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关键词： 浒苔   拉格朗日粒子   卷吸率  

摘要： 浒苔爆发对近岸取水项目构成严重威胁。运用三维水动力模型,针对黄海山东沿岸某取水项目,深入探究浒苔的影响。结合卫星影像,通过长时间卫星观测数据率定数模参数。研究采用拉格朗日方法模拟浒苔运动,将潮流作为主要驱动力。结果显示,浒苔的流动轨迹清晰地反映出潮汐特征。除海湾入口附近区域呈现一定的往复流特征外,所有外海点位均表现出旋转特征。通过大小尺度模型模拟,仅北侧一定范围粒子卷吸率较高。

关键词： 市政道路   地下管线   探地雷达(GPR)   渗漏机理   数值模拟  

摘要： 城市地下管线是维持城市功能的核心基础设施,其渗漏问题易引发道路沉陷与结构损伤。本文通过探地雷达(ground penetrating radar,GPR)与数值模拟,研究渗漏对路基力学特性的影响。基于GPR探测管线分布、埋深及渗漏特征,建立渗漏-土体耦合有限元模型,分析渗流扩散路径与路基塑性变形机制。数值模拟表明渗漏导致土体孔隙水压升高至12 kPa,局部剪应力超限引发塑性区深度增加167%。优化管线埋深至2.0 m并采用聚乙烯(polyethylene,PE)材质,可降低渗漏风险32%。探地雷达与数值模拟的结合为管线安全评估提供了技术支撑,研究成果可为城市道路维护与灾害防控提供参考。

关键词： 粉土   三轴压缩   离散元方法   微裂纹演化   能量演化   破坏阶段   数值模拟   影响因素  

摘要： 【目的】徐州粉土分布广泛,为了解其三轴压缩特性,给工程建设提供参数依据,【方法】对取自徐州地铁一号线的粉土,进行常规三轴压缩试验,不断施加轴向压力直到土体破坏,将整个试验过程看作是外加荷载对土体的做功过程。在此基础上,采取数值模拟方法,对徐州粉土的三轴试验过程进行模拟。【结果】结果显示:粉土峰值强度、残余强度和变形模量均随围压增大而增大;不同围压下均表现为剪切破坏,低围压下橡皮膜扭曲更明显。各类裂纹均逐渐增加,试样微裂纹在应力达到峰值时开始激增,剪裂纹占比逐渐增加;加载初期,荷载做功几乎完全转化为应变能,整个过程中应变能先增大后减小,摩擦能和阻尼能则一直增大至模型破坏;应变能、摩擦能与阻尼能之和约占边界能的60%,且随轴向应变增速变化与粉土应力-应变曲线关系密切。【结论】结果表明:数值模拟结果与室内试验结果很好吻合;剪切裂纹主导了粉土的最终破坏;根据能量变化将粉土三轴压缩过程破坏模式划分为峰值前的孔隙压密、弹性变形和塑性变形三个阶段,及峰值后的加速破坏和强度剩余两个阶段。然而随着围压的增大,峰后加速破坏和强度剩余阶段可能会消失。

关键词： CFD   通风系统   风管布置   风量测量   数值模拟  

摘要： 核设施厂房中,由于通风系统风量较大且布局复杂,在测量通风系统的流量时,普遍存在测得流量误差较大的问题。本文通过设计小型排风试验台架与CFD仿真模拟的方式,研究风管构建形式及测点布置对于准确测量流量的影响,并找到优化的通风管道布置形式及流量测量方案。

关键词： 水电站泄洪   闸墩振动   VOF模型   数值模拟   通气孔风速  

摘要： 针对大花水水电站泄洪中孔闸墩振动问题,采用VOF模型对泄洪过程中的水力特性进行数值模拟,分析不同闸门开度下的水流流态、流速分布、压力变化以及空化数等关键水力参数。研究表明,当闸门处于大开度时,窄缝段水舌下缘与底板接触,导致流态紊乱,从而在闸墩侧、底部位形成较大的不稳定动水作用,引发闸墩振动。提出增设中孔通气孔的措施,数值仿真表明该措施可增加底空腔进气量,稳定挑流水舌形态,有效减小闸墩振动幅度。该研究为解决水电站泄洪中孔闸墩振动问题提供理论依据,对保障泄洪安全和大坝稳定运行具有重要意义。

关键词： 重力坝   有限元   参数反演   绝热温升  

摘要： 在大体积混凝土仿真分析中,各热力学参数对计算结果的影响很大。现有的混凝土热力学参数多为实验室所得数据,而混凝土在经过水化热反应及周围环境因素的影响后,性质难免发生改变,其热力学参数较实验室数据有较大出入,影响有限元仿真计算的准确性。为了得到准确的热力学参数,结合福建周宁抽水蓄能电站下水库大坝实测资料,对混凝土的绝热温升等热力学参数进行反演分析,通过建立三维有限元模型,计算典型坝段的温度和应力场,根据计算结果构建最优解目标函数,从而得出最优热力学参数。研究结果显示,采用反演分析获得的热力学参数结果与实测值对比相对误差较小,表现出了较高的精度。在周宁抽水蓄能电站下水库大坝中,实际绝热温升较设计参数有所增加,混凝土的最高温度比设计参数提高了约3℃,线膨胀系数较设计值减小了0.6,弹性模量则有1.8GPa左右的提升。本次反演中各参数的变化规律经计算后证明其与实际相贴合,可为类似工程提供参考。

关键词： 地表径流   重金属   迁移   HYDRUS模型  

摘要： 为探究典型矿区土壤中镉铅随地表径流迁移特征规律,选择湖南省某铅锌金属矿区的土壤为研究对象,以铅锌多金属尾矿渣为污染源,通过室内模拟降雨试验和数值模拟相结合的方式,探究典型金属矿区土壤中镉(Cd)和铅(Pb)的水平迁移规律。结果表明:降雨强度和土壤坡度对土壤侵蚀量和地表径流总量的影响显著,降雨强度的影响(相关系数为0.737)明显高于土壤坡度的影响(相关系数为0.649)。Cd和Pb主要以颗粒态形式迁移。当降雨强度从40 mm/h增加到120 mm/h时,Cd和Pb在地表径流中的迁移量分别增加了142.61μg(增幅354.8%)和22399.75μg(增幅438.1%);当土壤坡度从5°增加到25°时,Cd和Pb的迁移量分别增加了87.60μg(增幅191.9%)和9133.45μg(增幅78.2%)。采用HYDRUS-2D模型对矿区土壤中Cd、Pb的水平迁移进行的模拟分析表明,土壤饱和导水率对模型输出的影响最显著。水平迁移试验结果与实测数据的对比显示,平均决定系数R^(2)为0.63,平均均方根误差RMSE为0.527。研究结果可为矿区土壤重金属污染预测提供参考依据。

关键词： 煤层自燃   自燃“三带”   采空区   防灭火   数值模拟  

摘要： 山西温家庄煤矿的主采煤层15#煤,存在自燃风险。为确定15#煤采煤工作面自燃带的空间位置,以氧气体积分数作为核心参数,利用束管抽气技术进行采空区自燃“三带”现场实测。为探明采空区内氧气体积分数的分布特性及其动态变化规律,构建了采空区数值模型,通过FLUENT计算流体动力学软件进行分析。据此,进行了自燃“三带”的划分,明确了自燃带的宽度范围,并提出了防灭火策略。研究结果表明,在15#煤掘进工作面的采空区内,散热带延伸至0~51.2m;自燃带范围介于51.2~86.2 m之间;窒息带在86.2 m以外。采用埋管氮气注入技术或支架间插管喷雾阻化系统的措施,可实现高效防灭火控制,从而确保矿井安全。

关键词： 阶梯状断层   上盘开采   数值模拟   冲击地压   应力演化   阻隔效应  

摘要： 工作面开采至复杂地质区域时随构造应力变化而形成应力增高区,煤岩体内易积聚大的弹性应变能,其应力场、能量场分布及动态演化对井下冲击地压等动力现象有显著诱导影响。利用UDEC数值模拟软件,研究工作面上盘开采过阶梯状断层(组合正断层)时超前支承应力的分布及演化规律,并结合能量分布、断层活化对阶梯状断层上盘工作面回采期间冲击危险区域及等级进行综合判识。结果表明:工作面向断层开采时具有应力阻隔效应,在开采盘出现应力集中现象,阻隔效应加剧了弹性应变能积聚,是诱导工作面冲击地压发生的重要因素;在过首条断层后向下一条断层开采期间,工作面超前支承应力相对较小,但两断层间顶板区域能量增高,存在潜在冲击危险;工作面向阶梯状断层推进时,工作面前方近断层顶板沉降变形易引起断层活化,当工作面与断层距离小于20 m时,阶梯状断层活化明显。研究结果可为相似阶梯状断层条件下冲击地压预测及危险区域划分、工作面布置、开采顺序选取等提供参考。

关键词： 物理信息神经网络   悬移质   二维对流扩散方程   数值模拟  

摘要： 为了探索新的预测悬移质泥沙输运过程的数值模拟方法,研究提出一种基于物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Network,PINN)的悬移质泥沙输运规律研究方法。通过整合控制泥沙输运的剖面二维对流扩散方程与神经网络数据驱动学习机制,探索悬移质泥沙输运过程中的复杂物理机制。PINN技术将物理模型的先验知识与神经网络的数据处理能力相结合,为悬移质泥沙输运的准确描述和预测提供了一种新的方法。