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关键词： 强冰雹   飑线   结构特征   CMA-MESO   冬季  

摘要： 本文利用多源气象观测资料和ERA5再分析资料,并结合CMA-MESO高分辨率数值模拟结果,分析了影响2024年初罕见冬季冰雹过程的主要天气系统及其时空演变和三维结构特征,发现2024年1月1日08时—2日08时(北京时,下同)贵州区域降水实况分为2个阶段(1日19:00—2日00:00贵州中部以西以南冰雹为主的对流活动和2日00:00—08:00贵州中部以东以南降水为主的对流活动),并重点针对第1阶段冰雹过程开展研究。结果表明:(1)在冰雹过程发生前(1月1日14:00和18:00),云南东部及贵州西部有热低压发展,其热效应加强了贵州中部以西以南地区地面辐合和不稳定能量积聚。(2)在高低空环流场配置上,对流层高层辐散、中层高空短波槽东移扰动、中低层较明显的偏南暖湿气流及暖式切变,以及高低空干湿区叠加的共同影响,为冰雹过程提供了有利的动力、水汽和不稳定层结条件,地面静止锋的稳定维持是冰雹过程的主要天气尺度系统,为过程提供了触发条件,而地面锋前的上升运动与高空急流出口区的上升气流相叠加,对冰雹过程的发生发展起到了增强作用。(3)在21:30前后时段,长顺县发生了最强冰雹过程,飑线强回波单体活动也达到高峰,在对流层中低层形成回波悬垂结构,在低0℃层和-20℃层的背景下,强烈的上升气流循环托举雹胚,使得其表面不断凝结过冷水珠,为大冰雹的形成提供了必要条件。(4)CMA-MESO高分辨率数值模式一方面清晰地揭示了长顺县大冰雹发生发展时,由于中高层冷空气的侵入,在最强上升速度区域形成了显著的θse锋区,不仅增加了大气的不稳定度,也为对流天气的发生提供了触发机制;另一方面,通过高分辨率的探空曲线模拟,揭示出大冰雹发生前CAPE高值持续释放、风垂直切变持续增强、低层暖平流持续加强和中高层冷空气干入侵由强到弱的环境场变化对降雹区预报具有较好的指示意义。

关键词： 输送   焦炭颗粒   弯头   曲率半径   CFD   冲蚀  

摘要： 文中采用Realizable k-ε模型对输送过程中弯头内部颗粒冲蚀进行了数值模拟研究。通过CFD方法分析9种曲率半径弯头内部的流体特性,压力分布和颗粒运动轨迹等规律,归纳各曲率半径R下颗粒对弯头壁面的冲击压力和最大冲蚀率的特点。结果表明:由于连续相受离心力的作用,弯头段会出现二次流,形成了局部扰动,随着曲率半径R增大,内部流场趋于稳定,流体的相对速度逐渐减小,对管道内壁的冲击也逐渐减小;离散相(焦炭颗粒)对弯头壁面的冲蚀受曲率半径影响较大。若使用空间受限,推荐使用曲率半径4D的弯头;反之,曲率半径7D的弯头性价比最优;应减少使用曲率半径2D、3D、5D和6D的弯头。

关键词： 吸力桶基础   局部冲刷   波浪作用   水流作用   数值模拟  

摘要： 基于工程实例,采用Flow-3D软件探究在水流作用下不同水深和不同露出土体高度以及在波浪作用下不同波高对吸力桶基础冲刷所形成的冲刷坑形态及最大冲刷坑深度的影响。在数值模拟研究中选取典型工况,结合理论系统性研究吸力桶基础的冲刷特性。结果表明:桶基冲刷坑深度与露出土体高度成正比,与水深成反比;指数型冲刷深度公式可很好地预测吸力桶基础的冲刷深度随时间的变化;在典型工况下波浪作用仅在吸力桶基础两侧产生明显的冲刷坑,在吸力桶基础前后出现泥砂堆积现象,但整体海床地形并没有出现较大的变化,最大冲刷坑深度约为筒体直径的0.03倍。

关键词： 型钢转换钢梁   基坑栈桥   加固技术   数值模拟  

摘要： 在目前的加固技术中,型钢转换钢梁替代混凝土支撑梁被广泛应用。以临近武汉长江隧道的某基坑项目为研究对象,采用岩土、隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GEN 2020,对该基坑施工过程中的型钢转换钢梁替代混凝土支撑梁的施工工况进行模拟和受力分析,得到塔吊的工作荷载传到型钢转换钢梁上,再传到钢立柱上各构件的变形及应力情况,并进行分析,得出模型的建立是合理可行的。

关键词： FV520(B)钢   固溶处理   时效处理   奥氏体等温形成动力学图   热力学平衡相图  

摘要： 采用数值模拟软件计算FV520(B)钢的热力学平衡相图、奥氏体等温形成动力学图、最佳固溶温度、最合适中间处理温度和时效温度。计算结果表明:FV520(B)钢加热至1090℃时有铁素体形成;最佳固溶温度为1000~1080℃,最合适的中间处理温度为850℃左右;当时效温度低于550℃时,钢析出相尺寸细小,随着时效温度升高,析出相变粗。

关键词： 采动影响   沿空掘巷   煤柱留设   数值模拟  

摘要： 在矿井开采过程中,沿空掘巷因其能够提高回采效率、优化通风系统而被广泛应用,但其围岩稳定性易受采动影响,存在较大安全风险。针对色连二矿12411工作面沿空掘巷围岩稳定性问题,本文综合运用理论计算与数值模拟方法对留设煤柱的合理宽度及其稳定性进行研究,并进行现场工业性试验,检测回采期间巷道围岩变形量。研究结果表明:① 基于极限平衡理论,结合矿井实际地质条件,计算得出合理的留设煤柱宽度为11 m。② 利用FLAC3D数值模拟软件,对12411工作面回采60 m后的沿空掘巷围岩应力分布以及塑性区演化特征进行模拟分析。数值模拟结果显示,在采动影响下,煤柱能够有效承载围岩应力,降低巷道变形量。③ 回采期间巷道顶板最大位移量为171 mm,两帮最大位移量为140 mm,巷道变形量较小,保证了煤矿的安全开采。In the process of mining, roadway driving along next goaf is widely used due to its ability to improve mining efficiency and optimize ventilation systems. However, its surrounding rock stability is easily affected by mining activities, posing significant safety risks. In response to the stability problem of the surrounding rock of the 12411 working face in the Silian Second Mine, this paper comprehensively uses theoretical calculation and numerical simulation methods to study the reasonable width and stability of the reserved coal pillars, and conducts on-site industrial tests to detect the deformation of the surrounding rock of the roadway during the mining period. The research results indicate that: ① Based on the limit equilibrium theory and combined with the actual geological conditions of the mine, a reasonable width of 11 meters for retaining coal pillars is calculated. ② Using FLAC3D numerical simulation software, the stress distribution and plastic zone evolution characteristics of the surrounding rock along the goaf after 60 meters of mining in the 12411 working face are simulated and analyzed. The numerical simulation results show that under the influence of mining, coal pillars can effectively bear the stress of surrounding rock and reduce the deformation of the roadway. ③ During the mining period, the maximum displacement of the roadway roof was 171 mm, and the maximum displacement of the two sides was 140 mm. The deformation of the roadway was relatively small, ensuring the safe mining of the coal mine.

关键词： 风暴潮   数值模拟   非线性作用   台风烟花  

摘要： 风暴潮灾害通常出现于沿海地区,其对沿海地区人类社会与经济的发展构成严重的挑战。受到全球气候变化影响,杭州湾—舟山海域的风暴潮致灾的风险程度进一步上升,亟待开展本海域风暴潮传播特性及非线性作用机制研究。基于“烟花”台风期间的实测潮位数据结合数值模型,研究在强台风条件下本海域风暴潮传播特性及非线性作用机制。结果表明:①本次台风风暴潮增水过程可以分为初振、主振以及余振3个阶段,初振阶段,增水幅度为0.2~0.5 m;主振阶段,其增水振幅在0.5~1.0 m;余振阶段,各站增水均出现减少趋势。②风暴潮造成的最大增水与天文潮呈现出一定的正相关关系,但非一致吻合。大潮期间登陆的台风造成的增水远大于小潮期间登陆。③受潮汐和风暴潮的非线性作用影响,台风在高潮时刻登陆,非线性作用使得最大增水发生时间后移,且最大增水大于在低潮时刻。

关键词： 再生砖骨料   铁尾矿砂   再生混凝土路面砖   正交试验   数值模拟  

摘要： 为提高建筑垃圾及铁尾矿砂的回收利用率,通过正交试验方法研究减水剂掺量、铁尾矿砂取代率、再生砖骨料取代率和水胶质量比对再生混凝土路面砖(RCPB)力学性能的影响,并通过有限元数值模拟对试验进行预测。结果表明,再生砖骨料取代天然骨料制备的RCPB力学性能有所下降,当再生砖骨料取代率低于50%时,RCPB的力学性能无明显变化;减水剂掺量为1%、铁尾矿砂取代率30%、再生砖骨料取代率50%、水胶质量比0.4时,铁尾矿-再生砖骨料混凝土路面砖的综合性能最佳。利用有限元软件计算得到的数据变化与试验结果相关性较好,表明可通过有限元模拟多种因素对RCPB的影响。

关键词： 小型水库   除险加固   土石坝护坡  

摘要： 针对永福县横山桥水库均质土坝上下游护坡出现裂缝、塌陷及冲蚀等病害,系统分析其破损现状及成因。对比研究了混凝土护坡、浆砌石护坡、生态护坡的技术方案,结合水库地理环境、工程现状及经济成本,选定生态护坡技术进行加固。重点阐述施工准备、坡面清理、土壤改良、植被种植、排水系统优化等关键工艺。实践表明,该技术能显著提升护坡稳定性,修复生态环境,为同类小型水库除险加固提供技术参考。

关键词： 变径螺旋溜槽   数值模拟   流场流态   切向速度   径向速度  

摘要： 螺旋槽直径是影响螺旋溜槽分选效率的关键因素,目前工业用螺旋溜槽基本采用固定螺旋槽直径的设计,而对变径螺旋溜槽的研究较少。为探明螺旋溜槽直径变化对分选流态的影响规律,借助计算流体力学(CFD)仿真技术构建了变径螺旋溜槽的CFD模型并进行了模拟研究。结果表明,对于从上到下直径逐渐变大的变径螺旋溜槽,随着流体的向下流动,槽内液流逐渐由外缘向内缘迁移,流膜厚度整体变薄,最大流膜厚度对应的径向位置逐渐向外缘移动,而Φ400 mm标准螺旋溜槽最大流膜厚度位置基本固定;变径螺旋溜槽槽内流体的雷诺数先增加后减少,层流区域占比逐渐增加,反观Φ400 mm标准螺旋溜槽,其各圈流体的雷诺数变化不大,层流区域逐渐减小;变径螺旋溜槽内缘水流的切向速度逐渐增加,中部靠外缘流体的切向速度先增后减,而Φ400 mm标准螺旋溜槽每圈末的整体切向速度大小逐渐增加,分布特征基本不变;变径螺旋溜槽的二次环流范围逐渐向外扩展,二次环流最强位置趋向槽外缘,但Φ400 mm标准螺旋溜槽每圈末的二次环流范围近乎不变,径向速度峰值对应径向位置相对较固定。