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Analytical and numerical solutions for shear mechanical behaviors of structural plane
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作者 何忠明 熊喆怡 +1 位作者 胡庆国 杨明 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第7期2944-2949,共6页
The original descriptive model of shear stress and shear displacement only reflects the stress deformation characteristics of plastic structural plane.The index model was revised and piecewise index model was built to... The original descriptive model of shear stress and shear displacement only reflects the stress deformation characteristics of plastic structural plane.The index model was revised and piecewise index model was built to describe the stress deformation characteristics of plastic structural plane and brittle structural plane.The relation of stress and strain to the failure mode of structural plane considering the effect of its shape was investigated,and a model which could reflect the relation between undulate angle and shear strength was built.The result indicates that structural plane presents nonlinear characteristics,specifically,the value of undulate angle,as well as corresponding shear strength,becomes larger as the normal stress decreases. 展开更多
关键词 structural plane shear mechanical behavior model failure mode nonlinear characteristics numerical analysis
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地质建模和数值模拟在煤层气微幅构造控藏控产中的实践 被引量:1
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作者 李勇 李军辉 +2 位作者 李永臣 刘光峰 张远 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期54-67,共14页
煤层气藏精细描述、地质建模及数值模拟对煤层气开发方案的制定至关重要。为了进一步优化资源储量利用和提高采收效率,加快煤层气田产能建设,以鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发超过10年的31.08 km^(2)开发单元为研究对象,结合静态地质资料... 煤层气藏精细描述、地质建模及数值模拟对煤层气开发方案的制定至关重要。为了进一步优化资源储量利用和提高采收效率,加快煤层气田产能建设,以鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发超过10年的31.08 km^(2)开发单元为研究对象,结合静态地质资料和动态生产数据,对煤层气进行了三维地质建模和数值模拟,系统揭示了煤储层分布特征,明确了煤层气储量动用情况,提出微幅构造对煤层气剩余资源的开发策略。研究结果表明:(1)将3、4+5、6、7、8和9号共6套煤层划分为12个小层,实现了0.5 m厚度煤层垂向网格控制,有效区分了厚煤层垂向含气量等属性变化;(2)结合地质模型和气井开发效果,提出了正向高部位、正向低部位、平缓斜坡区和负向低部位共4种微幅构造控制的煤层气富集模式,对应不同的产气、产水和井底流压变化曲线;(3)在数值模型基础上进行产气历史拟合,研究区煤层气总体采出程度为14.7%,抽样上述4种微幅构造下的井组(平均6~7口井),其平均采出程度依次为32.5%、6.8%、7.4%和4.9%,显示不同构造区域产气效果差异显著。结论认为:(1)在高剩余煤层气含量区进行井网加密和低效井治理,针对3、6和7号未动用煤层合层开发,是实现该区煤层气持续稳产高产的关键;(2)在未来煤层气勘探开发中,应关注微幅构造约束的不同气井开发表现差异,优选甜点区段,提高煤层气开发经济效益。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 煤层气开发 精细描述 地质建模 数值模拟 微幅构造 成藏模式
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深部高温巷道功能梯度隔热支护结构研究
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作者 张建俊 孙源骏 +5 位作者 郭良银 孙闯 费鸿禄 金淳哲 王猛 周琳力 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第4期789-803,共15页
针对传统隔热材料在治理深部矿井高温热害问题时存在的强度低和支护效果差等缺陷,采用改性陶粒和纤维提升隔热混凝土材料强度,并基于功能梯度理论优化混凝土结构形式,构建功能梯度隔热支护结构,结合工程实际开展相似模型试验和数值模拟... 针对传统隔热材料在治理深部矿井高温热害问题时存在的强度低和支护效果差等缺陷,采用改性陶粒和纤维提升隔热混凝土材料强度,并基于功能梯度理论优化混凝土结构形式,构建功能梯度隔热支护结构,结合工程实际开展相似模型试验和数值模拟,分析隔热支护效果。研究结果表明:构建的“支护层+隔热层”功能梯度结构,可有效控制围岩变形和阻隔围岩散热,相比普通混凝土结构,围岩散热减少量提升了28.74%;随着隔热层厚度的增加,围岩调热圈半径缩小,当隔热层厚度为50 mm时达到阈值,围岩散热减小量提升了30.26%,与模型试验结果一致;隔热支护结构下,围岩应力状态和巷道塑性区形态较普通混凝土结构均无明显变化,仍为类圆形塑性区,支护效果良好;通过功效系数法综合分析围岩散热、围岩应力及巷道变形情况,确定支护层厚度为50 mm、隔热层厚度为50 mm时隔热支护综合效果最佳。 展开更多
关键词 功能梯度 隔热支护结构 隔热效果 围岩温度场 模型试验 数值模拟
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新型装配式钢结构便梁支墩的力学性能
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作者 朱兆斌 《铁道建筑》 北大核心 2025年第5期82-88,共7页
对金温客货共线铁路(金华—温州)下穿涵洞顶推施工时的传统混凝土结构铁路通用便梁支墩进行设计和优化,提出一种新型装配式钢结构便梁支墩结构。基于相似理论,设计制作了新型装配式钢结构便梁支墩1∶4缩尺结构模型试件并进行静力加载试... 对金温客货共线铁路(金华—温州)下穿涵洞顶推施工时的传统混凝土结构铁路通用便梁支墩进行设计和优化,提出一种新型装配式钢结构便梁支墩结构。基于相似理论,设计制作了新型装配式钢结构便梁支墩1∶4缩尺结构模型试件并进行静力加载试验。基于ABAQUS有限元软件,构建新型装配化钢构件桥墩的非线性有限元仿真模型,并通过对比模拟输出与试验数据进行评估与分析。结果表明:结构整体稳定性好,母板连接处出现剪切破坏,须进行加强;栓接节点处的传力机理表现出了明显的层次性和局部集中性,底部和腹板中性轴以下的螺栓孔对结构的承载能力起主导作用;试验加载过程中,结构母板螺栓孔发生局部冲切,其应力水平接近Q345的屈服强度。 展开更多
关键词 钢结构 客货共线铁路 模型试验 数值模拟 便梁支墩 装配式
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构造混杂岩带软弱基座型滑坡形成机制研究——以白格滑坡为例
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作者 赵建军 潘浩楠 +1 位作者 贺建先 史彦兵 《人民长江》 北大核心 2025年第9期20-32,共13页
中国青藏高原东缘广泛分布构造混杂岩带,常形成软弱基座型斜坡,其在内外动力作用下极易失稳,制约梯级水电开发和交通廊道等国家重大工程的实施。开展构造混杂岩带软弱基座型滑坡形成机制研究是防灾减灾的关键,具有重要的理论价值和现实... 中国青藏高原东缘广泛分布构造混杂岩带,常形成软弱基座型斜坡,其在内外动力作用下极易失稳,制约梯级水电开发和交通廊道等国家重大工程的实施。开展构造混杂岩带软弱基座型滑坡形成机制研究是防灾减灾的关键,具有重要的理论价值和现实意义。以白格滑坡为研究对象,通过细致的野外调查、大型土工离心机物理模拟和数值模拟等手段,开展构造混杂岩带软弱基座型滑坡形成机制研究。结果表明:白格滑坡原始斜坡为一典型软弱基座型斜坡,其变形演化过程可分为4个阶段,即蠕滑压缩变形下错阶段、裂隙及蚀变黏土的发育和扩展阶段、锁固段剪胀隆起阶段、锁固段剪断和滑坡启动阶段。斜坡的岩性组合特征是控制其失稳模式的最根本原因,蛇纹岩带充当软弱基座,在长期的自重应力作用下发生沉降蠕变,导致坡顶沉降,横向裂缝持续发育扩展逐渐贯通,同时上部岩体不断蠕滑挤压下部阻挡的锁固段岩体,使其发生剪胀隆起。随着时间推移,坡内的节理逐步连通,形成滑动面,底部锁固段剪断破裂,连同主要滑动区域的岩土体一同滑动,引发白格滑坡。研究结果可为软弱基座型滑坡防灾减灾提供科学依据。 展开更多
关键词 构造混杂岩带 软弱基座 滑坡形成机制 土工离心机试验 数值模拟 白格滑坡
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准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组钙质夹层成因及勘探意义 被引量:1
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作者 何岩 许维娜 +3 位作者 党思思 牟蕾 林少玲 雷章树 《岩性油气藏》 CAS 北大核心 2025年第1期90-101,共12页
关于钙质夹层的研究对于油田开发中后期至关重要。基于岩心描述、铸体薄片、扫描电镜、常规测井、CT、XRD和生产动态等资料,利用层次结构分析法、多维互动储层构型表征方法、三维嵌入式夹层建模和油藏数值模拟等方法,对陆梁油田陆9井区... 关于钙质夹层的研究对于油田开发中后期至关重要。基于岩心描述、铸体薄片、扫描电镜、常规测井、CT、XRD和生产动态等资料,利用层次结构分析法、多维互动储层构型表征方法、三维嵌入式夹层建模和油藏数值模拟等方法,对陆梁油田陆9井区侏罗系西山窑组钙质夹层发育特征、成因、分布模式及三维模型开展了研究。研究结果表明:①准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组钙质夹层主要分布在致密中细砂岩中,是典型的物性夹层,具有特低孔、低渗、较明显的“三低两高”的测井响应等特征。②研究区水下分流河道丰富的沉积物供给以及在三角洲前缘生物碎屑矿化过程溶解的Ca^(2+)和CO_(3)^(2-)离子转化为固态碳酸钙,为钙质夹层的形成奠定了物质基础;钙质夹层主要形成于成岩期,按照成因可划分为2类,一类发育于近泥岩地层的薄砂层中,为成岩演化胶结型;另一类发育于物性较好、连通性较好的河道砂体中—底部及河道叠置处,为次生孔隙充填胶结型。③研究区钙质夹层厚度为0.25~2.00 m,长为200~1300 m,宽为100~900 m,平面分布较连续,在垂直物源方向变化较大,呈薄层透镜状。④钙质夹层对剩余油分布控制明显,易形成透镜状、条带状等形态的剩余油富集区,研究区剩余油主要分布于J_(2)x_(4)^(1-3)和J_(2)x_(4)^(2-1)小层。 展开更多
关键词 钙质夹层 储层构型 储层建模 油藏数值模拟 孔隙结构 剩余油 西山窑组 侏罗系 陆梁地区 准噶尔盆地
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基于VOF的模具结构化表面软性磨粒流数值模拟 被引量:12
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作者 计时鸣 唐波 谭大鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期334-339,共6页
为了提高模具结构化表面光整加工的表面质量,通过流体体积模型和标准k-ε模型相结合的计算方法,以之字形微型流道为研究对象,对模具微型流道内部的软性磨粒流流场进行数值模拟。结果表明:随着入口流速的提高,管道内的磨粒流的平均速度... 为了提高模具结构化表面光整加工的表面质量,通过流体体积模型和标准k-ε模型相结合的计算方法,以之字形微型流道为研究对象,对模具微型流道内部的软性磨粒流流场进行数值模拟。结果表明:随着入口流速的提高,管道内的磨粒流的平均速度也随之增大,有利于近壁区磨粒流与流道壁面的相互作用,从而提高磨粒流的加工效率。同时模具微型流道的形状和结构对磨粒流加工也有重要影响。当微型流道直径为2mm、入口速度为10m/s、湍动能为0.4m2/s2、湍流耗散率为19.8m2/s3时,与其他几组工艺参数相比,微型流道内轴向、切向速度分布及湍动能分布等更加均匀,能够得到较高的加工效率和表面纹理形态。数值模拟结果为深入研究软性磨粒流的基本规律提供了一种理论工具。 展开更多
关键词 流体体积模型 结构化表面 软性磨粒流 数值模拟
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基于三角网格重构模型的物体绕流数值模拟研究
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作者 董清晨 刘涛涛 +1 位作者 黄彪 张后胜 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1849-1860,共12页
基于边界数据浸入法(BDIM)的流-固耦合数值模拟中,传统模型离散重构方法存在阶梯状失真问题.为此提出了一种基于三角网格的几何重构方法,结合BDIM实现高精度流场求解,旨在提升BDIM对于复杂流动问题的模拟精度.通过三角网格重构固体模型... 基于边界数据浸入法(BDIM)的流-固耦合数值模拟中,传统模型离散重构方法存在阶梯状失真问题.为此提出了一种基于三角网格的几何重构方法,结合BDIM实现高精度流场求解,旨在提升BDIM对于复杂流动问题的模拟精度.通过三角网格重构固体模型,利用STL文件中的三角形面元信息将固体沿其近似法向方向离散,有效避免了传统方法中沿着笛卡尔正交坐标轴方向离散导致的几何阶梯状误差.采用有限差分法求解N-S方程,采用Chen空化模型构建气体体积分数控制方程,分别通过单相球体绕流与多相Clark-Y水翼空化绕流算例验证了数值计算方法的有效性.数值计算结果表明:与传统方法相比,基于三角网格重构模型的方法显著降低了模型表面的失真情况.对于雷诺数Re=3700条件下的球体绕流问题,文章方法相对于传统方法提高了压力系数与轴向速度分布的预测精度;在流场充分发展之后,计算得到的球体绕流后流场的涡结构与DNS得到的结果有较好的一致性.在Clark-Y水翼绕流空化多相流模拟中,文章方法能更精确捕捉气液界面动态行为.在保证计算效率的同时,旨在为基于BDIM处理具有复杂固体边界问题提供鲁棒性更强的数值解决方案. 展开更多
关键词 流-固耦合 边界数据浸入法 三角网格 模型重构 数值模拟
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基于GEKO模型的高水头水泵水轮机偏工况水力损失特性
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作者 何磊 易艳林 +3 位作者 王万鹏 张驰也 高忠信 王正杰 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第S1期257-262,共6页
基于GEKO湍流模型,对高水头水泵水轮机在偏工况下的复杂内部流场与水力损失特性进行数值模拟分析。探讨GEKO模型中重要参数C_(SEP)对水力损失分布、涡量及内部流场结构的影响。结果表明:在小开度工况下,较低的C_(SEP)值能够更准确地捕... 基于GEKO湍流模型,对高水头水泵水轮机在偏工况下的复杂内部流场与水力损失特性进行数值模拟分析。探讨GEKO模型中重要参数C_(SEP)对水力损失分布、涡量及内部流场结构的影响。结果表明:在小开度工况下,较低的C_(SEP)值能够更准确地捕捉复杂流动分离现象,从而使模拟结果与试验数据高度吻合;在大开度工况下,由于流场相对稳定,C_(SEP)参数对模拟结果的影响较为有限。此外,转轮与活动导叶区域对C_(SEP)参数表现出较高敏感性,其水力损失和涡结构分布的变化趋势揭示了流动分离与能量传递过程中存在的差异。本研究验证GEKO湍流模型在高水头水泵水轮机流场预测中的有效性,也为其优化设计与数值模拟方法的改进提供了重要的理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 GEKO湍流模型 水泵水轮机 偏工况 数值模拟 水力损失 涡结构
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淹没式人工结构物对孤立波岸礁水动力特性和岸滩爬高影响的数值模拟
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作者 朱论嘉 屈科 +2 位作者 王旭 王超 李天阔 《海洋学研究》 北大核心 2025年第1期107-121,共15页
全球变暖导致海平面上升,珊瑚礁等自然屏障抵御飓风和海啸等极端灾害的能力减弱,因此需在海岸附近布置海堤或淹没式人工结构物等人工屏障,以有效保护海岸。本文旨在通过数值模拟,探究淹没式人工结构物对孤立波在岸礁上的传播、变形等水... 全球变暖导致海平面上升,珊瑚礁等自然屏障抵御飓风和海啸等极端灾害的能力减弱,因此需在海岸附近布置海堤或淹没式人工结构物等人工屏障,以有效保护海岸。本文旨在通过数值模拟,探究淹没式人工结构物对孤立波在岸礁上的传播、变形等水动力特性的影响。采用非静压模型NHWAVE建立高精度波浪数值水槽,并通过实验数据验证模型,重点分析了入射波高、礁坪水深、人工结构物坡度、人工结构物峰宽及礁前斜坡坡度等因素对孤立波水动力特性的影响。研究表明,淹没式人工结构物会增大波浪反射系数,波浪与水体之间会形成漩涡结构,复杂的流场能有效耗散部分入射波能,从而减缓孤立波的波高和爬高。本文研究结果可为淹没式人工结构物的设计提供参考。 展开更多
关键词 孤立波 数值模拟 岸礁 淹没式人工结构物 非静压模型 水动力特性
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陡峻边坡峡谷单塔悬索桥隧道锚设计研究
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作者 马坤 杨健 +1 位作者 刘建军 黄金钗 《桥梁建设》 北大核心 2025年第4期135-141,共7页
绿汁江大桥为主跨780 m的单塔地锚式钢箱梁悬索桥,楚雄岸边坡陡峻无法设置桥塔,中跨主缆经滚轴式复合索鞍转向后直接锚固于山体隧道锚中。为实现陡峻边坡零开挖的建设目标,楚雄岸隧道锚采用由缆洞、横向联络通道和隧道锚洞室构成的“一... 绿汁江大桥为主跨780 m的单塔地锚式钢箱梁悬索桥,楚雄岸边坡陡峻无法设置桥塔,中跨主缆经滚轴式复合索鞍转向后直接锚固于山体隧道锚中。为实现陡峻边坡零开挖的建设目标,楚雄岸隧道锚采用由缆洞、横向联络通道和隧道锚洞室构成的“一通转四洞”结构设计方案。结合建设条件,楚雄岸隧道锚轴线长度为70 m,其中锚塞体长度为37 m,轴线倾角为18.7°,锚塞体前锚面外轮廓尺寸为9.8 m×11.4 m,后锚面外轮廓尺寸为18 m×23 m。采用FLAC3D数值模拟软件建立楚雄岸隧道锚三维地质力学模型,对楚雄岸隧道锚抗拔稳定性和围岩稳定性进行分析,并基于此设计、制作缩尺比为1∶100的隧道锚模型开展模型试验,分析在工程荷载作用下的锚塞体位移。结果表明:工程荷载作用下,楚雄岸隧道锚抗拔稳定性满足要求,围岩可保持稳定;锚岩系统极限承载能力为13倍设计缆力,满足设计要求。 展开更多
关键词 地锚式悬索桥 隧道锚 复合索鞍 稳定性 极限承载力 结构设计 数值模拟 模型试验
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弧形构造带构造特征及其数值模拟分析——以红河断裂中南段为例 被引量:1
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作者 王晨旭 李西 《地质力学学报》 北大核心 2025年第1期39-60,共22页
以红河断裂中南段为主体的滇东南弧形构造带作为川滇地块的西南边界和向南南东滑移的前端,现今的运动性质是以挤压为主的逆走滑运动还是以拉张为主的正走滑运动仍存在争议,这与青藏高原东南缘周围复杂的应力-应变模式有着强烈的关联。... 以红河断裂中南段为主体的滇东南弧形构造带作为川滇地块的西南边界和向南南东滑移的前端,现今的运动性质是以挤压为主的逆走滑运动还是以拉张为主的正走滑运动仍存在争议,这与青藏高原东南缘周围复杂的应力-应变模式有着强烈的关联。为进一步研究滇东南弧形构造带的运动学特征及成因,结合野外地质调查及已有研究成果,建立三维地质模型进行有限差分数值模拟,研究结果表明:红河断裂中南段沿线大量地质剖面显示正走滑运动性质,揭示出现今该区域主要受拉张-剪切应力作用的控制;青藏高原东南缘现今的构造变形及地貌演化主要受控于岩石圈物质的东南向移动以及苏门答腊-爪哇俯冲带下发生的弧后拉张、板块回撤2个不同力源的共同作用,同时,下地壳流的存在会显著影响青藏高原东南缘的构造变形尺度,在滇东南弧形构造带中,弧后拉张及板块回撤起着更为显著的控制作用;滇东南弧形构造带早期初始弯曲形态的形成主要归因于岩石圈物质东南向移动的影响及小江断裂左旋走滑的牵引,并在先存构造几何形态的限制和弧后拉张及板块回撤的控制下产生持续形变。研究结果有助于理解滇东南弧形构造带现今的活动特征及成因,并为青藏高原东南缘构造演化研究提供定量化分析的参考和理论依据。 展开更多
关键词 青藏高原东南缘 滇东南弧形构造带 红河断裂 三维地质模型 有限差分数值模拟 构造变形
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深吃水干树半潜式生产平台设计方案
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作者 高巍 李元芳 +2 位作者 谢文会 吕柏呈 吕海宁 《中国海上油气》 北大核心 2025年第5期183-192,共10页
受限于极端海况与复杂开发条件,传统浮式平台因高成本与低适应性难以满足南海深水油气开发需求。基于此,提出了一种深吃水干树半潜式生产平台方案,通过融合连续浮箱结构与平面转向立柱设计,保证平台良好运动性能的同时具备工程可行性与... 受限于极端海况与复杂开发条件,传统浮式平台因高成本与低适应性难以满足南海深水油气开发需求。基于此,提出了一种深吃水干树半潜式生产平台方案,通过融合连续浮箱结构与平面转向立柱设计,保证平台良好运动性能的同时具备工程可行性与较少钢材用量优势。结合南海百年一遇台风条件,运用Sesam-Wadam水动力分析模块和OrcaFlex时域耦合软件开展时域耦合分析,系统评估了平台在极端海况下的六自由度运动响应特性。数值模拟与1∶60缩尺比水池模型试验对比表明:平台升沉固有周期达24.5 s,有效避开了波浪能量集中频段,在生存工况下模型试验测试升沉幅值为2.76 m,纵摇角为4.16°;立管动态冲程优化至4.965 m,综合水位变化与安装误差的总冲程为8.65 m,满足设计要求;工程实施方面,采用组块浮托安装技术,实现船体与17000 t组块的安全集成,形成完整的技术方案体系,为南海500 m级深水油气田开发提供了兼具技术可行性与较优经济性的解决方案,具备推广应用价值。 展开更多
关键词 干树半潜式浮式生产平台 连续浮箱结构 平面转向立柱设计 数值模拟 水池模型试验 南海深水
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挟沙水源泵站侧向进水结构逆向建模方法及在流场分析中的应用
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作者 田俊姣 徐存东 +2 位作者 王国霞 连海东 胡小萌 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第6期595-603,共9页
几何形态复杂的底部淤积对侧向泵站进水结构的水-沙流场产生特殊影响,为了准确构建淤积状态下侧向进水结构的精细化三维计算域模型,尽可能还原带淤结构的几何特征信息,并进一步探究淤积状态下进水结构的水沙流场特性和流态变化,基于逆... 几何形态复杂的底部淤积对侧向泵站进水结构的水-沙流场产生特殊影响,为了准确构建淤积状态下侧向进水结构的精细化三维计算域模型,尽可能还原带淤结构的几何特征信息,并进一步探究淤积状态下进水结构的水沙流场特性和流态变化,基于逆向工程技术提出了一种针对具有复杂边界条件的带淤进水结构的逆向建模方法,构建了可用于流体力学计算的完整三维计算域模型,并开展了淤积状态下侧向进水结构的水力特性分析.研究表明:提出的三维逆向重构方法最大建模偏差仅为1.5981 mm,能够准确反映进水结构的实际几何边界和淤积形态,数值模拟结果与现场测验相吻合;泥沙淤积虽然对局部流场结构有所改善,但造成了结构整体水力性能的损失.该方法可为轮廓边界复杂的建筑物结构的几何建模和优化提供新思路. 展开更多
关键词 侧向进水结构 三维逆向建模 水-沙两相流 数值模拟 现场测验
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基于调度调控的泄水建筑物进口漩涡水力特性 被引量:1
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作者 聂艳华 王波 +1 位作者 侯冬梅 胡晗 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第11期118-124,共7页
水利工程泄水建筑物进口经常存在吸气漩涡现象,影响工程泄水安全。现有关于进水口漩涡的研究侧重于理论研究和模拟方法,以调度调控为切入点研究漩涡在调度扰动下水力响应特性的较少。通过原型观测、数值模拟、物理模型试验等方式开展对... 水利工程泄水建筑物进口经常存在吸气漩涡现象,影响工程泄水安全。现有关于进水口漩涡的研究侧重于理论研究和模拟方法,以调度调控为切入点研究漩涡在调度扰动下水力响应特性的较少。通过原型观测、数值模拟、物理模型试验等方式开展对比试验研究,揭示研究区域漩涡产生的机理和关键影响因子,阐明调控运行下泄水建筑物水力响应特性,建立了水流流态与泄洪调度方式的对应关系。研究表明影响漩涡形成和强度大小的主要影响因素包括水流速度环量、流场边界条件、闸口相对淹没水深等,其形成由河道河势走向、泄洪建筑物布置和体型、泄洪调度方式等共同作用决定。通过调度调控可有效降低有害漩涡强度,降低泄水建筑物运行风险。 展开更多
关键词 泄水建筑物 进口漩涡 水力特性 调控技术 数值模拟 物理模型 原型观测
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拱坝坝身泄洪孔道脉动压力分布规律及其振动特征 被引量:1
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作者 龚成勇 谢庚淼 +3 位作者 樊新建 许浪 陈超 梁康 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期958-970,共13页
【目的】高拱坝坝身泄洪安全研究涉及泄洪孔道设计、结构强度、泄洪过程中的水流压力分布和流态特性等方面。【方法】以某坝高为270 m拱坝为研究对象,利用计算流体力学模拟坝身泄洪孔道流场并分析其脉动压力分布特征,利用流体/结构耦合... 【目的】高拱坝坝身泄洪安全研究涉及泄洪孔道设计、结构强度、泄洪过程中的水流压力分布和流态特性等方面。【方法】以某坝高为270 m拱坝为研究对象,利用计算流体力学模拟坝身泄洪孔道流场并分析其脉动压力分布特征,利用流体/结构耦合有限元模拟最不利工况压力脉动与坝体结构振动特征,解析泄流激励下高拱坝坝身振动机理。【结果】研究结果表明,拱坝坝身泄洪孔道内脉动压力变化极为复杂,其中表孔脉动压力最大值为133.25 kPa,最小值为29.48 kPa;中孔脉动压力最大值为5274.99 kPa,最小值为953.24 kPa.拱坝坝身泄洪孔道脉动压力在频域的能量分布均具有低频的特征,主能量分布在0~10 Hz的频率范围内。在泄流激励条件下,拱坝坝身总位移随脉动压力变化呈现一定周期性,且随周期总位移逐渐衰减,总位移值与脉动压力在同周期内先增大后减小,总位移值在1.2 s增大至最大值0.2120 cm,对应泄洪孔道脉动压力增大至极大值;拱坝坝身等效应力和等效应变的变化规律基本一致,1.2 s时等效应力和等效应变极大值分别为1426.60 kPa、7.49×10^(-5),且同周期内脉动压力呈现同样的变化趋势,拱坝坝身等效应力和等效应变与脉动压力变化具有完全的相关性。 展开更多
关键词 拱坝泄洪孔道 数值模拟 时均压力 脉动压力 流固耦合模型 振动机理
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基于GA-BPNN代理模型的混合式黏滞阻尼器构造优化 被引量:2
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作者 林拥军 陈皓 郭松 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期249-260,290,共13页
采取CFD(computational fluid dynamics)数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究混合式黏滞阻尼器在多参数设计空间内的构造参数优化问题。首先,分析黏滞阻尼器参数对力学性能的影响规律,基于正交试验理论选取间隙宽度、缸体内径、活塞... 采取CFD(computational fluid dynamics)数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究混合式黏滞阻尼器在多参数设计空间内的构造参数优化问题。首先,分析黏滞阻尼器参数对力学性能的影响规律,基于正交试验理论选取间隙宽度、缸体内径、活塞厚度、阻尼孔直径为关键参数,利用优化拉丁超立方设计和CFD数值模拟获得初始样本点耗能性能指标;然后,使用遗传算法(genetic algorithm,GA)和反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)的方法构建代理模型,其能够准确反映构造参数耗能性能指标和构造参数之间的繁复关系。进一步地,循环更新GA-BPNN代理模型并结合非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II),以最佳耗能能力为目标,实现在全设计空间内的寻优,确定在典型阻尼介质黏度下双出杆混合式黏滞阻尼器的最优构造参数。最后,探讨了构造参数对黏滞阻尼器流动性能的影响机理。研究结果表明,优化双出杆混合式黏滞阻尼器构造参数在选用基于GA-BPNN代理模型的优化方法时,可有效提高计算效率且具有较高预测精度。从性能指标提升角度,全黏度下最优构造参数阻尼孔直径、活塞厚度、缸体内径和间隙宽度分别为1.31 mm、120.78 mm、199.87 mm、0.5 mm,相较于基准构造,最大阻尼力和能量耗材比分别提升33.8%和64.8%。该方法可为黏滞阻尼器构造参数优化及相关研究提供参考。 展开更多
关键词 代理模型 黏滞阻尼器 构造参数优化 耗能性能 CFD数值模拟
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考虑协同特性的人群跳跃下结构振动响应分析
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作者 操礼林 宋珺瑜 +1 位作者 崔峰 李爱群 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1464-1471,共8页
为精准预测人群跳跃激励下大跨楼盖结构的振动响应,研究了人群跳跃荷载协同性因子的概率密度特性,依据单人半正弦平方跳跃荷载模型建立了一种考虑人群协同特性的人群跳跃荷载模型,基于人体生物力学模型计算分析了人群跳跃作用下楼盖结... 为精准预测人群跳跃激励下大跨楼盖结构的振动响应,研究了人群跳跃荷载协同性因子的概率密度特性,依据单人半正弦平方跳跃荷载模型建立了一种考虑人群协同特性的人群跳跃荷载模型,基于人体生物力学模型计算分析了人群跳跃作用下楼盖结构动力特性参数与加速度响应的变化规律.研究结果表明:相比较于完全同步人群跳跃激励,考虑时间滞后因素的人群跳跃激励下结构振动加速度响应下降显著,其中峰值加速度降幅最高达77.33%;随着人数的增加,人-结构相互作用对结构峰值加速度响应的影响效果更明显,其中9人跳跃激励下楼盖峰值加速度响应降幅最大为6.83%.研究结果可为大跨楼盖结构人致振动响应分析与评估提供借鉴. 展开更多
关键词 跳跃荷载模型 参数识别 协同性因子 人-结构相互作用 数值模拟
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基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法
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作者 蔡建国 钱润民 +1 位作者 陈中向 冯健 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期639-646,共8页
为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型... 为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性. 展开更多
关键词 装配式混凝土箱体挡墙结构 受力机理 数值模拟 拓扑优化 拉压杆模型
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基于修正力磁模型的混凝土结构压磁疲劳模拟
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作者 金伟良 刘振东 张军 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2024年第4期1-9,共9页
为了通过混凝土梁内钢筋在力磁效应下的磁信号来定量分析混凝土梁的疲劳状态,整合几种力磁模型的优缺点和适用范围,提出了适用于铁磁性材料弹塑性阶段的力磁本构模型,并通过ANSYS定量模拟分析了混凝土梁在弹性和弹塑性阶段的磁化特征;... 为了通过混凝土梁内钢筋在力磁效应下的磁信号来定量分析混凝土梁的疲劳状态,整合几种力磁模型的优缺点和适用范围,提出了适用于铁磁性材料弹塑性阶段的力磁本构模型,并通过ANSYS定量模拟分析了混凝土梁在弹性和弹塑性阶段的磁化特征;对混凝土结构在拟动力和疲劳加载过程中的力磁效应进行了有限元模拟,得到了测点处磁感应强度的时变曲线,并与试验和隐式微分模型所得结果进行对比。结果表明:修正后的力磁模型在弹性阶段的应用能够准确反映试验观察到的3个阶段变化规律,即梁开裂前的平直段、开裂后的迅速磁化段和加载后期的磁化饱和段;该模型的磁场模拟结果还能反映箍筋、纵筋的相对位置和梁的受载情况;在疲劳阶段,模拟结果与试验观察的规律一致,精度较高,并与试验结果在同一数量级;该修正力磁模型不仅具有应力与磁学属性的直观映射关系,而且相较于隐式微分模型更易于应用,可作为力磁效应的定量化研究工具。 展开更多
关键词 混凝土结构 疲劳损伤 金属磁记忆 弹塑性力磁模型 数值模拟
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