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屏蔽电机内冷却循环流场及水力损失数值研究

水力发电学报 2024年

作者：郭苗刘宇唐学林刘树红左志钢李小芹华北电力大学水利与水电工程学院中国农业大学水利与土木工程学院清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室能源与动力工程系

本文采用RNGk-ε湍流模型对一屏蔽电机内部流动进行数值模拟，同时运用多孔介质模型及Ergun方程计算近似电机定子区域内流动，最终构建了基于能量守恒定律的水力损失分析理论模型，揭示了屏蔽电机内部水力损失演化过程，并结合相应流场... 详细信息

本文采用RNGk-ε湍流模型对一屏蔽电机内部流动进行数值模拟，同时运用多孔介质模型及Ergun方程计算近似电机定子区域内流动，最终构建了基于能量守恒定律的水力损失分析理论模型，揭示了屏蔽电机内部水力损失演化过程，并结合相应流场现象进行分析。计算结果表明，转子与多孔介质两者间隙内流体成螺旋形流动，同时较大的多孔介质阻力将导致冲击水流在此间隙前出现多个轴对称漩涡；推力轴承径向流道间的进口处出现类似叶片绕流的轴对称漩涡，同时推力轴承外流场还存在强环流；研究结果揭示了复杂的几何结构会导致产生较多漩涡，且造成较大水力损失，尤其是在推力轴承与滑动轴承间。以上计算结果可为相似电机内部冷却循环流动开展相关几何参数和结构优化提供一定参考。

关键词：多孔介质流水力损失漩涡推力轴承屏蔽电机

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船舶撞击下弧形钢闸门的动力分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1297-1304页

作者：张中昊单立博汪可欣吴谦东北农业大学水利与土木工程学院黑龙江哈尔滨150030 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

针对撞击过程中闸门损伤的瞬时多变性等问题,本文采用有限元法模拟船舶撞击弧形钢闸门。利用ANSYS建立船与闸门的接触模型,采用LS-DYNA3D进行有限元仿真分析。研究了不同速度和船舶质量的船舶撞击力,不同工况下闸门的位移、等效应力和... 详细信息

针对撞击过程中闸门损伤的瞬时多变性等问题,本文采用有限元法模拟船舶撞击弧形钢闸门。利用ANSYS建立船与闸门的接触模型,采用LS-DYNA3D进行有限元仿真分析。研究了不同速度和船舶质量的船舶撞击力,不同工况下闸门的位移、等效应力和等效塑性应变以及撞击过程中的能量特征曲线。根据闸门受力特点布置压杆,研究其对支臂的保护作用。计算结果表明:支臂和面板是受到闸门结构安全防护的重点部件,在支臂的分叉点与纵梁翼缘上均匀布置压杆,能够吸收撞击动能,减少闸门损伤。仿真模拟结果展现了船舶与弧形钢闸门碰撞全过程,为闸门的设计和制作提供了真实可靠的数据,也对现有闸门的加固提供了参考。

关键词：弧形钢闸门有限元法撞击力位移应力弹塑性能量压杆

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软-硬互层岩体节理峰前循环剪切疲劳损伤机理研究

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岩土工程学报 2024年第1期46卷 90-100页

作者：许彬刘新荣周小涵韩亚峰刘俊谢应坤邓志云重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 重庆大学土木工程学院重庆400045 中国建筑第二工程局有限公司北京100160 重庆川东南工程勘察设计院有限公司重庆400038 清华大学水利系北京100084

三峡库区频发微小地震下岩体节理循环剪切疲劳损伤对边坡动力稳定性具有重要影响。通过室内峰前循环剪切试验和PFC2D细观数值计算,研究了考虑一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度、法向应力及循环剪切次数影响的软-硬互层岩体节理... 详细信息

三峡库区频发微小地震下岩体节理循环剪切疲劳损伤对边坡动力稳定性具有重要影响。通过室内峰前循环剪切试验和PFC2D细观数值计算,研究了考虑一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度、法向应力及循环剪切次数影响的软-硬互层岩体节理宏细观疲劳损伤机理。研究表明:①岩体节理剪切应力-剪切位移曲线历经初始非线性压剪变形、近似线弹性压剪变形、循环剪切疲劳损伤变形、应力缓升压剪变形、应力陡升压剪变形及应力脆性跌落压剪变形六个演化阶段。②岩体节理峰值(残余)剪切强度和疲劳剪切(法向)位移在相同一阶起伏角、含水率、剪切速率、剪切幅度或法向应力下随循环剪切次增多而分别降低和增大;且其在相同循环剪切次数下随一阶起伏角或法向应力变大而分别增大和降低,而随含水率、剪切速率或剪切幅度变大则分别降低和增大。③宏细观结果总体上吻合较好,且岩体节理细观剪切疲劳损伤裂纹数量随剪切位移变化呈前期微增-陡增、中期缓增及后期陡增-缓增-陡增的发展特征,而其随循环剪切次数变化则呈前期陡增和后期缓增的发展特征。④岩体节理宏细观剪切疲劳损伤典型演化过程可概述为压密-起裂破坏、循环错动-贯通破坏及分离-啃断破坏3个渐进性发展阶段,且宏细观剪切疲劳损伤裂纹近似呈“倒U形”密集分布于岩体节理附近。

关键词：软-硬互层岩体节理峰前循环剪切试验 PFC2D细观数值计算演化过程疲劳损伤机理

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顶层抽柱钢筋混凝土框架抗震性能比较分析

黑龙江八一农垦大学学报 2024年第2期36卷 97-106页

作者：田丰解恒燕郑鑫黑龙江八一农垦大学土木水利学院大庆163319

由于所涉及的荷载和房屋层数最少、对原框架的影响最小,因此顶层抽柱在混凝土框架结构抽柱改造工程中较常见。针对目前多数工程技术人员关注如何使抽柱后结构承受增加的荷载,而对于抽柱后框架整体抗震性能关注和研究不多的现状,文中以... 详细信息

由于所涉及的荷载和房屋层数最少、对原框架的影响最小,因此顶层抽柱在混凝土框架结构抽柱改造工程中较常见。针对目前多数工程技术人员关注如何使抽柱后结构承受增加的荷载,而对于抽柱后框架整体抗震性能关注和研究不多的现状,文中以某一顶层抽柱教学楼为例,采用ABAQUS有限元软件建立符合现行规范要求的单榀未抽柱的原框架模型、顶层抽柱后形成的增大原梁截面框架模型和预应力梁框架模型,对三框架模型进行模拟低周反复加载试验,得到三框架模型的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及等效粘滞阻尼系数等抗震性能指标变化规律。对三框架模型的抗震性能进行比较分析。结果表明:与未抽柱的原框架相比,增大原梁截面框架和预应力梁框架水平承载力降低,延性也稍降低。原框架初始刚度最大,加载后期三框架刚度退化速率相近,但原框架刚度稍大。在耗能方面,预应力梁框架后期等效粘滞阻尼系数最大,表明抽柱后预应力梁框架耗能能力优越。框架顶层抽柱后结构的抗震性能总体降低,增大原梁截面框架和预应力梁框架的抗震性能表现各有优劣,但预应力梁框架整体表现相对更优。

关键词：原框架增大原梁截面框架预应力梁框架模拟低周反复加载试验抗震性能

粘时变Bingham流体在砂性地层中的渗透扩散机理研究与应用

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黑龙江八一农垦大学学报 2024年第2期36卷 107-112页

作者：徐行解国梁杨光刘文洋郑鑫刘功良黑龙江八一农垦大学土木水利学院大庆163319

由于砂性地层存在大量的孔隙管道,管道孔径也并不相等,浆液的流变性除了与水灰比有关之外,还与外加剂、时间等有关,不能仅以初始粘度作为判断流变性的唯一指标,为使注浆材料扩散机理更加符合砂性地层实际扩散情况,对粘度时变性的宾汉姆... 详细信息

由于砂性地层存在大量的孔隙管道,管道孔径也并不相等,浆液的流变性除了与水灰比有关之外,还与外加剂、时间等有关,不能仅以初始粘度作为判断流变性的唯一指标,为使注浆材料扩散机理更加符合砂性地层实际扩散情况,对粘度时变性的宾汉姆流体在不均匀管组中的柱形扩散机理进行深入研究,并将此扩散机理应用至掺入工业废渣的新型注浆材料研究中,获得新型注浆材料在砂性地层中的理论扩散范围,为该注浆材料在实际工程中的应用提供参考。

关键词：粘度宾汉姆流体砂性地层扩散

以WEP为基础的寒区田间水循环模拟分析——以青冈县为例

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黑龙江八一农垦大学学报 2024年第3期36卷 99-105,113页

作者：林彦宇赵英凯刘少东郑鑫黑龙江八一农垦大学土木水利学院大庆163319

水循环系统是自然界最重要的物质循环之一,构建区域水循环系统是合理调配水资源的重要方法。黑龙江省是我国重要的粮食生产地区,随着我国新一轮振兴东北计划的实行,对于地区水资源的保障提出了更高的要求。文中使用WEP模型软件对黑龙江... 详细信息

水循环系统是自然界最重要的物质循环之一,构建区域水循环系统是合理调配水资源的重要方法。黑龙江省是我国重要的粮食生产地区,随着我国新一轮振兴东北计划的实行,对于地区水资源的保障提出了更高的要求。文中使用WEP模型软件对黑龙江省青冈县进行自然水循环的模拟分析,使用2018-2022年的逐月统计数据建立模型,对建立后的模型进行验证分析,结果显示水资源总量5年内增加了8.83%,农田土壤的最大冻结深度降低了29%;土壤的含水量同比增加了6.8%,地下水总量保持稳定,2021和2022年的地下水受降雨的影响减小。综上,该地区水资源总量相对稳定,土壤冻结深度对于土壤含水量影响较大,随着冻结层厚度的减少,土壤含水量随之增加,土壤含水层厚度增加,导致地表水受降水量的影响效果降低,使地下水含量变得稳定。

关键词：青冈县 WEP-L模型寒区农田水循环

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黏土矿物表面羟基介导的分子氧活化机理

高等学校化学学报 2024年第3期45卷 103-113页

作者：杜晴牛慧斌徐艳张静兰星黄应平谈云志陈晓婷方艳芬三峡大学材料与化工学院宜昌443002 三峡大学水利与环境学院宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院宜昌443002

天然黏土矿物表面羟基(Me-OH,Me=Al,Si,Fe)对分子氧(O2)活化机制目前尚不明晰.本文通过在N2气氛中对红黏土(R-Clay)进行不同温度热处理,调控其表面Me-OH位点数及形态,使其不同程度地活化O_(2),进而降解水中四环素(TC).研究结果表明,随... 详细信息

天然黏土矿物表面羟基(Me-OH,Me=Al,Si,Fe)对分子氧(O2)活化机制目前尚不明晰.本文通过在N2气氛中对红黏土(R-Clay)进行不同温度热处理,调控其表面Me-OH位点数及形态,使其不同程度地活化O_(2),进而降解水中四环素(TC).研究结果表明,随着温度的升高,R-Clay内高岭土结构逐渐被破坏,Fe_(2)O_(3)结构更加突显.其中,红黏土R-Clay400表面Me-OH以Al-Al-OH和Al-Si-OH形态存在,可高效降解(86.36%)和矿化TC(40%,6 h).在可见光照射下,R-Clay400 Si-O-Al上氧原子和TC分子均可作为电子供体,它们将光生电子(e-)转移给吸附在R-Clay400表面的O_(2)生成超氧自由基(•O_(2)-)及单线态氧(1O_(2)),实现对TC的高效降解.机理研究表明,表面Me-OH可作为Brönsted酸位点,通过氢键吸附O_(2),促进了电子转移,而非传统认为的电子供体.

关键词：热处理红黏土表面羟基分子氧活化机理降解

特厚煤层垂直分层区段窄煤柱围岩稳定性及控制技术研究

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煤炭学报 2024年

作者：武超王志强刘耀儒李敬凯耿新胜林陆李廷照石磊王鹏清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室清华大学水利部水圈科学重点实验室中国矿业大学(北京)能源与矿业学院吕梁学院采矿工程系河北工程大学矿业与测绘工程学院

针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题，采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法，对老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。在笔者对窄煤柱内三向应力计算的基础上，基于摩尔-库伦破坏强度得... 详细信息

针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题，采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法，对老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。在笔者对窄煤柱内三向应力计算的基础上，基于摩尔-库伦破坏强度得到窄煤柱平面应变的屈服准则，定性分析了窄煤柱破坏特征及损伤程度演化规律，进一步分析了区段窄煤柱失稳机理及其尺寸效应影响规律，最后给出区段窄煤柱围岩控制关键技术，并通过数值模拟及现场试验进行验证。研究成果表明：①窄煤柱中部破坏程度大于两帮，中部自顶端向下煤体破坏程度由严重向轻微发展。随着宽高比增大窄煤柱内破坏程度及严重破坏区域占比逐渐减小，当宽高比大于1:1，窄煤柱中下部开始出现大范围的轻微破坏区，当宽高比大于5:3，轻微破坏区占比超过50%。当C ≥ 3 MPa，或φ ≥ 20°时，窄煤柱两帮破坏程度转变为轻微。②工作面回采巷道一侧为窄煤柱低强度承载区，在上部高应力作用下，大范围的低应力承载区煤体向巷道位移，造成两帮持续性大变形，进而影响顶板的稳定性。煤柱高度是中、底分层区段窄煤柱稳定的主控因素，窄煤柱宽高比增大，对高强度承载区承载强度影响程度较小，而低强度承载区承载强度增加较明显，合理的窄煤柱宽高比可平衡煤柱内高、低强度承载区比例，并提高承载强度。③分层窄煤柱留设需考虑工作面两侧采空时围岩稳定性，保证煤柱内部高强度承载区范围大于煤柱宽度及高度的一半，并通过联合加强支护措施使煤柱内形成由浅入深的多重联合控制区，共同维护煤柱的自稳能力。

关键词：特厚煤层垂直分层窄煤柱稳定性围岩控制

动静组合加载下长径比对岩样峰值应力与破坏形态影响研究

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第4期6卷 126-136页

作者：王诗杰王志亮封陈晨倪羽合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

为了探究动静组合加载条件下岩样长径比对其强度及破坏形态的影响,先基于岩石动力学理论,阐释了SHPB试验中应力波传播的基本规律。随后,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对6组不同长径比试样开展了动静组合加载数值模拟,深入分析其应力-应... 详细信息

为了探究动静组合加载条件下岩样长径比对其强度及破坏形态的影响,先基于岩石动力学理论,阐释了SHPB试验中应力波传播的基本规律。随后,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对6组不同长径比试样开展了动静组合加载数值模拟,深入分析其应力-应变响应与破坏形态的演化规律。研究结果表明:动静组合加载下试样应力-应变曲线大致分线弹性阶段、破坏阶段与峰后阶段;长径比越大,破坏阶段的“上凹”现象越显著;当长径比n>0.8时,应力-应变曲线峰后阶段出现回弹。围压相同时,不同轴压下试样峰值应力总体上随长径比的增大而增大。轴压在20 MPa条件下,当围压低于一定阈值时,大长径比试样峰值应力会更高;而当围压大于该阈值,峰值应力与长径比关系不甚明显;围压的增加会抑制长径比对峰值应力的影响。在不同动静组合加载条件下,试样均以剪切破坏为主,端面边缘易出现碎块脱落,侧面可观测到剪切裂纹;随着长径比的增大,试样破坏程度逐渐降低,其侧面剪切裂纹数量也趋于减少。

关键词：深部岩石长径比应力特性破坏形态数值模拟