TBM工法已成为深长隧道施工首选，但挤压大变形及其导致的卡机事故频繁发生。目前用于大变形分析和卡机预测主要为数值模拟，但大多基于连续介质力学方法，模拟结果与实际差距较大。本作品采用自主开发的三维有限元-离散元耦合方法GPU并行程序（GPI 3D FDEM），计算效率高，能够模拟脆性材料连续到非连续变形破坏全过程。首先介绍了该方法的可行性，接着展示了TBM隧道开挖分析模型的组成和特点，最后对TBM隧道开挖模拟结果进行了分析。该作品也是国内外采用三维有限元-离散元耦合方法对TBM隧道开挖分析的首次尝试，模拟结果能够很好反映围岩损伤变形到破裂运动全过程，有效表征掌子面的支撑效应以及破碎岩体与充填材料、衬砌、护盾之间的相互作用过程，为深埋隧道TBM开挖挤压大变形和卡机分析预测提供了有效途径。

针对目前调峰机组低负荷运行时烟温过低的现状，本项目以某燃煤660MW机组宽负荷SCR脱硝工程为例，利用CFD技术，结合提出的多维度模拟优化策略、流线型导流策略、喷氨混合策略和旁路分区策略，对脱硝设备进行流场优化，并开展了冷态物理模型试验验证。结果显示：经过优化后，脱硝设备内部流场分布情况良好，满足相关技术标准要求；物理模型试验与CFD模拟结果基本吻合；工程改造完成后，实现设备高效、稳定运行，达到了宽负荷脱硝和超低排放改造的目的。项目成果已成功应用于多个项目，仿真计算效率高，工程设计周期短，流场分布改善显著，具有重要的工程指导价值。

梁体焊接仿真

为了进一步优化燃料电池水热管理和解决基于格子玻尔兹曼方法的流体计算软件的核心软件，基于C++编程语言，自主研发了面向燃料电池水热管理优化的自主可控计算流体动力学软件。该软件算例通过了接触角验证等一系列验证，验证了软件的正确性和精确性。同时，该软件已成功应用于燃料电池双极板流道和气体扩散层排水性能优化等多个领域。软件相关技术已发表一区SCI论文1篇，二区SCI论文4篇。同时，申请发明专利6项，授权2项。

随着轨道交通行业高速动车组不断提速，转向架作为其核心部件，装配精度和性能要求日益严苛，制造水平面对严峻的挑战。同时，面对全球范围内新一轮的科技与产业变革，智能制造将是落实创新驱动发展、实现研制模式转型升级，尽快赶超世界先进工业水平的关键举措。高端制造、数字化成为现行大趋势。 从目前轨道交通行业面临的主要挑战出发，本项目针对时速250/350公里复兴号动车组转向架关键部件，进行组焊变形和焊接残余应力的研究，以期通过仿真计算的途径探索出最优的工艺参数，通过实际生产制造和检测加以验证，将最优的参数形成专家数据库。一方面，将最优的参数应用于量产项目，制造出低应力小变形的优秀产品；另一方面，总结开发算法规则，形成基于专家数据库的，依靠算法规则的信息化智能工业软件并推广应用，推动高端转向架产品的行业技术进步。

船舶建造过程中，焊接变形将影响建造精度。如果能在船舶设计阶段，精确高效的预测出焊接变形，将有利于提高造船精度，节约建造成本。本参赛项目中，将热弹塑性有限元法和固有变形理论相结合，对某船厂在建的薄板加筋板结构、厚板加筋板结构以及甲板支撑盒进行了焊接变形预报，并提出焊接顺序优化措施。首先，利用CAE软件求解出焊接接头在焊接过程中的温度场和应力应变场，得到接头的固有变形值。然后，运用国产焊接变形分析软件Perfact-Welding进行弹性板单元有限元分析，得到整体结构的焊接变形。结果表明，预报值与实际测量值吻合良好，验证了该项目的实用性。此外，以厚板加筋板为例，探究了改变焊接顺序对结构变形的影响，得到了能够减缓结构焊接变形的焊接顺序。