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关键词： 凝汽器喉部   冷凝分布   导流结构   数值模拟   匹配系数  

摘要： 大型凝汽器喉部蒸汽出口流量分布与凝汽器各跨冷凝量存在不匹配的问题,据此采用数值模拟方法分析某600MW凝汽器喉部出口区域流场的不匹配特征,并探究适用于该类大型凝汽器喉部的直挡板和翼型挡板导流优化方案。结果表明,抽汽管路间隙区域的蒸汽流速较大,可达194m/s;减温减压器、低压加热器和抽汽管路下方蒸汽流速较小,并存在流动死区。对应原始流场的流量匹配系数为64.7%,总压损失为79.6Pa;翼型导流挡板方案对应的流量匹配系数最高,为75.4%,总压损失为94.3Pa;综合考虑流量匹配系数和总压损失,直导流挡板可作为优选方案,对应流量匹配系数为74.8%,总压损失为90.7Pa。

关键词： 随掘地震   地质勘探   掘进智能化   超前探测   脉冲化   波场分析  

摘要： 随掘地震勘探技术是煤巷掘进智能化发展中的重要勘探手段之一,与传统的勘探技术相比,具有安全、高效、探掘同步等优点,能够提高掘进生产效率和保障掘进生产安全。针对随掘震源的特点,研究掘进机截割头受力方式,对其进行受力分析,将随掘震源真实数据加载到三维断层模型进行正演模拟,得出径向、横向、竖向分量相关结论(径向、横向、竖向分量简称为x、y、z分量);在随掘震源受力分析基础上,对每个受力点加载雷克子波点震源并模拟单炮震源,验证随掘记录互相关处理有效性。结果表明:随掘x分量互相关处理过后效果较差,y分量和z分量互相关处理过后,分离的单炮记录波形完整;在x分量上,折射横波和Rayleigh槽波能量较强,随掘记录中2组波相互干涉,导致互相关处理效果不佳;在y分量上,Love槽波能量较强,随掘记录经过互相关处理后能够分离出Love槽波;在z分量上,随掘记录通过互相关处理后能分离出Rayleigh槽波;y和z分量断层落差小于煤厚时,落差越大,随掘记录互相关处理过后反射波越明显,落差超过煤厚时,反射波变化不大;断层夹角在45°~90°范围内,随掘记录y分量互相关处理后反射波能量变化不大,z分量则是断层夹角越小,随掘记录互相关处理后反射波能量越小。

关键词： 挤密碎石桩   数值模拟   现场试验   适用性研究  

摘要： 软土因其压缩性强、固结稳定性差等特性,在工程建设前需对地基进行处理,提高上部建筑的稳定性。为研究挤密碎石桩对软土地基的加固效果,本文以某拟建建筑下方的软土地基作为研究对象,通过现场试验及数值模拟等方法,系统分析了软土地基加固方案的适用性及治理效果。研究结果表明,采用挤密碎石桩进行处理后,对软土地基的侧向变形有一定的限制作用;同时,地基沉降量最大值可减小约50%。此外,适当扩大基坑反压区边坡坡脚区域的处理范围,以增强该区域的固脚效果。本研究成果可供类似工程项目的建设提供参考。

关键词： 煤矿开采   水浸弱化   渗透率更新   流固耦合   数值模拟  

摘要： 煤矿开采造成覆岩含水层涌入开采区域,弱化煤岩体强度进而造成巷道煤柱等失稳。基于此,针对煤矿开采水岩作用弱化工程问题,提出了水浸弱化流固耦合模拟方法,可以实现采动水浸过程中煤岩体渗透率和强度的实时更新。以离散元方法为主详细论述了模拟实现的主要流程,并进一步讨论了有限元模拟方法实现的主要特点。离散元模拟方法主要通过应力和裂隙开度更新渗透率,同时提出了考虑裂隙可压缩性变化的变节理刚度模拟方法。在水渗入节理裂隙中,含水率的更新则通过节理开度变化计算。在煤岩体发生屈服前,煤岩体强度弱化可以根据含水率与煤岩体强度的关系进行更新。相比于离散元模拟方法,有限元模拟方法渗透率更新需要考虑各向异性,饱和含水率的更新则根据孔隙率计算。在此基础上,通过模拟充水断裂构造巷道围岩弱化验证了本文模拟方法的可行性,并进一步通过巷道顶板下沉和围岩裂隙发育实测结果验证了模拟结果的可靠性。最后,讨论和展望了提出的水浸弱化流固耦合模拟方法,认为掌握煤岩体力学渗流特征的尺度效应以及模拟中实现长期水浸弱化更有助于煤矿水岩作用工程问题分析。

关键词： 砂土地基   基坑开挖   邻近隧道   数值模拟   分坑  

摘要： 为控制基坑开挖对邻近隧道的影响,应充分利用基坑开挖的空间效应及基坑与隧道的平面位置关系,通过将大基坑分坑并优化各分块的开挖顺序来实现。本文介绍了杭州某砂土地基基坑的围护结构设计方案及土方分坑开挖方案,方案采用隔水性能较好的TRD止水帷幕并插入不透水层,以降低砂土地基基坑降水对邻近隧道的影响;同时通过减小单次开挖面积,待形成较大整体刚度后,再施工距离隧道较近且开挖深度较深的分坑,从而降低基坑开挖对隧道的影响。在基坑开挖前采用三维Midas软件建模分析了基坑施工对邻近隧道附加变形的影响,并结合实测数据对隧道变形进行了进一步分析。结果表明:有限元分析无法准确模拟围护桩及止水帷幕施工过程对邻近隧道的影响,其计算结果将低估隧道的变形,而在实际施工中,围护桩及止水帷幕的施工可能会对隧道产生较大影响;拆撑阶段应及时架设换撑并控制一次性拆撑范围。

关键词： 侧向进水结构   三维逆向建模   水-沙两相流   数值模拟   现场测验  

摘要： 几何形态复杂的底部淤积对侧向泵站进水结构的水-沙流场产生特殊影响,为了准确构建淤积状态下侧向进水结构的精细化三维计算域模型,尽可能还原带淤结构的几何特征信息,并进一步探究淤积状态下进水结构的水沙流场特性和流态变化,基于逆向工程技术提出了一种针对具有复杂边界条件的带淤进水结构的逆向建模方法,构建了可用于流体力学计算的完整三维计算域模型,并开展了淤积状态下侧向进水结构的水力特性分析.研究表明:提出的三维逆向重构方法最大建模偏差仅为1.5981 mm,能够准确反映进水结构的实际几何边界和淤积形态,数值模拟结果与现场测验相吻合;泥沙淤积虽然对局部流场结构有所改善,但造成了结构整体水力性能的损失.该方法可为轮廓边界复杂的建筑物结构的几何建模和优化提供新思路.

关键词： 渣油加氢   连续集总模型   轴向扩散模型   信赖域优化算法  

摘要： 随着原油重质化、劣质化趋势加剧,渣油加氢工艺逐渐成为处理重质油的主流技术,在渣油加氢反应过程中有效脱除渣油中的硫、氮、镍、钒等杂质,将大分子的稠环芳烃加氢裂化为轻质小分子,为后续工艺过程提供更清洁且更适于加工的原料。然而,由于渣油的分子组成及其加氢反应体系极其复杂,准确模拟渣油加氢反应过程是重点、难点,也是当前研究热点。针对其稳态模拟问题,提出了基于gamma分布的动力学参数模型以及连续集总轴向扩散模型,通过gamma分布函数简化模型的复杂性,并提高模型通用性;采用轴向扩散模型模拟固定床渣油加氢中流动传质过程,并通过信赖域优化算法,利用工业数据对模型参数进行校正,相较于其他优化算法大大提高了模型校正的计算效率和收敛率。此外,选取了某典型工况下两组不同进料数据对模型以及优化计算得到的模型参数进行验证,结果表明其预测精度和预测效率高,说明基于gamma分布简化后的机理模型具有很高的预测准确性、计算效率及计算潜力。

关键词： 混凝土裂缝   成因分析   重型卡车   地基不均匀沉降   温度荷载  

摘要： 针对某水利工程泄水闸左岸检修门库交通桥服役工况和地基条件复杂导致难以准确确定混凝土建筑物裂缝成因,首先根据服役工况和地基沉降监测资料定性分析可能的致裂因素,然后建立泄水闸检修门库整体三维有限元模型,结合重型卡车、地基不均匀沉降和温度荷载3种主要的致裂因素设计不同的计算工况,进而采用线弹性有限元模型、黏弹性有限元模型和温度应力场仿真计算模型逐一计算这些致裂因素引起检修门库交通桥水平向应力,探讨检修门库交通桥裂缝成因。研究结果表明,冬季不利温降荷载耦合地基不均匀沉降将在检修门库交通桥中间位置产生约3MPa的拉应力,对照检修门库交通桥实际裂缝位置,可以认为这两种因素耦合是检修门库裂缝的主要致裂因素,而重型卡车不是检修门库裂缝产生的主要原因。该研究可为类似工程裂缝成因分析提供参考。

关键词： 高压水热储能   数值模拟   循环泵   储热效率  

摘要： 超高压水热储能系统具有储能密度高、储热时间长、成本低以及可实现模块化应用等优势,可广泛部署于工业储热供热和热电调峰等领域。本工作搭建了自增压型超高压水热储能实验系统并针对实验中电加热过程加热器下方自然对流较差,存在温度分层导致储热效率低等问题开展了数值模拟研究。模拟结果显示,通过增加外部循环泵可以显著改善温度分层,提高系统储热效率。电储热效率相比较原系统提高了约12%,加热60 min后,重力方向最大温差由45.93℃降低至0.93℃。本工作通过引入描述循环泵安装位置与储罐尺寸比例的无量纲数λ以及表征循环水量与系统储水量比例的无量纲数δ两个指标,系统评价了外循环泵对于系统储热效率的影响。模拟结果显示,λ在0.5左右时,储罐内部流场较为均匀、温度梯度相对较小,系统储热效率也更高。当δ达到4.42时,储罐内部温度均匀性好、热响应时间短、储热效率高。本工作研究为提高卧式高温自增压储热水罐储热效率提供了理论指导,有望推动高压水热储能在工业储能领域的应用。

关键词： 沙湾大沟   泥石流   动力过程   数值模拟   危险性预测  

摘要： 沙湾大沟泥石流位于云南省昆明市寻甸县金源乡,据资料记载,该泥石流近代活动已有100多年历史,且灾害爆发频率居高不下,人员伤亡和财产损失情况时有发生。为深入研究沙湾大沟泥石流运动特征及危险性,依据现场调查情况结合已有资料分析,得到沙湾大沟泥石流的孕灾背景和致灾因素,通过试验和反演分析,获取模拟参数,结合网格化的数字高程模型,创建沙湾大沟泥石流危险性数值计算模型。最后基于深度积分连续介质力学理论,采用地表灾害动力过程数值分析软件Massflow,对4种降雨频率下(5%、3.3%、2%、1%)的泥石流运动演进过程进行模拟,并结合泥石流实际灾害情况与模拟结果分析其运动学特征,最终得到沙湾大沟泥石流致灾范围并对其危险性进行预测。研究结果表明:(1)各降雨频率下,泥石流流速基本维持在0~6 m/s,平均流速3.44 m/s,最大流速12.79 m/s,最大泥深9.92 m,最大冲击力396.103 kPa;(2)高、中、低危险区占比分别为57.43%、29.54%、13.03%,泥石流总体上危险性高;(3)研究结果合理呈现了沙湾大沟泥石流的时空演化情况,揭示了不同降雨频率下泥石流的动力学分布特征及危险性区划,为泥石流的监测预警及防治工程设计提供一定参考价值。