池式钠冷快堆复杂空间内流动与传热特性三维数值模拟研究综述

钠冷快堆是第四代先进核能系统的重要堆型之一。池式钠冷快堆安全裕量大,但结构较为复杂,其堆内一回路循环流动呈多尺度、复杂空间、多路径、三维流动等特点,给池式钠冷快堆计算与实验带来一定困难。近年来,计算流体力学(CFD)的快速发展为解决上述问题提供了重要技术路径,本文对池式钠冷快堆复杂空间内流动与传热特性三维数值模拟研究进行综述。对于全堆一体化整体计算,获取池式钠冷快堆典型对称/非对称工况下的三维温度场分布及关键热工参数瞬态变化,评价其余热排出能力;对于局部部件或区域精细化计算,获取局部三维流动与传热特征参数,也为全堆一体化计算提供关键输入。相关研究为池式钠冷快堆安全稳定运行及设计优化提供重要支撑。

急倾斜巨厚煤层复杂空间结构区微震时空演化规律及诱冲机理

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等方法,研究了岩柱应力异常尺寸效应,分析了复杂空间结构区微震时空演化规律,揭示了复杂空间结构下冲击地压发生机理,评估了煤层开采不同区域的冲击危险性。研究结果表明:①急倾斜岩柱厚度更窄、出露高度更大其撬动效应更强,岩厚变异应力异常形成5个分区。②岩柱厚度更窄区域微震频次更多,能量更高,时空活动度更强,离散性更高。高应力区、应力梯度区、应力平稳区依次呈现“低频次-高能量”、“高频次-高能量”、“低频次-低能量”的微震响应特征。③特殊空间结构区域微震事件簇集且能级增大,时空活动度及离散性陡增,尤其在结构边缘该特征更明显,能量积聚及释放速率增大,冲击地压发生的概率及强度更高。位于岩柱更窄区域的特殊空间结构内微震活动更剧烈。④岩柱厚度越窄(煤柱高度越大)则岩柱向深的弯矩及能量增长速率越快,冲击危险性更高。依据结构面强度效应推断出断裂带发生滑移错动,是能量积聚与释放的优势区域。揭示冲击地压发生机理为高静载及低临界载荷共同作用,基于应力集中特征评估煤层开采不同区域的冲击危险性。

基于BIM仿真的复杂空间岸坡施工技术应用

为解决内河框架式码头筑岛法施工后期岸坡施工的难题,依托宜春港樟树港区河西作业区综合码头工程,运用BIM技术开展筑岛、填土开挖与岸坡抛石的施工仿真,提出“开挖填土分区作业、水陆协同、护岸抛石自卸与网兜相结合”的技术方案。工程实践表明,与钢平台法相比,筑岛法施工节省总工期约40 d,节约施工成本约700余万元,其中,复杂空间岸坡施工新工艺缩短工期10 d。研究成果可为类似工程提供参考。

基于Grasshopper的复杂空间结构参数化建模应用

建立几何模型是复杂空间结构设计和分析的首要工作。本文基于Rhino+Grasshopper参数化建模平台,结合工程案例,从建模思路、控制参数和运算逻辑等方面研究了各类复杂空间结构几何模型的建立过程。同时,结合结构分析软件和Grasshopper内置的力学插件,进行了集成计算和结构优化分析。结果表明,参数化建模和集成分析方法能够显著提高设计效率,为类似项目中复杂曲面空间结构的几何模型建立和计算分析提供了全新的设计思路。

大跨度复杂空间钢结构施工全过程受力分析与监测

为解决大跨度复杂空间钢结构施工过程中时变性问题,以山东省济南市某大跨度钢结构展览场馆为研究对象,运用数值模拟的方法研究不同施工阶段的结构受力变化规律,并基于现场实测数据验证数值计算结果。结果表明,展览场馆钢结构具有3个显著的施工重难点,施工过程具有“时效”和“路效”2个典型特点;在整个施工过程中,桁架的上弦杆发生了受力转换,从受拉为主转换为受压,而立杆和下弦杆的轴力则呈现逐步增加的趋势;安装完成的钢桁架轴力分布以拉力为主,最大拉力为149kN,压力主要分布在结构中部上弦位置,最大压力为243kN;所有测点的应力实测值与模拟值均呈现一致的变化规律,每个测点的应力实测值与模拟值十分接近,误差小于5%,预测精度高。

复杂空间燃气管道辅助无人巡检技术的研究及展望

燃气管道日常运行维护中,在保证人员安全的前提下提高对复杂空间燃气管道巡检工作效率及巡检范围全覆盖显得尤为重要。本文通过对复杂空间燃气管道辅助无人巡检技术可行性研究,评估3种无人设备在复杂空间燃气管道巡检工作场景中的性能指标,找到最优无人巡检技术方案为无人机+履带式机器人联合巡检模式,以此实验性结论指导优化开发辅助无人巡检技术,有效提升复杂空间燃气管道的巡检质量,保障燃气设施安全稳定运行。

软岩特大断面巷道复杂空间支护技术与优化

我国煤矿采掘巷道的断面面积递增,深层煤矿巷道的地质环境复杂,增加了巷道复杂空间的支护难度。另外,煤矿软岩常见,稳定性较差,这也增加巷道复杂空间支护的难度。对于软弱围岩条件下的大断面巷道,由于软岩抗压强度偏低,稳定性差,尤其是初期,巷道会受到来压剧烈和流变等因素干扰,复杂空间巷道在开挖后极易出现变形损坏,导致巷道维护非常困难。本文对软岩特大断面巷道复杂空间支护的必要性及问题展开讨论,并根据采煤案例分析软岩特大断面巷道复杂空间支护技术的优化策略。

复杂空间钢结构多点同步提升施工与监测技术研究

南京某大跨度场馆钢结构部分采用多点同步提升的施工技术,具有提升重量大和结构复杂等特点。对该工程在提升过程中的监控技术进行了研究,分析了同步提升和不同步提升情况下结构的受力状态,并研究了监测指标和相应的监测手段和设备。结果表明被提升钢结构部分的竖向刚度不均匀,提升力的不同步对结构提升过程中的不同步状态起控制作用,部分刚度较小的薄弱部位则由不同步位移控制;结构在提升过程中的应力和位移略有波动,但总体在理论分析结果的0.9~1.1范围波动,与监测阈值一致。

面向复杂空间路径的焊接机器人运动学分析与轨迹规划

为了提高面向复杂空间路径焊接机器人的焊接质量,以IRB 1410型机器人为研究对象,采用改进的D-H(Denavit-Hartenberg)法建立其运动学模型,通过坐标变换推导出机器人末端相对于基坐标系的位姿变换矩阵,利用RobotStudio软件和FlexPendant示教器验证了正运动学模型的正确性,然后推导出焊接机器人逆运动学的解析解,设计了Simulink模块对逆运动学算法进行仿真验证。根据所建立的运动学模型对具有复杂空间路径的马鞍形焊缝进行了等角度插补轨迹规划,并通过五次多项式插值算法使焊枪由初始位置至焊接起始点的运动轨迹与马鞍形轨迹相衔接。研究结果表明,本文建立的焊接机器人正、逆运动学求解模型可用于复杂空间路径焊接机器人的轨迹规划,焊接过程中机器人各关节运动连续且平稳,可满足焊接精度要求。

地下复杂空间无人机研究进展及其面临的挑战

分析了地下复杂空间无人机的技术发展与应用现状,指出地下复杂空间无人机面临单体性能不足、环境态势感知与自主导航能力有限、编队协同能力有限等问题,针对上述问题,展望了地下无人机关键技术发展趋势:①小型化轻量化一体化无人机设计技术。通过改进无人机的机械结构,提高激光雷达、深度相机等信息感知传感器与控制系统的集成度,优化电源管理系统等,最终实现单体无人机巡航速度、续航时间等性能的提升;②GPS拒止环境下态势感知与自主导航技术。攻克即时定位与地图构建(SLAM)导航与实时路径规划等关键技术难题,围绕特定场景逐步突破算法的局限性,提升无人系统的感知能力、环境适应性和鲁棒性;③有限信息下编队协同控制技术。攻克异构/同构无人机集群协同、复杂信道环境下的无线通信等技术难题,通过优化无人机群体智能控制策略、信息交互机制及任务决策协同机制等,增强集群无人系统的鲁棒性,提高无人系统在地下复杂环境中的自适应能力,进而提升无人系统的任务执行效率与成功率。

复杂空间结构屋顶径向主梁的吊装技术研究

文章基于天水市麦积山景区游客服务中心工程,采用理论分析、有限元方法研究了复杂空间结构屋顶径向主梁的吊装技术。研究表明:单点吊装的最佳理论吊点位于梁端的0.293 l处;双点吊装的最佳理论吊点位于距离主梁两端的0.207 l处;三点吊装的最佳理论吊点位于主梁的跨中位置和距离两端的0.138 l处;四点吊装的最佳理论吊点位于距离主梁两端的0.104 l、0.396 l处;三点吊装、四点吊装两种吊装方法下单根最不利屋顶径向主梁的横向挠度均满足规范要求,且主梁的吊点处均会产生应力集中现象,但四点吊装下主梁的力学性能优于三点吊装方法。该研究成果为类似工程提供了一定的理论指导。

粗颗粒在复杂空间形态管道水力输送中运动形式的研究

采用高速摄像技术,探讨了不同粒径、体积浓度和输送速度条件下,粗颗粒在复杂空间形态管道中的运动状态及临界条件。研究结果表明:粗颗粒在复杂形态管道中的运动状态表现出不同的特点,水平管道中以滑动推移为主要运动形式,倾斜上升管道中以滑动推移和悬移为主要运动形式,倾斜下降则主要存在下滑和悬移两种;粗颗粒在管道中的运动状态与颗粒粒径、管道形态等因素有关,就悬移运动状态而言,倾斜角度越大,粗颗粒越容易形成悬移。基于试验结果提出了临界条件的计算公式,实测值与计算值基本吻合。

复杂空间参数曲线加工的插补算法

以一阶泰勒展开式插补算法和平面参数曲线插补算法为基础,提出引入误差补偿值的复杂空间参数曲线插补算法(IAIECCS).该算法是在粗确定插补点参数后,引入误差补偿值,通过求解矩阵方程提高插补点的计算精度.根据IAIECCS算法与一、二阶泰勒展开式算法在对插补点参数值计算时产生误差的原因,给出3种算法的插补点参数值误差表达式.Nurbs曲线仿真实例表明该算法所计算的插补点参数值误差小,实时性好.

大连国际会议中心基于BIM的复杂空间钢结构安装关键技术

大连国际会议中心工程在全面采用BIM技术的基础上,对复杂空间钢结构的超大悬挑钢平台安装技术、高空悬挂结构安装技术、复杂空间管桁架网壳安装技术、超长空间弯扭钢柱安装技术、大型起重机械精确定位安装技术等进行了重点攻关,确保了工程的顺利实施,取得了良好的经济和社会效益。

基于阻抗辨识的复杂空间热网仿真研究

针对供热管网拓扑结构为空间网的特点,采用空间网水力工况计算方法代替传统的平面网计算方法,建立了复杂空间热网的仿真计算模型。应用遗传算法实现了管网阻抗的辨识,介绍了阻抗辨识模型和辨识步骤及遗传算法的实现。通过算例验证了该方法的有效性和实用性。

复杂空间钢结构整体性防火分析的系统方法研究

复杂空间钢结构建筑的飞速发展为结构防火分析和设计带来了新的挑战。在分析现有规范和性能化设计方法中结构防火设计不足的基础上,基于火灾科学、结构工程、计算机模拟等多个学科领域的知识和研究成果,立足于复杂空间建筑的整体防火性能模拟与分析的理论研究和实际应用,建立空间整体结构火灾-结构耦合分析模型和系统集成方法,提出复杂空间结构整体性防火分析的系统分析模型,并进行实例研究。该系统分析模型综合考虑实际火灾的发展蔓延过程以及火灾对结构体系的影响,研究建筑火灾中火场状况与空间结构体系之间的相互关系,对大空间建筑在各种火灾场景下的结构反应进行仿真模拟,从而进行整体性系统化的分析和评估。本课题的研究在理论分析的基础上为结构整体防火分析提出了新的手段和思路,可为我国建筑防火研究和建筑防火设计、消防救援、应急预案制定等工程实际应用提供有益的参考。

复杂空间机构热态刚柔耦合多体动力学建模

借助多体动力学软件建立了复杂空间机构的刚体动力学模型,通过添加控制规律来实现该机构特定姿态的运动。使用有限元方法将非均匀分布的载荷转化为便于添加的节点集中力。采用实体板壳和模态缩减技术将主要承载部件柔性化处理,建立了复杂空间机构的刚柔耦合多体动力学模型,计算并验证可模型的正确性。提出了基于实体板壳-模态综合-载荷移置-刚柔耦合的复杂空间机构的热态多体动力学的建模方法,该建模思路和方法对其他类似机构有指导意义。

复杂空间结构的有限元分析

利用ＳＵＰＥＲＳＡＰ软件对ＳＳ６Ｂ型电力机车主变压器下油箱在起吊、试验及机车行驶时的各种工况（五种）下进行了空间有限元分析．模拟试验工况的计算结果与实测位移、电测应力基本吻合；其他工况下的分析结果也与主变压器下油箱的实验失效情况相符．文末提出了主变压器下油箱结构的改进意见。

复杂空间自由曲面设计软件研制

针对高速列车外形设计，讨论了所开发的专用复杂空间自由曲面设计软件的原理、功能、作用，用此软件已成功地解决了高速列车外形设计的难题。

复杂空间双曲单元式玻璃幕墙的设计与施工

复杂空间双曲立面的设计与施工是单元式玻璃幕墙的技术难题。宁波梅山岛商务中心工程通过三角形平面板块模拟实现空间曲面设计,双凹槽铝合金型材工字插芯的连接、密封技术实现板块间的连接及防水;采用一种多功能幕墙吊装设备解决倾斜立面的安装难题。实践证明,该技术对同类单元式玻璃幕墙的设计与施工有较高的借鉴意义。