岩石温度对盘形滚刀掘进参数破岩特性的影响

为了研究在岩石温度变化条件下盘形滚刀掘进参数对破岩特性的影响,以颗粒流理论为平台,从细观角度上建立了基于岩石温度变化的盘形滚刀热力学破岩数学模型,模拟了不同工况下岩石裂纹生成、扩展和岩渣形成的全过程,并对掘进参数对破岩特性的影响规律进行了研究,从细观角度解释了不同岩石温度下滚刀的破岩机制.利用直线式TBM滚刀破岩实验台,通过实验验证在岩石温度变化条件下掘进参数对滚刀破岩的影响规律是否与数值模拟有较好的一致性.研究结果表明:1)岩石温度升高,降低了岩石硬度、强度等力学性质,破岩时裂纹数增多且微裂纹迅速扩展,降低了滚刀破岩载荷,提高了破岩效率;2)低贯入度时,岩石不容易被侵入破碎;随着岩石温度的升高,岩石越来越容易挤压破裂;随着贯入度增加,失效区域进一步扩大,破岩效率提高;3)滚刀之间的协同作用随刀间距的增加而减弱,最优刀间距随岩石温度的升高而增加,随贯入度的增大而增加;4)提高岩石温度能增强滚刀之间的协同作用,提高破岩效率.     

低雷诺数下五圆柱绕流的数值模拟研究

基于四叉树自适应网格,采用有限体积法求解二维不可压粘性N-S方程,对X型排列和十字型排列的五圆柱绕流进行了模拟,计算均在Re=100的条件下进行.在文中给出了升力系数及阻力系数随圆柱间距比和排列方式变化的规律,并结合不同间距比下的流动特征进行了分析.计算结果表明,在不同的间距比下,五圆柱绕流存在三种不同的流动形式;在同一间距比下,十字型布置和X型布置的流动形式则既有类似之处又有各自的特点.在不同排列方式下,升阻力系数随圆柱间距比的变化规律有较大不同.     

考虑实时路况的出行路线选择模型

为了缓解交通拥堵问题,本文在现有的导航仪基础上,考虑到道路的实时情况,设计新的导航仪,帮助居民选择出用时最短且能尽量避免拥堵的路线。研究主要包括两方面：首先,在存在不拥堵路线的情况下,利用最大流模型计算出道路流量,结合实际流量,在尽量避免拥堵(实际流量不超过最大流量)的情况下,求出最短路程,给出建议。然后,考虑拥堵问题难以避免,加强了与实际道路状况的联系,对道路出行选择模型进行了优化,先将道路分为非常拥堵、存在拥堵、畅通三种情况,然后再根据道路实时流量,利用G-LN的模型计算出车道的速度,结合路程,找出用时最短的路线。     

输电导线覆冰生长及影响因素数值分析模型

针对现有输电线路覆冰生长模型仅注重覆冰生长量、难于准确预测覆冰形貌的问题,建立了输电导线局部冰层增长计算模型。采用空气动力学方程求解覆冰导线周围气流场参数、覆冰表面对流换热系数,进而采用欧拉二相流模型计算覆冰导线表面过冷却液滴碰撞系数;建立包含液滴碰撞、溢流、蒸发、升华等因素的质量平衡方程,基于此方程推导出计算对象热量平衡方程,并采用多级假设、一维搜索求解方程中多个未知量,得出各单元的冻结系数和覆冰质量。算例表明:局部碰撞系数及碰撞区域随风速的提高快速增大,覆冰量相应增大;而环境温度及导线电流的增加使得溢流水出现,覆冰类型由雾凇向雨凇过渡;模型所得覆冰形貌和覆冰量与已有实验结果基本相符,计算结果满足电力系统工程需要。     

路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响

以经典车辆-轨道耦合动力学为基础,推导了考虑重力的板式轨道相关结构振动方程,结合多刚体的车辆系统动力学模型,建立了考虑重力的车辆-板式轨道垂向耦合分析模型,提出了通过路基反力变化模拟路基不均匀沉降的具体方法,并对模型和方法进行了必要的验证.利用该模型研究了行车速度及路基不均匀沉降(包括路基不均匀沉降幅值、路基不均匀沉降波长等)对系统动力响应的影响.研究表明:随着行车速度和路基不均匀沉降幅值的增加,系统响应均相应增加,路基不均匀沉降对车辆运行影响的控制性指标应以舒适性指标为主、安全性指标为辅;随着路基不均匀沉降波长的增加,系统动力响应存在一个先增加后减小的过程,路基不均匀沉降的敏感波长与混凝土底座的长度有关.     

基于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟

运用多相流混合模型和单相流模型模拟了纳米流体在封闭腔体内的自然对流换热特性,将模拟结果与相应的实验值进行对比,分析了瑞利数、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与努塞尔数的关系;同时,对比分析了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布,以及封闭腔体内流体的温度场及流场.结果表明:基于N-S方程的单相流模型所得努塞尔数变化曲线与水的努塞尔数曲线较吻合,但不能反应纳米流体的换热特性;而基于多相流混合模型所得努塞尔数变化曲线与相应的实验结果较吻合;纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体内的流体运动,有利于强化封闭腔体内流体的能量传输,起到了对流换热作用.     

尾矿坝变形细观力学机理的颗粒流数值模拟

以新建四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库为工程背景,通过堆坝模型试验与室内土工试验,获得尾矿坝干滩面几何特征、颗粒分布规律及尾矿力学性质。基于离散元理论,采用PFC2D数值模拟软件进行双轴试验,与土工试验结果对比,得到尾矿细观力学参数,并分析尾矿坝颗粒接触力分布、颗粒位移与坝体结构变形特征。结果显示:1)初期坝中颗粒间接触力较大,形成的力链大致呈45°倾斜向上;坝体尾矿颗粒接触力随着埋深的增加而增大,在基岩凸起处接触力较大且集中。2)初期坝颗粒位移不明显,堆积坝少数尾矿颗粒沿坡面向下滚动,具有较大位移;尾矿堆积坝存在较为典型的滑移面,滑移面上部区域颗粒位移较大。3)初期坝结构变化不明显,尾矿堆积坝中靠近初期坝内坡面附近结构变形显著。     

高充电效率的恒流太阳能路灯控制器

针对传统太阳能路灯控制器主要存在充电效率低、恒流精度低的问题,提出基于多路脉冲宽度调制(PWM)恒流技术的新型太阳能路灯控制器的设计方案。该控制器采用复合式DC-DC变换器,通过控制多路PWM信号,实现高效地充放电功能。充电过程以改进的扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),提高充电效率;放电过程通过实时检测LED路灯的实际电流,动态调整相应PWM信号的占空比实现高精度恒流驱动LED路灯。实物测试结果表明该控制器能有效地改善充电效率和恒流源精度,充电速度提高了4%~7%,恒流源精度高达2.5%。     

径向流吸附器内部结构对变压吸附制氧效果的影响

建立了两塔径向流变压吸附制氧实验装置,研究了径向流吸附器的气体流动型式、外流道宽度和流道结构对制氧效果的影响。结果表明：对于变压吸附制氧,径向流吸附器采用向心流动最为合适;在实验条件下,外流道宽度减小到13 mm时,氧和氮分离效果最佳;与Z型流道相比,Π型流道结构改善分子筛的利用率,产氧效果最好。     

锥环式牵引传动装置自助力变速机理研究

为揭示锥环式牵引传动装置能够进行自助力变速的机理,分析了锥环式牵引传动稳态工况与变速工况内、外接触区油膜卷吸速度与自旋速度方程,构建了接触区弹流润滑模型,推导了沿变速方向的牵引力表达式,并研究了接触区油膜沿变速方向牵引力的影响因素及其作用规律. 研究表明:变速时,由于变速角θ的存在,使得接触区油膜存在沿锥轮母线方向的侧向速度,从而在接触区产生沿变速方向的牵引力,在此力的作用下,锥环将沿变速方向运动,实现自助力变速;且变速角θ越大、滑滚比s越小,输入锥轮转速越高以及接触载荷越大,沿变速方向的牵引力也越大,变速越省力.