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关键词： 木材干燥   微波加热   数值模拟   电磁方程   传热方程   微波场强分布   温度预测  

摘要： 【目的】微波加热在木材加工中已显现高效优势，但微波场强分布如何影响木材内部温度变化尚不清晰。本研究拟采用数值模拟，探究微波场分布对木材内部温度场的作用规律。【方法】基于电磁场和传热场耦合理论构建三维有限元模型，模拟不同微波功率（3.6、4.5、5.4 kW）作用下腔体电场分布特征及木材内部温度场演化规律。通过试验验证模型准确性，并采用均方根误差（RMSE）量化评估仿真精度。【结果】微波加热30 s内木材次外层与中心层温度的仿真结果和试验结果一致，两者的RMSE值随微波功率的增大而增大，次外层和中心层的RMSE值最大分别为8.1和8.8℃，表明该仿真模型准确性较高。在木材微波加热过程中，不同波导输入的微波因干涉叠加形成高、低能区域，腔壁的反射波进一步干涉强化或削弱电场，最终形成驻波效应，导致电场强度呈现空间非均匀分布。高、低能区域电磁能-热能转化效率的差异，导致木材升温速率呈现差别，表明微波场强分布模式能直接调控木材内部温度变化规律。当微波功率增大时，电场分布模式保持不变，但最大电场强度显著增强（p=0.011），木材的升温速率随之加快，表面与内部温差增大。【结论】建立的三维有限元模型可以对微波腔体中电场的强度和分布特征，以及木材的温度变化进行准确预测。本研究阐明的微波加热木材过程中电磁-热耦合机制，能够为优化木材微波加热工艺提供理论依据。

关键词： 多源监测   小流域   水环境模型   水质预测预报   后评估分析  

摘要： 针对当前河流水质预测预报开展中的技术瓶颈与业务需求,选取南京市秦淮河城区段小流域作为研究区域,提出了一种基于多源监测与数值模拟的小流域水质预测预报方法。研究通过原位监测-数值模拟-统计分析等方法,构建了小流域多源监测系统与水环境数学模型,搭建了小流域水质预测预报数据库,制定了融合降雨预报信息、可推断小流域河道出入流与沿线污染源排放的水质预测预报边界匹配算法。选取2023年晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨5种典型情景进行了水质预测预报效果评估分析,对下游三汊河口断面水质类别平均预报精准率可达82.86%。基于以上方法,初步开展了秦淮河小流域水质预测预报的常态化业务应用。提出的水质预测预报方法可较好地模拟预测小流域内未来1～7 d重点断面的水质波动趋势,有助于管理部门快速研判预测不同气象、水文条件下小流域水体水质的响应过程,为水质监测预警、污染溯源提供了有效的理论与技术支撑。

关键词： 隧道   水压爆破   参数优化   数值模拟   围岩损伤  

摘要： 云贵高原某隧道围岩主要为Ⅳ级灰岩，传统光面爆破存在炸药能量利用率低，超欠挖现象严重等问题，因此本研究基于水压破岩原理，采用轴向水间隔装药方式进行光面爆破。通过LS-DYNA有限元分析软件展开不同线装药密度及不同孔距下围岩损伤程度，并进行现场爆破效果对比试验，研究结果表明：通过其损伤演化规律及应力分析确定出最佳线装药密度ql=300 g/m，最佳孔距E0=80 cm，周边孔数量可减少11个，水压光面爆破方案相较于传统爆破，炮孔利用率和半孔率分别提高了6.4%和10.1%，超欠挖平均控制在14.6 cm以内。总体而言，水间装药方式更利于提高光面爆破效果与质量。

关键词： 地聚物   长石粉   路基填料   水稳性能   耐久性能   数值模拟  

摘要： 为探究粉煤灰-矿渣地聚物固化长石粉作为路基填料的水稳性能和耐久性能，采用了试验结合数值模拟的方法，首先通过粉煤灰和矿渣的质量比以及激发剂模数对地聚物砂浆、地聚物固化长石粉混合料无侧限抗压强度的影响规律，研究其力学性能和确定地聚物配合比设计；然后依据优化的配合比制备地聚物固化长石粉混合料，开展了软化系数试验、干湿循环试验，并通过有限元模型分析了在车辆荷载作用下不同干湿循环次数对地聚物固化长石粉路基沉降的影响。结果表明，地聚物掺量显著影响地聚物固化长石粉的水稳性与耐久性能，软化系数随着地聚物掺量的提升呈增大趋势，软化系数可从0.77提高到0.81；同时地聚物固化长石粉混合料在30次干湿循环后无侧限抗压强度损失率为3.8%；路基最大沉降量随干湿循环次数增加呈现非线性增长特征，且沉降量随深度增加逐步衰减。研究还发现红壤土掺入量对胶结性能有显著影响，主要是由于黏土矿物吸水膨胀而破坏颗粒间的胶结作用。

关键词： 大直径钻孔   抽采瓦斯   数值模拟   瓦斯超限  

摘要： 针对高瓦斯矿井开采过程中,工作面回风隅角瓦斯超限的问题,提出了大直径钻孔抽采瓦斯的方法,通过数值模拟对比分析了不同钻孔直径、不同抽采负压下的瓦斯抽采效果,进而确定了大直径钻孔的最佳参数为:直径φ220 mm,抽采负压为25 kPa,并通过监测回风隅角瓦斯浓度变化,证实大直径钻孔治理瓦斯的良好效果。

关键词： 采煤工作面   断层构造   深孔爆破   数值模拟   工业性试验  

摘要： N2301综放工作面回采期间遇两处断层构造区域,为保障工作面安全、高效回采并且顺利通过断层,拟采用深孔松动爆破技术辅助工作面通过断层构造区域;文章以古城煤矿N2301综放工作面WF25和THF15两条断层为工程背景。通过理论分析、计算,得出爆破裂隙扩展半径为1.21 m,裂隙扩展孔距理论值为1.83 m.对于影响爆破效果的单孔直径以及孔间距进行了数值模拟。模拟结果显示,在药量一致时,孔径越小,围岩破裂效果越弱;孔径越大,越利于压裂围岩。炮孔间距小,致裂效果好;孔间距越大,应力波扩展半径过大,将导致最外边界的能量密度越小,致裂效果越差。现场试验效果表明,深孔爆破技术可以弱化坚硬岩石,割煤机可直接切割推过构造异常区,说明此项技术可使工作面回采工作有序推进,保障了安全作业与正常的回采进度及生产效率。

关键词： 民房   爆破振动   数值模拟   稳定性  

摘要： 以某磷矿附近村庄民房为研究对象,运用ANSYS数值模拟软件建立砖砌体民房三维有限元模型,通过施加现场实测爆破振动信号,分析民房在爆破振动作用下的位移、速度、加速度变化。结果显示,民房结构顶层角点三个方向的响应速度、位移峰值均远小于相关规范限值,表明该矿山类似规模的爆破振动不会对周围民房安全造成影响。

关键词： 微通道散热器   层流流动   数值模拟   结构优化   流动传热  

摘要： 随着科技进步,微型化技术推动微通道内流动问题研究,其液体流动和传热特性影响微型元器件效率与稳定性。本文针对微通道散热,研究进出口方式、截面形状和入口流速对散热性能的影响:基于传热与仿真理论,用Comsol构建模型并验证;Z型进出口因热流分布均匀、温差稳定散热性能好;综合速度迹线、压降损失和加工成本,选正方形截面;入口流速增加使雷诺数和努塞尔数提高,增强对流换热。研究为微通道散热器优化提供依据。

关键词： 气候态数值模拟   北太平洋深海环流   季节性变化   σ-Z-σ混合坐标  

摘要： 深海环流研究有助于提高对全球气候变化、海洋生态系统等的深入认知。由于实测资料的缺乏,目前数值模拟仍是主要研究手段。基于自主研发的σ-Z-σ混合坐标MASNUM海洋环流模式,开展了关于深海环流特征分析的北太平洋气候态数值模拟研究。σ-Z-σ混合坐标系发挥Z坐标和σ坐标的优势,实现对局部网格的灵活加密,是提高深海环流模拟精度的有效方法之一。采用WOA18、MIMOC和BOAArgo三套网格化实测资料对模拟结果进行评估,对比结果表明深海温盐场模拟结果整体上与实测资料非常接近;流场模拟结果虽然与实测资料计算得到的地转流相比存在一定偏差,但其中的深层西边界流、反气旋环流结构等分布特征较实测月平均资料更加明显,更接近于以往研究中的流场实测结果。基于数值模拟的深海环流特征分析结果显示,深层温度和盐度均值不存在明显的季节性变化,而温度和盐度均值异常的季节性变化显著,特别是温度均值异常在春夏季存在明显升高;水平和经向流函数在不同月份相差不大,表明其季节性变化不明显。

关键词： 合并煤层   综放开采   数值模拟   冒放性  

摘要： 常顺煤业15上号煤层和15号煤层间存在平均1.08 m的夹矸,将严重影响15上号煤层+15号煤层顶煤冒放性,为验证采用综放开采技术的可行性,通过与太原理工大学合作,采用数值模拟、理论分析手段展开顶煤冒放性研究。通过现场取样、实验室测试掌握煤岩层物理力学参数,数值模拟研究表明:煤层间夹矸厚度为2.85 m(最大)时,顶煤初次垮落步距较小,属于冒放性好的顶煤特征,该矿15上号煤层和15号煤层在现有条件下适宜采用放顶煤开采技术两层煤同采。