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关键词： 地下开采   近地表破碎矿体   采场结构参数优化   数值模拟   地表移动规律  

摘要： 为对近地表破碎矿体进行科学的开采并保障地表建构筑物安全,提出分段凿岩分段出矿嗣后充填法和上向进路充填法组合回采方案,并通过FLAC^(3D)软件对两种方案不同采场结构参数下的开挖和充填全过程进行模拟计算,分析采场围岩及地表的稳定性。结果表明:分段凿岩分段出矿嗣后充填法采用6 m(宽)×10 m(高),上向进路充填法采用4 m(宽)×4 m(高)两种结构参数回采时,顶底板的下沉和底鼓现象不明显,矿柱的应力集中范围最小,矿围岩无大面积塑性区贯通,整体稳固性最好;矿体回采结束后,地表最大沉降位移4.27 mm,倾斜率最大值为0.101 mm/m,曲率最大为0.842 mm/m^(2),水平变形最大值为0.056 mm/m,各项指标分析结果表明,矿体按设计方案回采对地表建、构筑物的影响很小。研究可为类似矿体回采提供经验。

关键词： 交通荷载   振动响应   振动速度   频谱  

摘要： 市政建设项目面临着大型施工车辆穿梭临近村庄道路的情况,其施工车辆交通荷载的振动响应对于临街的老旧房屋结构的稳定性存在潜在影响。为合理评估车辆荷载振动对进场道路两侧房屋的振动响应,研究采用ABAQUS有限元软件模拟交通荷载的振动影响分析。通过振动速度和振动频谱两个指标量化了车辆振动的影响程度,得出车辆荷载对于周围房屋的振动破坏作用相对较小,未超过国家控制的标准容许振动速度峰值,可为类似工程的安全评估提供参考。

关键词： 住宅厨房   吊顶补风   污染物   数值模拟  

摘要： 提出一种在厨房吊顶设置补风口的方案,解决室内热舒适与空气污染之间的矛盾。对开窗通风与吊顶补风工况进行现场试验,监测室内温度与CO_(2)体积浓度变化;应用Fluent软件建模分析开窗通风与吊顶补风两种方案的温度与CO_(2)体积浓度分布特征,进而对开口位置模拟优化。结果表明,开启补风口后室内热环境有所改善,呼吸区温度相比开窗时高15.8℃,室内CO_(2)平均体积浓度仅比开窗时高0.0027%;补风口设置在厨房中后部时,效果更佳。吊顶补风方案能够兼顾室内温度与空气品质,具有一定的新风预热效果,易操作、成本低,更易于居民接受。

关键词： 软黏土地基   真空预压法   堆载预压法   抗剪强度   数值模拟  

摘要： 软黏土地基因高压缩性、低渗透性及高灵敏度等不良工程特性,易引发地基沉降、失稳等问题,严重制约工程建设。本文以真空预压法和堆载预压法为例,通过理论推导、数值模拟及现场试验,系统分析2种方法对软黏土抗剪强度与固结度的改良效果差异。结果表明,真空预压法因等向固结作用显著提升了土体抗剪强度,而传统等效堆载法因忽略等向固结效应存在低估问题(如B区7m深度处误差达-27.0%)。基于此,提出了1种考虑等向固结影响的抗剪强度计算方法,其计算值与实测值平均相对误差小于5%(如A区3m深度处误差仅为-1.6%),显著优于传统方法。数值模拟结果表明,真空预压法固结度较堆载预压法提高约6%~8%(如荷载100k Pa时固结度为92.3%∶85.6%),且地表沉降量增加约16.4%。

关键词： 铁路隧道   数值模拟   台阶法   瓦斯隧道  

摘要： 为有效降低瓦斯隧道内被污染气体的浓度,文章结合实际工程,采用FLUENT软件进行数值模拟,探究瓦斯隧道内的通风流场特征和瓦斯浓度分布规律,并分析不同参数条件下隧道洞内的通风效果。结果表明:在通风20 min后隧道内流场基本稳定,上台阶形成涡流,使得受污染的空气以及粉尘难以排出,且在风筒异侧拱脚处出现瓦斯积聚的情况;台阶法压入式施工通风中,台阶高度、台阶长度及风管口距上台阶掌子面的距离之间存在优化组合。建议台阶高度取4~6 m,台阶长度取5~15 m,风筒出风口距上台阶掌子面的距离取10~15 m。

关键词： 风力致热   挡流板   搅拌转速   风力致热装置   数值模拟  

摘要： 为了探究垂直轴风力致热装置内挡流板数量和搅拌转速对搅拌致热性能的影响,设计了5种挡流板数量和3种搅拌转速进行了搅拌致热试验.分析了15种不同工况下致热的变化趋势并结合垂直轴风力致热装置内部流场情况,获得了挡流板数量和搅拌转速对垂直轴风力致热装置性能影响规律.研究结果表明:安装挡流板可以显著提升垂直轴风力致热装置的致热性能.当搅拌转速保持不变时,增加挡流板数量会提升垂直轴风力致热装置的致热性能,但当挡流板数量为4和6时,致热性能几乎不再提升.在挡流板数量一定时提高搅拌转速会有效地提升垂直轴风力致热装置的致热性能.挡流板主要通过改善垂直轴风力致热装置内部流动情况影响致热性能,而搅拌转速主要通过增加垂直轴风力致热装置内流体流动剧烈程度进而影响致热性能.研究成果可为垂直轴风力致热装置设计与性能改进提供参考.

关键词： 空气辅助喷射系统   欧拉–拉格朗日法   油膜分离与剥离   涡环   油膜质量  

摘要： 为深入研究空气辅助喷射系统内外喷雾过程及气液相互作用引起的雾化机制,基于欧拉–拉格朗日法建立了包括完整空气辅助喷油器和定容环境体的数值模型,并提出了更精确且通用的喷雾模型设置。喷雾过程分为油气混合阶段和混合物喷射阶段。研究定性分析了油气混合阶段中燃油射流的表面破碎过程及液滴与壁面的反弹、飞溅和黏滞行为,明确混合腔设计在气液混合效率与进气稳定性中的关键作用。混合物喷射阶段的结果表明,定容环境体内液滴平均直径约为6μm,拉瓦尔喷嘴出口处存在部分平均直径为20~30μm的液滴。此外,进一步的雾化机制研究发现,出口区域还存在少量平均直径大于50μm的液滴,且这些液滴来源于外壁面上油膜的分离。研究还揭示了涡环的形成机制:近场涡环由拉瓦尔喷嘴的几何形状决定,而远场涡环则由高速空气通过黏性力扰动静止环境氮气产生。最后,通过对空气辅助喷油器各壁面油膜质量变化的分析发现,上内壁面存在大量难以剥离的油膜,这可能导致冷起动过程中燃油积聚问题。

关键词： 地球系统模式   发展历程   研究进展   不足与挑战   陆-海-气-人耦合  

摘要： 地球系统模式是理解和预测全球变化的核心工具,近年来取得了显著进展。其性能提升体现在圈层耦合过程的精细化发展,以及圈层内复杂物理和化学过程的逐步引入。不确定性的降低则得益于新方法和新技术的发展和应用。然而,地球系统模式仍面临诸多挑战,包括对复杂交互过程的表征能力不足、社会-生态系统过程模拟的局限性,以及区域极端事件模拟能力的提升需求。未来的发展需深化跨学科协作,借助新技术强化数据获取与模型预测能力,同时聚焦社会-生态系统过程及其影响机制的研究,以增强对区域极端事件的模拟与预测能力,构建完善的陆-海-气-人相互耦合的新一代地球系统模式,为人类社会的可持续发展及全球变化的应对和预测提供更科学的支撑。

关键词： 年龄结构   媒体效应   基本再生数   数值模拟  

摘要： 讨论一类具有媒体效应和年龄结构的SEIQR传染病模型,得出基本再生数R_(0)的表达式.证明了当R_(0)<1时,无病平衡点全局渐近稳定;当R_(0)>1时,无病平衡点不稳定,此时系统存在唯一的地方病平衡点,并且局部渐近稳定.通过数值模拟可以看出,适当的增加媒体广播强度不仅降低了疾病爆发的高峰,而且缩短了流行的持续时间.

关键词： 冻结温度场   地下水渗流   水热耦合   数值模拟   抽水流量   抽水井距离  

摘要： 为揭示地下水渗流作用对冻结法凿井工程中温度场演化规律的影响机制,以淮南潘二煤矿中央风井工程为例,基于FLUENT有限元软件构建水热耦合温度场数值模型,通过数值模拟与实测数据的对比验证模型可靠性,系统探究抽水井流量和距离对冻结壁交圈时间的耦合作用规律。结果表明:地下水渗流场与冻结温度场存在显著交互效应,抽水流量增加会加剧冷量沿渗流方向的迁移扩散,导致冻结壁交圈时间呈非线性增长;当抽水流量为100 t/d、抽水井距200 m时,交圈时间较无渗流工况延迟1 d;当流量增至500 t/d、抽水井距缩短至50 m时,渗流强度超出冻结壁发育阈值,交圈过程被完全阻断;冻结壁交圈时间与抽水流量呈正相关,与抽水井距离呈负相关,其数学关系可表征为二元函数。可为富水地层冻结工程设计提供渗流-冻结耦合作用的理论依据与参数优化方法。