网格技术的计算流体力学方法,根据列车及隧道观测点采集的压力数据对高速列车进入隧道时隧道表面以及车体表面压力变化规律进行了分析,计算了不同速度下（200、300、380和500km/h）的压力波幅值,得出了速度与压力大小的数值关系,并初步研究了列车通过隧道时列车所受的气动力变化规律。计算结果表明列车通过隧道过程中受到较大的侧向力,隧道表面压力变化幅值和车体表面压力变化幅值是列车速度的二次方函数。     

包装容器内粉体的振动密实过程分析与数值模拟

研究振动对粉体包装容器内粉体密实的影响。基于离散单元的理论知识,对粉体在不同振幅和频率下的振动密实过程进行仿真。对不同振幅和频率影响下,颗粒X方向上的速度进行分析。在其他条件一定的情况下,随着振幅和频率的增加,颗粒X方向上的速度波动变大,且振幅对颗粒速度波动的影响不显著。这说明基于离散元法的数值模拟可使粉体的振动密实过程清晰可见,振动参数的分析对粉体包装工艺的改进提供了有意义的依据。     

轧辊堆焊修复残余应力沿径向分布的有限元分析

本文通过运用大型通用有限元分析软件对轧辊堆焊进行了数值模拟分析,研究从轧辊表面到体芯沿径向的焊接残余应力应变的分布规律。分析过程中采用分析软件的APDL语言编写程序,应用JMatPro软件模拟计算并获得焊接材料的热物理性能参数;运用"生死"单元技术,通过控制单元的"死亡"、"激活"解决对焊缝金属填充过程的模拟,实现焊接热源移动加载的动态过程,计算所得到的应力分布符合不考虑组织相变应力的影响情况下的应力分布。     

断层与隧道相对距离对矩形隧道围岩稳定性的影响

基于吉莲高速永莲隧道工程,运用有限元的基本原理,对断层所在区域隧道围岩的应力应变状态进行数值模拟和分析,并深度讨论断层与隧道的相对距离以及断层的倾角对矩形隧道围岩稳定性的影响,分析总结断层附近隧道开挖矩形围岩应力的变化趋势、隧道沉降的大小、围岩破坏过程的相关规律,为以后类似工程提供理论参考。     

压电喷墨印刷中液滴形成过程的数值模拟

采用数值模拟方法,以水为模拟对象研究了液滴的形成与下落过程。在分析了压电喷墨理论的基础上建立了数值模型,然后对模拟结果,即液滴整个运动过程的几个阶段进行了分析。结果表明数值模拟对研究液滴形成与下落具有很好的适用性,能够为预测喷墨印刷质量提供一个很好的依据。     

不同断面隧道开挖对地层及建筑物影响的数值分析

运用数值模拟软件MIDAS对不同形状(平顶直墙形、马蹄形、圆形)隧道开挖引起的地层及邻近建筑物的稳定性进行研究,对3种施工断面形状进行优选,结果显示:圆形隧道开挖引起地面沉降影响最小,其次是马蹄形隧道,最后为平顶直墙形隧道;圆形隧道开挖引起的沉降槽宽度和深度较其他形状要小;控制沉降及保证建筑结构的沉降从优至劣依次为圆形>马蹄形>平顶直墙形。     

土豆对流干燥过程中温度场的数值模拟

根据土豆切样在对流干燥过程中发生的物理变化,基于费克第二扩散定律和傅立叶定律,建立了对流干燥系统传质传热过程的数学模型以及几何物理模型,并利用有限元数值模拟方法对干燥过程中土豆切样内部的瞬态温度场及其影响因素进行了仿真预测。最后,设计并采用对流干燥实验对数值模拟得到的代表性结果进行了验证,结果表明实验值与模拟值在趋势上表现了较好的一致性。     

水平井连通水溶开采过程中流场的数值模拟

针对开采层状盐矿矿床中单层的有用矿物,某盐矿采用水平井连通水溶开采法对该矿层进行开采。盐矿实际的开采工艺中,由于注水端和出水端侧溶速度的不同导致注水端和出水端侧向尺寸的差异,可采用间歇式调井的方法来保障水平腔体的均衡发展。采用Fluent数值模拟法,模拟该盐矿水平溶腔不同阶段在不同的注水量溶腔内流场的分布规律,得到不同情况下水平溶腔靠近边界处的流速,对于水平溶腔的不同发展阶段,存在一个理想的注水量,使得盐矿床能高效的溶采。     

基于CFD的淀粉分离旋流器数值模拟

水力旋流器是淀粉分离的关键设备,应用CFD软件中雷诺应力模型描述湍流,并采用简化的多相流模型对旋流器进行数值模拟.得到旋流器流场的速度场、压力场以及淀粉颗粒的体积比分布,通过对所得结果分析,发现模拟结果基本符合旋流器的运行规律,这就为淀粉分离水力旋流器的优化设计和结构改进提供了新的研究方法和手段.     

木薯块根拔起的最大应力数值模拟及试验

为了探明木薯拔起时块根最大应力的影响规律和确定块根不被拔断的允许最大拔起力,论文采用 FEM(finite element method)和 SPH(smoothed particle hydrodynamics)的耦合方法及二次回归旋转设计方法,通过构建土壤 -块根 -茎秆系统的数值模拟计算模型,进行木薯块根拔起数值模拟试验,测定各因素组合条件下的块根最大拔起力和块根最大应力,建立块根最大应力与拔起速度、块根的大小、长短和生长深度及土壤的软硬程度的多因素耦合数学模型,研究了各影响因素及交互作用对块根最大应力的影响规律,同时,通过块根最大拔起力和块根最大应力的散点图,研究了块根最大拔起力和块根最大应力的相关性,确定了块根不被拔断的允许最大拔起力,且 2014年 12月底在广西武鸣县某木薯种植地,采用随机抽样方法,进行了木薯块根最大拔起力和块根拔断率的田间试验和统计分析,对块根不被拔断的允许最大拔起力进行了验证,最大拔起力小于 0.98 kN时,块根拔断率为 2.5%。结果表明,块根最大应力与各影响因素的多因素耦合数学模型的 F检验在 0.000 1水平上显著,精度较高,可用于块根最大应力的影响分析;块根最大应力随拔起速度的增大呈先增大,后减小的变化,随生长深度、块根长度和土壤硬度的增大而增大,随块根直径的增大而减小;块根最大应力与最大拔起力相关性不强,块根允许最大拔起力约为 0.98 kN。     

断层处煤层冲击地压危险性数值模拟

为有效准确的预测矿煤层冲击地压危险性,采用有限元软件ANSYS对断层处煤层的冲击性进行模拟,分析断层对煤岩应力大小及其分布的影响规律,研究得出:断层对煤岩应力分布有较大影响,即断层附近应力梯度较大,煤岩应力集中位置主要出现在断层与煤层相交处附近;在断层附近的煤层即使无冲击倾向性,煤层也可能存在较强的冲击危险性。研究结果对相似煤层冲击地压的预测有借鉴作用。     

大型钢锭加热过程数值模拟与验证

对一重量为44t的大型钢锭的锻前加热过程进行数值模拟分析。介绍钢锭的结构尺寸和材料的热物性参数,以及数值模拟所需的边界条件,模拟得到加热过程中钢锭的升温曲线。在加热过程中对钢锭内部温度进行测量,结果表明模拟结果与实测结果基本吻合。     

食品真空贮藏过程中温度变化的数值模拟与有限元分析

食品真空贮藏过程是复杂的传热传质过程，该过程涉及到扩散、传热、传质等机理。在能量守衡基础上建立数学模型，通过数值求解得到不同真空压力下食品温度随时间的变化曲线，并通过有限元分析，与数值模拟的结果进行对比分析，为下一步的实验验证及食品冷冻冷藏工程的实践提供理论依据。     

卷烟阴燃过程的数值模拟

为了描述卷烟阴燃过程的二维数学模型,用Fluent软件模拟了卷烟的阴燃过程,包括卷烟燃烧过程中发生的水分蒸发反应,烟草热解和氧化反应,以及质量传递、能量传递和动量传递。分析了不同时刻温度分布,烟气中氧气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的浓度分布,并将模拟得到的卷烟阴燃线性燃烧速度(LBR)和最高阴燃温度值与实验值进行对比,其中实验测得的LBR为0.38 cm/min,而模拟值为0.44cm/min,最高温度的实验值和模拟值均在900~1000 K之间,说明模拟值与实验值基本相符。     

超声波辅助提取过程中声场的数值模拟研究

本研究建立了超声波辅助提取过程的多物理场耦合模型,将超声提取设备在一定功率不同频率下的声场分布可视化。探索不同超声频率和换能器布阵方式对声场均匀性的影响;通过比较不同频率大豆蛋白的提取率验证仿真模型的可靠性。仿真结果表明:圆筒状五频超声设备可以通过调频改善声场的均匀性,但绝对声压会随之减小;筛选出低频20 kHz及共振频率28 kHz、35 kHz处易发生空化效应,预测提取的效果较好。实验结果表明:超声处理能显著提高大豆蛋白的提取率(p0.05)且随着频率的升高效果逐渐减弱;相同条件下,20 kHz、28 kHz及35 kHz超声处理蛋白的提取率比传统碱提分别提高了28.75%、26.78%及18.28%。本研究提出工业生产中换能器矩形布阵并在共振频率处进行提取的作用效果较好。数值模拟降低了试验成本,为频率筛选、工艺优化和设备改进提供了一种新方法。     

纸页干燥过程的数值模拟与参数分析

根据多孔介质干燥过程中的传热传质理论，结合纸机工作特点，建立了纸页的干燥过程物理模型和数学模型。采用数值分析方法，计算了纸页在干燥过程中的含湿量、温度、纸页内气相压力等参数的动态变化，分析了过程参数对干燥过程的影响。计算结果与实测结果比较，表现出良好的一致性。     

馒头变温速冻过程的数值模拟研究

采用Fluent软件对馒头的速冻过程进行数值模拟,建立了数学模型,并进行实验验证,结果显示模拟值与实验值吻合较好,冻结时间的相对误差为3.35%。为面食品在变温平面网带食品速冻机内的应用提供了参考。