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关键词： 生态调度   四大家鱼   产卵场   数值模拟   水力特性  

摘要： 水利工程的建设会改变河道的水文水动力条件，影响鱼类产卵环境，导致鱼类繁殖规模缩减。为缓解这一影响，三峡工程近年制定并实施了生态调度方案，旨在通过人工模拟洪峰过程来促进四大家鱼的自然繁殖。为评估生态调度对产卵场水动力特性改变及其生态保护效果，本研究对四大家鱼宜昌江段产卵场精细建模河道地形、精确描述边界条件，采用瞬态三维数值模拟技术，对典型生态调度过程中产卵场的水动力特征进行了数值模拟，提取并分析了生境指标的时空变化特征。结果表明：①断面空间分布上，各断面平均流速始终稳定在0.9～1.2 m/s的窄幅区间内，河道右上部的核心区域流速会超过2 m/s，边壁不均匀性显著时涡量增强，其值处于0.22～0.28 s-1范围内。②沿程空间分布上，四大家鱼产卵场中的直转弯区域具有流速加速转向减速、流速变率和涡量更大、动能变化更复杂的特点，能刺激四大家鱼的产卵行为。③时间分布上，流速随时间呈现出增长趋势（从0.9 m/s增至1.2 m/s），与流量调控趋势一致，人造洪峰引发的流量突增导致涡量瞬时增强至0.24 s-1左右，随后的涡量则随着流量的增长逐步趋于稳定在0.05 s-1附近，动能梯度在0.002 J/（kg·m）附近展现出阶梯状分布，流量变率对动能梯度变化起主导作用。研究显示，典型产卵场直转弯区域的特殊水动力特性是促进四大家鱼产卵的重要因子，生态调度策略的优化需考虑产卵生境需求与水动力特性受生态调度影响的耦合关系。

关键词： 漂浮式风机平台   延伸薄板附体   自由衰减   数值模拟   运动抑制  

摘要： 为提升浮式风机平台水动力性能，以应对更加复杂恶劣的海洋环境，可在平台垂荡浮筒底部增设延伸薄板附体结构。基于自研计算流体力学水动求解器naoe-FOAM-SJTU，该文开展了自由衰减实验，分析了不同布置形式、不同延伸长度下薄板附体对浮式风机平台水动力性能影响。通过数值模拟发现：适当增加薄板延伸长度能有效增长浮式风机平台垂荡运动固有周期，但只有水平布置形式下的薄板能够降低衰减运动的振幅；无因次阻尼系数会随水平薄板延伸宽度的增加而增加，随垂直薄板延伸高度的增加而减小。该文还开展了泻涡分析，发现相较于原始平台，水平布置的薄板能够抑制脱落涡对浮体的二次作用，加快能量耗散。

关键词： 煤矿   封闭采区   地下水回升   渗流   水化学特征   水质演化   数值模拟   水资源协同开发  

摘要： 【背景】煤矿采区封闭诱发的地下水回升过程所伴生的渗流场演变与水质演化，对矿井水害防控、水资源循环利用具有重要影响，系统揭示其渗流-水化学协同作用机制是推进矿区水系统协同治理与资源化开发的基础科学问题。【方法】以山东枣庄滨湖煤矿116封闭采区为工程背景，采用水化学测试、数值模拟、理论计算方法，分析封闭采区内积水回升渗流特征以及离子浓度、矿相演化规律，对地下水回升及水化学演化模式进行表征。【结果与讨论】（1）滨湖煤矿116采区现有积水主要分布于采区西侧，根据封闭前涌水量计算，积水回升灌满整个采区空间预计需要426 d。采区封闭后0～90 d内，突水点持续涌水，采空区水位快速回升至-450～-250 m，封闭后90～360 d内，采空区水位回升速度减缓，采空区两侧水位升至-150 m，之后水位变化不大，至封闭455 d时积水完全灌满采空区，与预计结果基本相符，此时地下水流场基本达到平衡状态。（2）奥灰水与十四灰水在沿裂隙上涌及突水过程中，阳离子交换加速，Na++K+浓度快速上升，Ca2+、Mg2+显著下降，此阶段钠长石、钾长石及岩盐等矿物相增多，石英、方解石及白云石因溶解或沉淀减少。（3）采空区封闭后，积水回灌过程中水-岩作用持续，但阳离子交换速率减缓，矿物相变化趋势与突水阶段相似但强度减弱，最终形成以高Na+/K+、低Ca2+/Mg2+为特征的水化学平衡体系，整个过程反映了从动态突水扰动到封闭采空区缓慢自平衡的封闭采区积水化学演化模式。研究结果为揭示相似背景下的采空区积水水环境演化规律提供了参考，为封闭矿井地下水资源开发利用提供了理论依据。

关键词： 漂浮式风力机   尾流模型   深度符号回归   数值模拟  

摘要： 近年来，海上漂浮式风力机技术迅速发展，许多国家正在筹建海上漂浮式风电场。研究漂浮式风力机的尾流模型对减小尾流效应、优化风电场布局至关重要。现有的尾流模型大多只适用于固定式风力机，而漂浮式风力机平台的运动会显著影响其尾流特性。因此，有必要针对漂浮式风力机提出新的尾流模型。该文采用深度符号回归方法研究漂浮式风力机的尾流模型。首先，利用大涡模拟耦合非稳定致动线的方法模拟纵荡运动下的漂浮式风力机，获取尾流速度场数据，求解器为课题组开发的FOWT-UALM-SJTU求解器。随后，使用深度符号回归方法训练得到了尾流模型的表达式。最后，对提出的尾流模型进行验证，发现其尾流区域速度亏损的均方误差为0.002 92，平均相对误差为11.93%。结果表明，该模型能够有效地预测纵荡运动下漂浮式风力机尾流区域的边界与速度分布。

关键词： 寒区隧道   砂岩   冻融循环   三轴蠕变试验   分数阶   数值模拟  

摘要： 为深入研究冻融循环作用下围岩流变与损伤特征，从而预测寒区软岩隧道运营期间产生的变形，基于寒区典型隧道工程开展了一系列砂岩冻融循环和三轴蠕变试验，分析了冻融循环次数对砂岩蠕变特性的影响，得到了在围压分别为3、6 MPa，冻融循环次数分别为0、20、40、60次下砂岩蠕变全过程曲线；基于分数阶导数理论推导出分数阶蠕变损伤模型，以反映砂岩在不同冻融循环期间各蠕变阶段的蠕变特性，并依据试验数据确定了分数阶蠕变损伤本构方程的参数；将本构模型嵌入FLAC3D软件中，分析了冻融循环和长期荷载耦合作用下隧道围岩及支护结构的长期稳定性。研究结果表明：冻融循环次数越大，砂岩在同一长期荷载作用下的瞬时弹性变形、衰减蠕变变形和稳定蠕变变形速率也越大，所能承受的长期荷载等级越小，现场监测数据与模型计算结果的误差为8.45%，验证了二次开发模型的可靠性；随着冻融循环次数的增大，运营期间隧道围岩及支护结构的蠕变劣化效应更加严重，整体表现为向隧道内流变变形，其中拱顶和拱底变形最明显；与不考虑冻融作用相比，经60次冻融循环后，隧道支护结构最大水平和竖向位移分别增加了2.68和2.07倍，说明冻融循环作用严重影响了隧道的长期稳定性及其安全运营。

关键词： 岩土工程   膨胀土   桩基   承载性能   三维离心模型试验  

摘要： 隧道开挖将导致周围土体应力及位移的变化，进而影响临近建筑物桩基服役性能。本研究采用三维离心模型试验和三维有限单元法，研究了膨胀土地基中不同埋深双隧道开挖对群桩承载性能的影响，其中分别开挖的双隧道分居群桩两侧，且控制地层损失比为2%，根据隧道与桩的相对位置设计4种工况，隧道中轴线与桩身中段位于同一水平位置（MM)、隧道最底端与桩端齐平（FF）、隧道中轴线与桩端齐平（TT)、隧道顶部位于桩体下部一定距离（BB)。研究结果表明：膨胀土地基中双隧道开挖引起的地表沉降与Peck高斯分布曲线较为吻合，地表最终沉降槽可视为单各隧道作用的沉降叠加；相对其他工况，BB工况下桩顶沉降、承载能力损失率最大，其值分别为5.51%dp（单桩直径)、90.2%；各工况下承台倾斜量均小于0.2%；各工况下桩基弯矩和轴力分布受隧道与群桩相对位置影响显著，且较大弯矩和轴力沿桩身分布几乎重合。MM工况下双隧道开挖所致附加弯矩最大，而BB工况下所致附加弯矩最小。FF工况下双隧道开挖完成后所致桩身附加轴力最大，约为工作荷载的50%，而BB工况下桩身附加轴力将明显减小，减小量可达工作荷载的9%。

关键词： 隧道大变形控制   长管棚-小导管协同支护   数值模拟   现场监测  

摘要： 针对板岩隧道施工中的大变形控制问题，通过分析围岩应力变化特征和支护作用机理，提出了长管棚-小导管协同支护体系的优化方案。采用数值模拟和现场监测相结合的方法，分析了该协同支护技术的应用效果。研究结果表明：该技术方案能减小围岩塑性区范围，提高围岩稳定性；还能使初期支护拉应力峰值降低43.5%，有效提升结构稳定性；现场监测证实拱顶沉降量从51.5cm降至13.5cm，降幅达73.5%，同时有效控制了周边收敛变形。研究成果为解决板岩隧道施工中的大变形问题提供了有效的技术方案，对类似地质条件下的隧道工程建设具有重要参考价值。

关键词： 喷雾热解   液滴破碎   多场耦合   数值模拟   氧化铈  

摘要： 喷雾热解法是制备纳米CeO2粉体的途径之一，但液滴在高速高温气流中发生蒸发、破碎和热解行为影响了最终产品的性能和品质。本文基于VOF（Volume of Fluid）蒸发传质模型与有限速率化学反应模型的耦合方法，研究了热解中液滴形貌以及流场的变化和产物分布随时间的全过程。模拟结果表明：当入口气速为60m/s、温度为650℃时，液滴破碎前形貌变化：液滴表面先出现波纹状，然后发生褶皱，最后转变为沟壑状；液滴迎风面与背风面存在压力差，流场中局部（液滴边缘）气速最大为67m/s；子液滴数量沿X轴正方向不断减少且周围有产物CeO2生成，计算域内产物CeO2随时间逐渐增大；产物CeO2主要生成于气相与氧化剂的交界面处，而非直接附着在液滴表面。

关键词： 高速列车   动力响应   高频振动   振动传递   数值模拟  

摘要： 随着我国高速铁路速度的提高，在高速铁路运营过程中出现了较为严重的高频振动，加剧轮轨动力作用，严重影响列车运行的安全性、平稳性。另外，更高运行速度是我国高速铁路未来发展的主要方向之一。因此，很有必要针对更高运行速度车辆-轨道系统高频振动特性及影响等问题开展前沿探索性研究。首先建立考虑轮对与构架柔性的车-轨耦合系统动力学模型并对其正确性进行验证；其次，研究车辆速度对车轨高频振动的影响规律，从时、频域两方面探究车辆结构和轨道结构关键部件的垂向振动特性，再次，从幅频角度分析车辆速度对一、二系弹簧的垂向振动传递特性的影响，找出一、二系振动传递的主要路径。结果表明：随着车辆速度增加，车辆结构和轨道结构关键部件的垂向振动加剧，最大垂向加速度都会随之增大，且呈线性增长。车辆运行速度会对一、二系垂向振动传递特性产生较大影响，在时速400 km+的运行条件下，对于一系振动传递贡献较大的结构是一系垂向减振器，对于二系振动传递贡献较大的结构是二系横向减振器，可以通过对一系垂向减振器和二系横向减振器的结构参数的优化来控制一、二系的振动传递。研究成果为探究高频振动对高速列车的影响，为时速400 km+高速列车的安全运行提供理论支撑。

关键词： 水力学   数值模拟   教学改革  

摘要： 针对诸多高校水力学教学中存在的教学内容与教学时间不匹配，实验条件限制了学生对水力学实验学习的深度，验证型实验局限了学生的创新能力等一系列问题，提出了基于数值模拟的水力学实验教学改革方法。该方法在理论课程的学习完成后，引导学生进行水力学实验的数值建模与仿真分析，将模拟结果与理论数据进行对比分析，从而帮助学生加深对知识的理解与应用。数值模拟技术与水力学教学的深度融合，有助于突破当前教学实践中的瓶颈问题，为新时期水利专业本科人才培养提供了新思路。