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[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
高笑 李宗利 李洋
【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
范星宇 刘海明 王希辉 王美乾 吴永红 丁文云
岩石中普遍存在各向异性裂隙，其中单节理作为一种简单基础的裂隙结构，其力学行为研究可为评价和预测更复杂岩石体系的力学性能奠定基础。为研究单节理岩石的微观裂缝演化机制与规律，探究其对宏观力学参数和破坏特征的影响，该文以滇中引水工程大理段香炉山隧洞的节理岩体为研究对象，采用二维颗粒流数值程序对完整岩石和单节理岩石进行单轴压缩模拟试验，分析节理长度及倾角的变化对宏观力学参数和破坏特征的影响。结果表明：单节理岩石的节理越长、倾角越小，单轴抗压强度、峰值应变和弹性模量越小；节理越长，节理倾角对峰值应力、峰值应变和弹性模量的敏感性越高；试样大多呈张拉破坏，裂纹萌生顺序为翼裂纹、剪切裂纹、次生剪切裂纹和远场裂纹；随着节理倾角增大，起裂位置由节理中部向尖端转移，起裂方向由垂直于节理倾向转为平行于节理倾向；节理长度越长，破坏形成的主拉裂纹越少，裂纹类型越简单，翼裂纹起裂越早，剪切裂纹起裂越晚。
关键词：
单节理岩体 离散元法 裂纹扩展 破坏机制
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
王瑞骏 吕海东 李炎隆
基于等宽缝隙稳定流的运动规律,首先建立了单一面板裂缝的渗流模型,在此基础上建立了裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型。结果表明,对裂缝密集型面板按等效准连续介质模型进行模拟,可以获得较为准确的坝体渗流计算结果,且该模型具有有限元网格剖分简单、计算效率高等优点,是一种较为准确实用的面板渗流计算模型。
[期刊] 华中师范大学学报(自然科学版)
[作者]
吴涛 李港
本文基于分形理论与技术和广义Darcy定律，考虑孔隙毛细管与裂缝间的窜流效应，提出了幂律流体在裂缝-孔隙双重介质中的有效渗透率分形模型。研究结果表明：幂律流体在裂缝-孔隙双重介质中的有效渗透率不仅与幂律流体特性有关，而且还与裂缝-孔隙双重介质微结构参数、沿基质与裂缝压强差之比有关，同时进一步分析了这些参数对幂律流体有效渗透率的影响。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李聪健 高航 刘奕
近年来受大风天气影响,树倒墙塌、高空坠物、广告牌散落等情况时有发生,严重影响社区居民安全,迫切需要识别出大风天气下社区内重点危险区域并加以防范。该文以北京市石景山区某社区风场为例进行场景建模,利用数值模拟与机器学习寻找社区特征点,完成特征点风速数据到风场数据的预测。以10个特征点数据预测6 681个点的风场数据为例,基于7 917个训练风场、 2 026个测试风场的模型训练测试结果表明:东西方向1 m/s以上速度的预测值平均相对误差为5.8%,南北方向1 m/s以上速度的预测值平均相对误差为6.2%。采用该方法可以快速获得满足精度要求的社区背景风场以指导社区风险防范、应急决策与救援,对于保障社区安全具有重要意义。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
剧锦三 蒋秀根 庄金钊
基于ANSYS编制的自动分析软件,用子结构方法自动建立实验模型的有限元分析模型,完成子结构间的无缝连接,通过计算由2个子结构组成的模型并扩展包含裂缝的子结构的解得到应力强度因子。应用算例计算结果表明,子结构方法与整体模型方法的计算结果相同,而子结构方法占用机时少约40%;计算结果与实验结果十分接近。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
张祥祥 王振清 陈曦
为了解地下仓通风对粮堆温度场变化的影响,对筒仓直径25 m、仓高20.1 m的地下仓粮堆进行了288 h通风工况下的温度场数值模拟研究。该模型以实际地下仓为背景,基于多物理场数值模拟软件COMSOL,通过调整内置质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程,分析不同入口边界压力和温度下地下仓温度场的变化情况。结果表明:在对地下仓通风288 h条件下,竖向通风比横向通风降温更快;提高边界入口压力(由300 Pa提高至400 Pa)时,横向通风和竖向通风粮堆均温都有效下降;在降低入口边界温度(由17℃降至13℃)时,相同时间的降温效果都得到明显改善,竖向通风过程的整体粮堆温度下降较快,在通风288 h后,仓内温度趋于平稳。
关键词：
地下仓 粮堆 横向通风 竖向通风 温度场
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
张祥祥 王振清 陈曦
为了解地下仓通风对粮堆温度场变化的影响,对筒仓直径25 m、仓高20.1 m的地下仓粮堆进行了288 h通风工况下的温度场数值模拟研究。该模型以实际地下仓为背景,基于多物理场数值模拟软件COMSOL,通过调整内置质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程,分析不同入口边界压力和温度下地下仓温度场的变化情况。结果表明:在对地下仓通风288 h条件下,竖向通风比横向通风降温更快;提高边界入口压力(由300 Pa提高至400 Pa)时,横向通风和竖向通风粮堆均温都有效下降;在降低入口边界温度(由17℃降至13℃)时,相同时间的降温效果都得到明显改善,竖向通风过程的整体粮堆温度下降较快,在通风288 h后,仓内温度趋于平稳。
关键词：
地下仓 粮堆 横向通风 竖向通风 温度场
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
高瑞霞 剧锦三 蒋秀根 庄金钊
为避免采用阶段策略时模型简化可能导致的柱型薄壁结构中裂缝边缘有凸起变形时应力强度因子的计算误差 ,分析了采用该方法 ,柱型薄壁结构裂缝边缘有无凸起变形时二维与三维模型所得应力强度因子的特点和局部模型尺寸对应力强度因子的影响。结果表明 :1)裂缝边缘有无凸起变形时应力强度因子有很大差别 ,裂缝半长为 133 4mm时 ,三维模型裂缝边缘的径向凸起变形为 4 1mm ,应力强度因子为 4 4 99MPa·mm1/ 2 ,是无凸起变形时应力强度因子 (194 9MPa·mm1/ 2 )的 2 3倍。 2 )裂缝较短 (13 34mm)时 ,二维与三维模型得到的应力强度因子十分接近 ;裂缝越长 ,差...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈波 张华 陈永灿 李永龙 熊劲松
基于计算机视觉的混凝土裂缝自动检测方法逐渐成为大坝、廊道和引水隧洞等水工结构场景检测任务的主流选择。然而,目前大多数方法在裂缝特征提取过程中均存在不同程度的损耗,缺乏针对性的补偿措施,导致最终检测效果不佳。该文提出了一种基于特征增强的水工结构裂缝语义分割方法,主要用于解决混凝土水工结构裂缝高精度语义分割问题。该方法通过对裂缝数据进行统计学分析,获取裂缝像素与非裂缝像素关系及其对应分布情况;采用ResNet-152特征提取网络提取裂缝图像抽象语义信息,并根据统计分析结果对高维特征进行区域聚集,构建自注意力模块,增强模型对裂缝的定位性能;结合裂缝信息分布情况,对网络损失函数进行优化,增加裂缝特征对总体损失值的贡献率,提升模型对裂缝的识别精度。该文采用智能化设备获取大坝和廊道2种水工结构场景的图像数据,图像数据经图像预处理和标注整理后获得的裂缝图像和标签共3000张;将由训练获得的分割模型在测试集上进行测试,裂缝像素准确率、召回率、交并比和总像素准确率分别达92.48%、86.52%、80.82%和99.79%。该文提出的分割方法在水工结构裂缝检测方面具有一定应用研究价值和推广意义。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
周迅 李永龙 周颖玥 王皓冉 李佳阳 赵家琦
基于图像分析的水电站坝面缺陷判别是一种高效、精准的方法,然而大坝裂缝图像存在背景复杂以及裂缝和背景像素比例不均衡等问题,导致传统算法的检测效果差。该文提出一种基于改进的DeepLabV3+网络模型的坝面裂缝检测方法。该方法利用三线注意力模块(three line attention module,TLAM)提高模型对裂缝像素的提取能力;采用空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)模块进行级联优化,实现更密集的像素采样,获取更丰富的裂缝特征;将MobileNetV2作为特征提取主干网络,可实现网络轻量化并减少模型参数;将焦点损失(focal loss,FL)和Dice损失(dice loss,DL)作为模型的损失函数,可克服数据不平衡的困难。对西南某水电站的坝面裂缝数据集进行模型有效性和对比实验,结果表明:该方法中用来评价模型精度的F_(1,score)、平均交并比(mean intersection over union,MIoU)和平均像素精度(mean pixel accuracy,MPA)的值分别达到73.98%、66.73%和73.81%,比改进前的DeepLabV3+网络检测效果分别提高了3.33%、2.89%和1.12%,该方法可为坝面维护以及未来风险评估提供技术支撑。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
李瑞鹏 田云臣 李青飞 丛雪琪 秦海晶
通过对工厂化循环水养殖进水流速的智能调控，可降低饵料残留，避免水质恶化。为此，本文采用数值模拟方法研究了进水流速对工厂化循环水养殖池流场特性的影响，并基于该研究设计出一套确定进水流速调控的实验方法。首先，通过对比Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε三种湍流模型及多种壁面函数的仿真效果，确定RNG k-ε模型和标准壁面函数作为仿真配置。同时针对多相流模型，对欧拉多相流模型和DPM离散相模型进行对比，为提高计算准确性选用DPM离散相模型，并基于上述模型进行网格无关性验证、制定网格划分方案。其次，以大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖为例，模拟不同进水流速下养殖池流场、排污、水温调节的效果。最后，针对仿真结果提出进水流速调控方案。结果显示，日常采用1.0 m/s的进水流速，可有效提高适宜流速区面积并控制水处理成本；投饵前，采用0.2 m/s的进水流速可以解决循环水养殖中存在的饵料浪费问题；进食结束后，采用1.2 m/s的进水流速可快速排出残饵壁面水质恶化；水温异常时，采用15 ℃的水、以1.2 m/s的进水流速注水230 s可使20 ℃的水下降到正常水平，精准化控制水温。采用本文提出的方法可以针对不同养殖生物，养殖环境，设计进水流速智能调控策略，可用于解决循环水养殖过程中饵料浪费、水质变差、水温异常等问题。
[期刊] 物流技术
[作者]
官彬彬 李强 张强华
针对多温区冷藏车车厢设计参数的优化问题，建立了冷量在多温区流动的物理模型，推导出冷藏车多温区温度变化的热平衡动态方程。分析风扇出风口温度，总体匀流板孔隙率，匀流板高度等因素对车厢总体温度不均匀程度以及储藏可靠性的影响。以杨梅为例数值模拟出评价指标与因素间的相互影响规律。仿真结果表明：风扇出风口温度为－２．５℃，总体匀流板孔隙率为０．２１５，高度为４０ｍｍ为本实验多温区冷藏车厢的较优设计参数。
关键词：
多温区 冷藏车厢 温度场 数值模拟
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
李洁 王健 丁为民 钱春桃
以计算流体力学(CFD)为理论依据,以某市的气象因子为输入条件,对比研究了一种新型温室与单栋塑料大棚、传统日光温室的冬季保温性能和夏季通风降温效果,以期为该新型温室的应用提供理论依据。该新型温室后墙由可拆卸的秸秆板组成。冬季,后坡与后墙覆盖秸秆板以维持室内温度;夏季,拆除秸秆板以增加温室通风面积。研究结果显示:冬季,新型温室与传统日光温室的白天室内温差为0~0.9℃,夜间温差为0~0.7℃;新型温室全天室内温度高于塑料大棚0~5℃。夏季,在通风口关闭时,新型温室的室内温度、地面温度与塑料大棚差异不明显,当通风口开启时,新型温室的室内高温区域较小。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
艾有刚 张心平 李艳洁 徐泳
在对黏土土样进行典型土力学实验的基础上,根据岩土材料的弹塑性理论,选取适用于岩土类材料的Drucker-Prager准则和与之相关的流动法则,对土样单轴压缩实验采用有限元软件进行数值模拟。模拟与试验结果比较表明:预测得到的屈服面与试验所得破坏面的方位吻合很好,证明所选的土的弹塑性模型是正确的;笔者提出的从土样试验提取模型参数,并根据土样特征选取相应模型进行数值计算的研究方法是可行的,适用用于土工程屈服失效问题的数值计算。
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