裂隙网络渗流理论的软硬互层状岩体渗流分析

为研究软硬互层状岩体的渗透规律,根据层状岩体中的裂隙发育规律,把互层状岩体简化为由层面裂隙和构造裂隙组成的离散裂隙介质,建立了互层状岩体渗流离散裂隙网络模型,并根据裂隙交叉处的流量守恒原理求解其渗流场。通过一个算例验证了模型的合理性,并讨论了切层裂隙开度对垂直方向渗流的影响,得到了互层状岩体渗透场的分布特点。     

卸荷岩体尺寸效应数值模拟研究

针对边坡及地下工程中确定卸荷岩体变形和强度参数是掌握卸荷岩体的尺寸效应的关键,采用大型有限元软件ADINA构建了不同卸荷岩体尺度的数值仿真模型进行计算分析,并研究了卸荷岩体的变形和强度参数,与试验结果比较,获得了卸荷岩体尺寸效应的相关规律.     

关于柴油机压缩终了湍流运动规律的研究

本文对三款柴油机在标定工况下的进气压缩过程进行了瞬态数值模拟研究,并对该过程中各个时刻燃烧室内湍流运动通过无量纲参数瞬态湍流比进行分析。研究发现,压缩终了时燃烧室内的湍流运动强弱,主要由进气冲程中期所能达到的最高湍流运动强度决定。通过对无量纲参数湍流梯度分布半径比RS(radius scale)的分析可以发现,压缩终了过程中RS不随时间变化。     

基于灰层累积的焦炭燃烧缩核模型FLUENT数值模拟研究

ANSYS Fluent提供的焦炭燃烧模型中，忽略了碳粒燃烧过程中灰层累积的影响，导致模拟焦炭燃烧速率偏大。为此，基于Fluent原始模型，结合碳粒燃烧过程中灰层积累对燃烧的抑制原理，利用Fluent中User Defined Functions（UDF）模块，提出一种基于灰层累积的焦炭燃烧缩核数学模型，称为“基于灰层累积的动力/扩散控制”燃烧模型。计算结果表明，相比于原始模型，改进模型中炉膛速度与温度分布更符合热力计算值，模拟得到的飞灰含碳量与实际测值基本一致，说明改进模型更加合理，且模拟结果相对准确。     

基于单剪试验邓肯E B模型参数的确定

土石坝应力应变有限元计算中常采用邓肯E-B模型,模型参数大多通过三轴试验确定,但操作相对比较复杂,为此提出一种通过单剪试验确定邓肯E-B模型参数的方法,即对某一级配粗粒料进行单剪试验,将试验得到的单剪条件下的应力应变关系通过转换公式得到三轴条件下的应力应变关系,据此整理得到的邓肯E-B模型参数与三轴试验结果基本一致,并用该参数对单剪试验进行有限元数值模拟,得到的应力应变关系与试验结果较为吻合。     

随机地震作用后裂隙岩体介质的动力特性研究

针对经历了“5·12”汶川大地震的裂隙岩体,利用MTS岩石力学试验系统开展裂隙岩体介质的单轴动力加载试验,试验开始阶段对汶川实测地震波进行概化分析,将其分解为不同频率及振幅的正弦波,研究了裂隙岩体介质在先期随机地震作用下的动力特性。结果表明,随机地震作用下,岩体应力—应变曲线具有良好的光滑性;当裂隙连通率较大时,倾角在30°~60°范围内,随着倾角的减小,曲线的延展性增强;当裂隙连通率较小时,应力—应变曲线延展性减弱,且受倾角影响较小。裂隙岩体经过先期地震作用,峰值强度受裂隙倾角影响较小,主要随裂隙连通率的增大而减小;当倾角为30°时,峰值强度取得极小值。当裂隙连通率较大时,弹性模量在不同倾角下的变化不明显;当裂隙连通率较小时,弹性模量在倾角为30°和60°处取得极小值。当裂隙倾角较小时,峰值强度和弹性模量与连通率呈非线性规律;当裂隙倾角较大时,则随连通率变化呈线性规律。裂隙岩体的强度与破坏形态有关,当试样发生剪切破坏时,试样强度较低。     

含密实填充物的平行双裂隙岩体模型渗透特性试验研究

针对含填充物的双裂隙岩体,利用惰性气体渗透测试系统,在一次围压加卸载下对试样进行渗透率和孔隙度的精确测量,研究了裂隙中填充物及交界面渗透特性随裂隙间距变化的规律。结果表明,单裂隙与双裂隙试样渗透率随围压变化规律大致相同;在加载阶段,随着裂隙间距的减小,裂隙之间的相互作用增大,孔隙度随围压减小的更为显著,而单裂隙孔隙度随围压变化最不明显;随着裂隙间距的增大,各试样渗透率相应减小,而由于单裂隙试样比双裂隙试样缺少两个渗透交界面,因此其渗透率在低围压下远小于双裂隙试样。     

质子交换膜燃料电池冷启动时阴极催化层内多场耦合的介孔尺度模型

为详细解析质子交换膜燃料电池（PEMFC）零下温度启动过程,建立了电池冷启动时多场耦合过程的介孔尺度数值模型。几何模型基于随机网格法（SGM）重建的催化层介孔结构,数学模型描述了物质传输、电荷传输、电化学反应和汽-冰相变过程。数值分析了电池冷启动过程中催化层内冰的生成和演化,重点探讨了冰的生成及形貌对电池性能的影响,推导出电化学活性反应面积与结冰量的关系式。     

熔融盐斜温层蓄热的热特性研究

对熔融盐高温斜温层蓄热过程进行较深入的理论与实验研究,建立熔融盐单相流体斜温层蓄热的瞬态热分析模型,模型考虑熔融盐的变物性。利用Fluent软件,通过求解N-S方程与能量方程,对熔融盐单相流体斜温层蓄热罐在各工况条件下的传热蓄热过程进行数值模拟。研究时间进程、初始条件以及结构尺寸等对蓄热性能的影响。结果表明:斜温层的厚度随时间的推移而增加,达到一定厚度后增加量趋缓;流体进口流速、长径比等是影响有效蓄热容量的主要因素,当进口速度为0.001m/s级、长径比为2∶1时,将减少斜温层厚度。     

固定式光伏支架受力性能与试验研究

为研究固定式光伏支架在风荷载作用下的受力性能及破坏模式,设计并制作足尺光伏支架试件,通过静力加载方式进行破坏性试验。结合数值模拟和理论分析,给出此固定式光伏支架的设计建议。结果表明：光伏支架在均布荷载作用下的破坏模式为檩条发生扭转变形进而整体失稳,横梁和立柱的承载力基本满足要求。对固定式光伏支架进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比验证,通过参数分析讨论光伏支架传力机理与改进措施。     

基于实测地应力的丹巴水电站深埋软岩引水隧道变形破坏规律及稳定性研究

鉴于地应力对地下工程围岩稳定性的重要影响,以深埋软岩隧道为背景,在现场地应力测试基础上,利用FLAC3D数值模拟软件分析隧道开挖围岩应力、位移、塑性区分布规律及稳定性。结果表明,隧道埋深较小时,最大主应力为16.81~16.83MPa,属中等地应力区,方向为N30°~36°W,与隧道轴线夹角较小;埋深较大时,最大主应力为27.56~31.22 MPa,属高地应力区,方向基本偏转90°,与隧道轴线夹角较大。隧道开挖应力最大为50 MPa、变形量峰值为36.88mm、塑性区最大深度为3.3 m,围岩整体稳定性差。现场变形量、松动圈及破坏特征监测结果验证了数模结果的合理性。研究成果可为类似工程提供参考。     

以GeSe为光吸收层的薄膜太阳电池模拟优化研究

针对GeSe薄膜作为吸收层的薄膜太阳电池,利用Scaps-1D太阳电池模拟软件研究电池的吸收层参数对光电性能的影响,以最大光电转化效率（PCE）为优化目标,确定吸收层厚度、缺陷态密度、掺杂浓度以及电子亲和势等参数,获得0.77 V的开路电压,38.55 mA/cm2的短路电流,85.21%的填充因子以及25.3%的光电转化效率。     

水平轴螺旋桨式海流能发电装置模型分析及试验研究

以5kW级水平轴螺旋桨式海流能发电装置为原型,通过计算流体力学理论及流固耦合仿真技术研究了叶片的动力学特征,并利用叶元理论及分段求解的方法计算叶轮的驱动力矩;其次建立发电机模型并就该离网型发电系统中电流控制对机组最大功率捕获的影响进行分析研究;最后利用Matlab/Simulink搭建水平轴螺旋桨式海流能发电系统整机模型并进行仿真,仿真结果与试验结果相对比论证了模型的合理性,并进一步表明通过电流控制可以提高低流速时的能量捕获效率.     

太阳能单罐蓄热系统的数值模拟与性能分析研究

文章以太阳能单罐蓄热系统为研究模型,以新型三元熔融盐KNO3-Na NO3-Na NO2为传热、蓄热介质,利用Fluent软件对熔融盐在斜温层蓄热单罐中的流动规律和传热特性进行数值模拟研究。研究结果表明:随着熔融盐入口流速的增大,斜温层厚度逐渐增加,蓄热效率逐渐降低,但过低的入口流速会延长蓄热周期;冬季、夏季工况下,应对罐体进行保温,并减少蓄热进程的中断,以降低热损失,提高蓄热单罐的蓄热效率。研究结果为单罐蓄热系统蓄热效率的提高指明了一条新思路,并为更加复杂的单罐传热以及蓄热模型的改进与研究奠定基础。     

基于TRNSYS平台的PCM层储能电炉蓄热过程的数值模拟研究

为有效解决电能供需矛盾、改善储能电炉蓄热能力,研究基于TRNSYS平台的PCM层储能电炉蓄热过程的数值模拟方法。以蓄热式储能电炉物理模型为基础,在TRNSYS软件中建立储能电炉数学模型,采用PCM层分析储能电炉蓄热过程,实现建模、整理数据、求解、分析处理于一体的储能电炉蓄热数值模拟操作。实验结果表明：电炉体积为20 m³、蓄热流量为25 m³/h、蓄热温度23/13℃时电炉蓄热率最高;蓄热流量越小蓄热量越高,且蓄热流量对蓄热率影响显著;蓄热电炉上、中、下部温度总体变化趋势均为蓄热-平稳-蓄热,蓄热电炉内流体流速越大蓄热时间越短;蓄热式储能电炉内渐变螺距蓄热装置相较于恒定螺距蓄热装置的蓄热时间短;蓄热式储能电炉相变蓄热材料融化时间随密度增加而增加;当相变蓄热材料密度较小时,相变蓄热材料的平均流速大。     

基于两方程湍流模型的均匀流中湍流动能衰减规律研究

通过理论推导和数值模拟,从湍流模型封闭系数的确定过程、输运方程扩散项的影响因素、入口边界条件和网格尺度等方面分析标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型在计算均匀来流时湍流动能的衰减规律及其本质物理区别;通过数值模拟分析中性大气条件下湍流动能的衰减规律.结果表明,在均匀流中,采用标准k-ε湍流模型,入口湍...