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关键词： 火幔对流   火壳二分性   火幔流变结构   岩浆作用   数值模拟  

摘要： 南北二分性是现代火星壳最显著的地质特征之一,厘清火幔对流对火壳二分性和火幔热-化学演化的影响,对于理解火星内部圈层过程具有重要意义.本文通过三维火幔热-化学对流数值模拟,系统研究了不同控制因素对火幔形成一阶对流结构、火幔熔融(岩浆作用)形成火壳二分性,以及火幔热-化学结构长期演化的影响.研究结果表明,仅通过火幔对流可以产生具有二分性特征的火壳.其中,黏度结构是控制火幔对流结构演化和火壳二分性的主要控制因素,深部火幔矿物相变导致的黏度跳变和活化能降低均有利于形成稳定的一阶对流结构,通过岩浆作用形成具有二分性特征的火壳.火壳厚度受多因素影响:生热元素在火壳中的富集和岩浆喷发效率的降低均会抑制火壳增厚,而增大瑞利数和内生热率可以显著提高演化早期的火壳增厚速率.火星早期较高的内生热能够显著提高火幔温度并引发强烈的岩浆活动,通过部分熔融和岩浆喷发将生热元素富集至火壳,进而降低火幔内部生热和增大火幔冷却速率,导致岩浆作用在后续演化中受到抑制.火幔对流通过岩浆作用对火壳底部的侵蚀可能导致火幔内部形成玄武岩富集层,其分布深度及范围受控于玄武岩与背景火幔的密度差异,玄武岩富集层形成对演化后期的火幔柱和岩浆活动产生重要影响.

关键词： 天然气水合物   裂隙填充型水合物   低频电特性   实验测试   数值模拟  

摘要： 野外钻探显示天然气水合物在地层中可呈现孔隙填充、裂隙填充或两者共存的分布形态,孔隙型水合物的相关研究成果难以直接推广至裂隙型水合物。该文针对含裂隙型水合物沉积物开展了低频电特性实验研究。首先基于有限元数值模型优化了电极结构参数,开发了低频电性参数测试装置;然后建立了含裂隙型水合物沉积物样品的制备方法和测试数据处理方法;最后综合实验测试数据和双电层极化理论探讨了水合物饱和度和裂隙数量对含裂隙型水合物沉积物样品低频电性参数的影响规律和机理。研究结果表明:在低频测试范围(1×10^(-2)~1×10^(3)Hz)内,随着裂隙型水合物饱和度的升高,含水合物沉积物样品的导电能力降低、双电层极化强度减弱,因此复电导率实部和虚部峰值均减小;实验中合成的四氢呋喃水合物为多孔隙结构,具备孔隙水的连通性,在水合物饱和度相同的条件下,裂隙越多则从海砂部分渗入水合物孔隙中的水量越大,引起样品导电能力的升高和双电层极化强度的减弱,因此复电导率实部增大、虚部峰值减小。研究结果可为开展含裂隙型水合物沉积物电学特性测试提供实验平台,为全面认识沉积物的低频电学特性、建立水合物饱和度和沉积物渗透率评价模型提供数据支撑。

关键词： 软岩隧道   复合应力   形变压力   自重压力   膨胀压力   变形   支护设计  

摘要： 探明软岩大变形隧道围岩应力机制是指导软岩隧道进行合理支护设计的重要前提。采用理论分析与数值模拟研究方法,基于弹塑性力学,推导出围岩膨胀应力的解析解,结合形变压力、自重压力和膨胀压力,采用FLAC3D数值模拟软件分析了马渠隧道围岩以及初期支护在不同压力组合条件下的稳定性。研究结果表明:仅考虑形变压力进行支护设计不能满足隧道围岩稳定要求;当三种围岩应力叠加作用时,隧道围岩大变形、支护结构应力超出承载能力而产生破坏。对于穿越断层破碎带的软岩隧道,支护设计应考虑三种压力同时作用才能有效控制软岩大变形。

关键词： 声学   高速列车   空腔噪声   受电弓   射流降噪   数值模拟  

摘要： 为降低高速列车受电弓区域空腔的噪声,使用射流主动控制方法,即在空腔前缘位置增加三角形、方形和圆形3种不同孔型的射流孔,探究其对空腔内部流场特性和气动噪声的影响。以CRH380B车型受电弓空腔区域为研究对象,采用大涡模拟结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程声类比的方法进行仿真分析。结果表明,空腔噪声源主要集中在绝缘子迎风面,在频域上集中在低频区域(400 Hz以下)。引入射流可以有效改善空腔内部的压力分布、湍动能分布和涡结构分布状况。不同的射流方式对噪声抑制效果不同,其中圆形孔射流效果最显著,在7.5 m处监测点最大降噪量为2.2 d B;在25 m处监测点,在1 600至2 000 Hz最大降噪量为4.1 dB。

关键词： 潮汐   潮流   数值模拟   FVCOM   库克海峡邻近海域  

摘要： 基于有限体积三维水动力海洋数值模型FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)对库克海峡邻近海域的潮汐潮流进行了数值模拟分析,同时搜集了验潮站的潮位数据及其潮汐调和分析数据,对模型结果进行了对比验证。结果表明,库克海峡两侧潮汐存在着显著差异,北侧由新西兰海岸向塔斯曼海的方向上,振幅逐渐降低,南侧由南部宽阔海域向新西兰南部岸线的方向上,振幅逐渐升高,且该区域的潮汐过程受地形和岸线影响较大。库克海峡中部存在典型的往复流,且以向南流动为主。库克海峡南侧存在的隆起地形和海沟是海峡之外该海域潮汐过程的重要影响因子,具体表现在南部海洋中隆起区域的潮流流速显著增加,流向也随之改变。与实测资料的对比结果表明,本研究的数值模拟结果与实测资料基本吻合,能够准确地模拟库克海峡邻近海域的潮汐潮流状况,为相关海洋工程建设以及科学研究等提供了重要的试验依据。

关键词： 原子层沉积   数值模拟   计算流体力学   反应器   多尺度  

摘要： 原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)作为一种具有亚纳米精度的薄膜沉积技术,被广泛应用于集成电路、能源以及显示等领域。然而,在实际应用中,ALD仍面临诸多挑战,这些挑战主要源于其反应器内部复杂的流体力学、传质传热及表面反应等造成的多过程、多尺度耦合问题。数值模拟有助于揭示ALD的多物理/化学过程多尺度耦合机理,是深入分析和优化ALD的有力工具。系统综述了ALD反应器模拟研究的进展,对模拟涉及的薄膜材料、操作条件、腔体结构及基底进行了详细分析,探讨了当前ALD数值模拟研究所面临的挑战,并对进一步优化模拟技术的可能途径进行展望。

关键词： 严寒地区   高拱坝   预制免拆保温模板   模具设计   连接工艺  

摘要： 针对严寒地区高拱坝永久保温结构的耐久性问题,提出了一种装配式免拆保温模板解决方案。预制保温模板采用单元模块化设计,其由外置混凝土壳体和内置保温隔热层构成。与坝体浇成一体后发挥永久保温作用,实现了与坝体结构的并行施工和共同发挥作用。详细阐述了预制保温模板生产制造关键技术,包括模具设计与制造要点,以及混凝土浇筑、振捣、养护等工序。预制模板已在新疆某大坝工程铺设了将近162 m2试验段,试验验证了免拆保温模板不仅提升了坝体保温结构的耐久性,还大幅提高了施工效率,具有进一步推广使用价值。

关键词： 空调   分液器   两相流   数值模拟  

摘要： 空调分液器的分液均匀性影响流经换热器不同支路的制冷剂质量流量,对空调性能具有较大影响。使用VOF多相流模型研究了11路文丘里型分液器前竖直管段的高度对其分液均匀性和压降的影响。结果表明:1)随着分液器竖直管段高度的增加,不同出口的制冷剂质量流量偏差率先减小后增大,当竖直高度为120 mm时,质量流量偏差率最小,其最小值为1.63%;2)分液器的压降随着竖直管段高度的增加逐渐增大;3)随着进口质量流量的增加,不同出口的质量流量偏差率逐渐降低。

关键词： 露天矿边   数值模拟   UDEC   强度折减法   稳定性  

摘要： 露天矿边坡稳定性是露天煤矿安全生产的重要环节之一。本研究以露天矿边坡安全为研究核心,基于UDEC离散元软件开展数值模拟分析,系统探究边坡高度、边坡角、内摩擦角及粘聚力四因素对边坡稳定性的影响规律。结果表明:边坡安全系数随高度增加呈现衰减趋势,230m高陡边坡较140m工况安全系数下降达42%;当边坡角超过40°后稳定状态急剧恶化,40°边坡相较于30°工况滑动面从平缓变为陡峭。对比发现边坡几何参数(高度、角度)对稳定性具有主导作用,而岩土体强度参数(内摩擦角、粘聚力)的影响贡献度不如前两者但也不可忽视,因此在复杂赋存环境下仍需注重多参数协同优化。

关键词： 水库溢洪道陡坡段底板   底板变形   丙乳砂浆  

摘要： 水库溢洪道作为水工建筑物的重要组成部分,其作用是排放超量洪水,防止水库溢出,防止大坝毁坏。但在长期运行过程中,尤其是在陡坡段,存在底板变形或不均匀沉陷的问题,为了维持溢洪道的正常功能,砂浆喷射滚刷施工技术被广泛应用于底板加固和修复。本文针对水库溢洪道陡坡段底板变形进行分析,通过合理的材料选择、科学的配比、精确的喷射和滚刷工艺,以及细致的养护管理,从而提高底板的强度和耐久性,以抵御洪水对溢洪道的影响。