教学课程资源库 更多>>

关键词： 数值模拟   煤层群开采   应力分布   裂隙发育   卸压瓦斯  

摘要： 为解决祁东煤矿下邻近层卸压瓦斯向本煤层涌出的通道问题,以8_235工作面为研究对象,采用UDEC7.0数值模拟软件建立煤层群开采的数值模型,系统分析开采过程中,下邻近层应力分布特征及裂隙场动态演化规律。结合现场底板定向拦截钻孔抽采数据,揭示了煤层群开采应力分区的时空演化机制。研究表明:横向上,工作面前方30 m范围内为应力升高区(峰值达60 MPa),30 m以外为原始应力区(约35 MPa);工作面后方50 m内为卸压区(应力降至1.5 MPa),50 m以外为应力恢复区(回升至25~30 MPa)。竖向上,采动破坏深度随工作面推进逐渐扩展,下覆岩层破坏深度可达9煤底板(垂深约21 m),卸压范围覆盖82~9煤层间的细砂岩层。裂隙场演化呈现先张开后闭合的阶段性特征,卸压区裂隙密度与瓦斯抽采效率显著相关。研究结果验证了定向拦截钻孔布置在卸压区的合理性,为煤层群协同开采与瓦斯综合治理提供了理论依据,对降低煤矿瓦斯突出风险、提升抽采效率具有重要实践价值。

关键词： 锡槽   数值模拟   浮法工艺   CFD   散热   传热  

摘要： 浮法玻璃形成过程中的热工制度是决定平板玻璃质量的重要因素之一。通过对锡槽内部主要流动及传热分析基础上进行合理等效简化,建立了模拟锡槽整体热平衡的数值模型。分析了锡槽整体散热系统的传热特点,定量地得到了槽体、保护气、冷却水等各部分的散热比例,与理论热工计算和实际测量得到的结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。并通过对比分析,研究了加热元件、冷却水包对锡槽整体热平衡的影响。研究发现:冷却水包能带走玻璃板上表面大量热量,电加热元件能够对玻璃板上表面起到保温加热的作用,降低其热量散失;同时也降低顶部钢壳的散热功率,并增加底部钢壳的散热功率,加热元件、冷却水包对玻璃板下表面散热影响很小。本研究为锡槽工艺改进提供参考。

关键词： “三氮”   包气带   迁移转化   数值模拟   沿江污染场地  

摘要： 构建了包气带土壤水分运动和溶质运移耦合模型,模拟特定降雨条件下“三氮”在沿江地区污染场地包气带垂向的迁移转化过程。结果表明:“三氮”在包气带0 m~2 m范围内以吸附和硝化作用为主,在2 m~8 m范围内以反硝化作用为主,越接近包气带底部反硝化作用越强烈;包气带确对饱水带能起到一定的防护作用,考虑吸附、生物降解作用,模拟应力期内NH_(4)^(+)并未迁移至地下潜水面,NO_(2)^(-)可忽略不计,NO_(3)^(-)最终以36 mg/L迁移至地下水并发生环境污染行为。

关键词： 射流冷却   传热特性   超临界压力流体   二氧化碳   物性变化  

摘要： 以超临界压力的二氧化碳(CO_(2))为冷却工质,建立高压釜内一体化高热流芯片射流冲击冷却数值模型,进行三维射流与芯片内部固体区域共轭传热耦合计算。通过查表法和双线性插值法获取超临界压力的二氧化碳临界点附近的准确物性,探究超临界压力流体在其准临界点附近剧烈变化的物性参数对射流冷却的流动和传热特性的影响。通过与实验数据进行验证,揭示不同湍流模型与数值格式对超临界压力流体射流冷却的预测精度。通过与N_(2)射流进行对比,验证超临界压力的CO_(2)冷却性能的优越性。研究结果表明:超临界压力的CO_(2)射流在冷却过程中,会因温度跨越临界点致使比热容和导热系数急剧上升,从而在芯片表面附近形成大的比热容层,增强超临界压力的CO_(2)射流的冷却性能。

关键词： 临淮岗水闸   加固改造   抗洪能力   淮北大堤  

摘要： 为提高淮北大堤临淮岗水闸的发电及抗洪能力,解决长期运行中出现的坝基掏空、护坦损毁及翻板闸门锈蚀等问题,保障沿河地区的防洪安全,详细分析临淮岗水闸闸址地质条件及现有坝体的结构状态,提出了系统的加固改造设计方案,主要有拦河闸堰体局部修补、冲沙闸门更换、增设消力池和护坦等措施。实施结果表明这些措施显著提高了水闸的抗洪能力,增强了水闸运行的安全性和可靠性,有效减少了下游河床的冲刷风险。研究的创新点在于综合利用现代水闸加固技术,通过科学的勘察与数据分析制定优化方案,确保水闸长期安全运行。该研究成果在其他老旧水闸的改造工程中具有重要的参考价值。

关键词： 白云山隧道   采空区   数值模拟   隧道支护  

摘要： 隧道近距离下穿采空区是地下工程施工过程中要面对的重大技术难题。以成自高铁白云山隧道为工程背景,通过FLAC3D分析无水与含水两种采空区状况下隧道稳定性,优化原有的加固方案。结果表明:不同工况未注浆的隧道开挖施工后,采空区左端均呈现应力集中,隧道上方塑性区范围较大,破坏较严重,拱底竖直位移超出相关规范控制值,隧道施工存在安全隐患;采空区无水工况下,当采空区与隧道距离小于4.5 m时进行140°半包围注浆,采空区距离隧道4.5~9 m时进行全包围注浆,采空区与隧道相距超过9 m时不注浆,加固方案可以满足安全要求;采空区含水工况下,围岩遇水软化,破损程度加剧,隧道拱顶孔隙水压较大,存在涌水风险,全包围注浆范围需扩大为采空区与隧道相距4.5~10 m处,其他隧道段支护形式与采空区无水工况下相同即可;现场监测结果显示隧道稳定性得到了保障。

关键词： 赣江尾闾   泄水闸   泄流能力   布置设计   防洪  

摘要： 本文基于赣江尾闾的水文特性、地形地貌及现有水利设施,探讨了主支泄水闸的布置原则及设计方法,重点分析了泄水闸的布置型式、结构选型、泄流能力以及防洪能力等关键因素,并结合工程实例提出了优化设计方案,以期为赣江尾闾地区的水利工程建设提供参考。

关键词： 不锈钢   退火炉   数值模拟  

摘要： 本文对某不锈钢退火炉及燃烧空间进行数值模拟,对比分析了燃烧器型式及炉窑结构的变化对窑炉温度场、流场及特征气体浓度场等的影响,模拟结果与实测数据吻合良好。通过对该退火炉的技术改造,在同等产量条件下,天然气耗量由85 Nm^(3)/h降至75 Nm^(3)/h,日节约天然气240 Nm3,节能率达11.8%。

关键词： 医用直线加速器   气流组织   通风效率   数值模拟  

摘要： 为研究气流组织方式对医用直线加速器机房通风效率的影响,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,采用臭氧作为示踪气体,对风口位置、换气次数、风口形状等参数进行了模拟分析。结果表明,风口位置是影响室内臭氧分布和通风效率的主要因素,在上送下排、对角设置的原则下,排风口应优先布置于靠近直线加速器治疗头(臭氧释放源)的下部,并与送风口之间形成良好的单向气流。提高换气次数能显著降低室内臭氧浓度,但换气次数并不等于换气效果,通风效率相等的情况下,有利的风口布置条件所需的换气次数更低。风口形状对通风效率也存在一定影响,本次模拟结果中以长宽比为4:1的矩形送风口通风效率最高。

关键词： 高钢级钢   晶胞模拟   氢吸附解离   第一性原理  

摘要： 【目的】氢气解离为氢原子是掺氢天然气输送管道发生渗氢与氢脆损伤的首要条件,当前相关研究主要聚焦于钢材的α-Fe微观结构,尚不明确加入Fe_(3)C微观结构是否会加强或改变氢气在钢材表面的吸附解离行为。【方法】以高钢级钢材为研究对象,基于第一性原理与密度泛函理论建立Fe_(3)C与α-Fe两类典型微观结构的晶胞模型。考察两类晶胞模型在不同密排面、吸附位、吸附角度下的氢吸附行为,以Fe_(3)C和α-Fe相的最优吸附构型为初始态,并基于晶胞模型模拟得到的吸附产物展开过渡态搜索,描述高钢级钢材表面氢解离过程,对比两类晶胞模型下氢气吸附解离所需吸附能及其解离能垒;考虑电子电荷密度、态密度表面性质,分析微观结构表面最优吸附构型下氢原子与铁原子、碳原子间的成键机理。【结果】密排面、吸附位及吸附角度直接影响吸附能,Fe_(3)C相的最优吸附构型为氢气分子平行吸附于100面Bgg位,其吸附能为-1.26 eV,α-Fe相的最优吸附构型为氢气分子平行吸附于110面Tf位,其吸附能为-1.44 eV。氢气分子先从垂直形态转变为平行形态再进行解离,Fe_(3)C相在最优吸附构型的解离能垒为0.83 eV(79.97 kJ/mol),α-Fe相在最优吸附构型的解离能垒为0.46 eV(44.32 kJ/mol)。当氢气发生解离吸附时,氢原子会导致铁原子间的键合力减弱,氢原子的1s轨道电子及表面碳原子的2s、2p轨道电子与表面铁原子的4s、3d轨道电子产生杂化共轭作用。【结论】氢气在高钢级钢材表面的吸附解离能力与钢材微观组织、表面结构有关,Fe_(3)C微观结构会加强氢气在钢材表面的吸附解离行为,且氢气分子平行吸附于钢材表面时解离能最小。高钢级钢材中,氢气分子首先吸附于α-Fe相、部分吸附于Fe_(3)C相,并通过轨道杂化作用解离产生活性氢原子进入材料内部,为发生氢损伤提供必要条件。(图21,表3,参27)