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研究瓦斯爆燃火焰淬熄规律是开发防爆抑爆技术的基础。为有效抑制井下爆燃事故,探究瓦斯爆燃火焰在微细孔道内部的发展规律,以波纹型阻火器为研究对象,采用大涡模拟耦合有限速率/涡耗散模型的方法对波纹型阻火器阻火单元内甲烷/空气预混火焰的淬熄过程进行三维模拟。研究基于阻火单元内部温度和化学反应速率的瞬态特征,分析了火焰淬熄机理以及入口火焰速度和壁面温度对淬熄过程的影响。结果表明,火焰在波纹型阻火器内的传播受入口处火焰和内部燃烧化学反应的共同影响;火焰速度和内部燃烧化学反应速率都随着火焰传播距离的增长逐渐降低,但内部燃烧化学反应对火焰传播的影响逐渐占据主导。阻火器壁面对燃烧化学反应有重要影响,减小燃烧化学反应区域有利于火焰的淬熄。火焰速度和燃烧化学反应速率间存在相互促进关系。入口火焰速度越大,淬熄距离越远;随着入口火焰速度增大,影响逐渐减小,火焰淬熄距离增速减小。壁面温度的改变对化学反应速率影响较小;提高壁面温度将阻碍壁面散热,使熄灭层厚度减小。壁面温度越高,火焰淬熄距离越远;入口火焰速度越大,淬熄距离增长越明显。当壁面温度足够大时,火焰将穿过阻火器,造成阻火器失效。 相似文献
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稳定是单层柱面网壳结构分析与设计中的关键因素。从节点构形度的视角,考虑外在因素中与稳定问题直接相关的核心部分,定义了能全面反映结构静力稳定特性的节点构形度相对变化梯度(gra_r),其最小值(gra_r_(min))与稳定承载力直接相关。gra_r能定量地衡量结构丧失稳定的趋势,揭示网壳结构失稳机理。在此基础上,进一步提出了单层柱面网壳稳定优化设计方法。稳定优化模型以gra_rmin最大化为优化目标,离散的杆件截面为优化变量,考虑规范规定的各项设计约束条件,在给定用钢量的前提下,提高结构稳定承载力。两个实际工程算例验证了单层柱面网壳稳定优化设计方法的有效性。 相似文献
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经典构形易损性理论基于结构初始构形度,无法考虑荷载、约束等外在因素,但网壳结构的稳定性却与上述因素密切相关。在经典构形度的基础上,该文创新地引入几何刚度矩阵,提出了可以考虑荷载条件、几何非线性及约束的节点构形度计算方法。在此基础上,分析引入几何刚度矩阵前后节点构形度的变化梯度,识别了球壳结构的最不利稳定荷载模式并揭示了失稳机理。最不利稳定荷载模式具有构形度变化梯度显著、稳定承载力最低的特征。对于球壳结构,顶点集中荷载为最不利荷载模式。点失稳、局部失稳以及整体失稳模态均与构形度变化梯度相联系。当受荷点及其周边节点构形度显著退化时,结构发生点失稳破坏,对应顶点集中荷载模式;当部分节点区域构形度明显退化时,结构呈现局部失稳的模态,对应半跨均布荷载模式;当所有节点构形度发生同等程度的退化时,结构发生整体失稳,对应满跨均布荷载模式。 相似文献
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单层网格结构中的节点不仅须传递轴力，也须传递两个方向上的弯矩。因此，单层网格结构中的节点为受力复杂的刚性节点，应具有合理的结构形式和良好的力学性能。同时，单层网格结构节点连接复杂、高空施工难度大，节点与杆件应有可靠、方便、通用的连接方式。该文提出了单层网格结构刚性节点优化设计方法:通过构造设计节点端，实现节点与杆件的连接；通过对受力复杂的节点核进行拓扑优化，开发高效的受力节点形式。在优化模型中，通过与外荷载无关的自平衡力系表示节点弯曲刚度，使得优化后的节点在任意方向上均有良好的弯矩传递能力。为避免拓扑优化中将力直接施加在设计域而导致的应力奇异问题及节点形式受限的缺点，通过施加加速度场，以体积惯性力等效集中荷载，降低了优化结果对边界条件的敏感性，获得了稳定、可靠的优化结果，解决了刚性节点拓扑优化中的关键技术难点。并以一个实际结构中的节点为例进行优化设计。通过分析节点端连接性能、力学性能以及与传统节点进行对比，验证了将拓扑优化和构造设计相结合的刚性节点优化设计方法。 相似文献
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通过掺剑麻纤维、聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土的快速碳化试验,研究了不同纤维对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响。试验结果表明,随着碳化时间的增加,碳化深度逐渐增加;相同碳化时间内,掺聚丙烯纤维、剑麻纤维试块的抗碳化性能优于空白试样,抗碳化性最优的是掺聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土。 相似文献
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