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关键词： 地形演变   伶仃洋   数值模拟   淤积   冲刷   水沙运动  

摘要： 【目的】充分认识珠江口伶仃洋地区近些年的水沙环境演变特点及趋势,为港口航道的规划提供技术支持。【方法】本文基于Delft3D软件建立了珠江口伶仃洋地区的二维水动力模型,模拟了2007年7月珠江口伶仃洋地区的水沙动力过程,结果与实测数据吻合较好。采用2007年和2021年实测地形数据对珠江口伶仃洋地区水沙动力和地貌演变过程进行模拟,对比分析了不同年份下的水沙运动及冲淤演变特性。【结果】2007年至2021年,伶仃洋河口湾的含沙量、流速、流向及冲淤演变特性均发生明显变化。当大潮涨急落急时,流速最大增加约0.35 m/s,最大降低约0.30 m/s,流向最大偏转角为38°,含沙量变化分布与流速变化分布基本一致,且含沙量最大减少约0.10 kg/m^(3),内伶仃岛北部区域平均淤积厚度为0.03 m。【结论】2007至2021年期间,内伶仃岛北部区域主要为泥沙淤积,东西两槽部分区域则由冲刷转为淤积态势,中滩、东滩将分别向东、西方向持续扩展,内伶仃岛北部采砂坑区域将持续淤积,采砂坑区域将逐渐变浅。

关键词： 深埋引水隧洞   地应力   岩爆评价   能量准则   数值模拟  

摘要： 在深埋隧洞施工过程中,岩爆是主要面临的工程地质问题之一。准确判别岩爆发生的可能性以及岩爆级别,对工程建设具有举足轻重的意义,也给勘察带来了较大的挑战。当前,水利工程勘察过程中,行业规范在判别隧洞岩爆时,仅考量强度应力比这一因素。为深入评价某深埋引水隧洞的岩爆问题,本研究基于勘察资料与实测地应力成果,运用基于能量准则的线弹性能判据(W_(e)=40~100 kJ/m^(3))对隧洞岩爆等级进行初步预测。结果显示围岩弹性能密度为41.5 kJ/m^(3),属中等岩爆风险。在此基础上,采用有限差分法构建三维地质力学模型,反演地应力场并模拟开挖卸荷过程,揭示弹性能聚集区主要分布于隧洞两侧边墙,数值模拟结果与能量准则判据相互验证,证实中等岩爆风险的空间分布特征,并运用能量-运动学耦合模型对围岩发生岩爆岩体弹射的速度和距离进行了定量预测,为动态支护设计提供依据,对其他水利工程深埋长隧洞勘察的岩爆预测工作具有参考与借鉴价值。

关键词： irregular surface   TI media   false scattered wave   orthogonal body-fi tted grids   fi nite diff erence method  

摘要： In conventional fi nite diff erence numerical simulation of seismic waves,regular grids in Cartesian coordinates are used to divide the calculated *** simulating seismic wave fi elds under an irregular surface,such grids are unsuitable to realize the free boundary *** also easily generate false scattered waves at the corners of the grids owing to the approximation of the stepped *** issues affect the simulation *** study introduces an orthogonal body-fitted grid generation technique in computational fl uid dynamics for generating grids in transversely isotropic(TI)media under an irregular *** fi rst-order velocity-stress equation in curvilinear coordinates is calculated using the optimized nonstaggered grids finite difference *** point oscillation generated by the nonstaggered grids difference is eliminated by selective *** orthogonal body-fitted grids can accurately describe the irregular ***,the orthogonality of the grids allows the implementation of free boundary conditions without complicated coordinate transformation and interpolation *** examples show that the numerical solutions obtained by this method agree well with the analytical *** comparing the simulation results of the proposed method with those of the regular grid difference method,the proposed method can eff ectively eliminate the false scattered waves caused by the stepped grids under the condition of the same grid ***,the accuracy of the numerical simulation is *** addition,the simulation results of the three-layer TI media model on an irregular surface show that the proposed method is also suitable for complex models.

关键词： 水闸   水工模型   流态  

摘要： 为了验证水闸的总体布置和下游消能防冲措施设计的合理性,开展1∶30泄水闸断面模型试验和1∶60整体水工模型试验,对水闸泄流能力和水闸运行水力特性进行试验研究。结果表明,泄流能力满足设计要求,总体运行水流流态良好,泄水闸规模设计合理,整体布置可行。

关键词： 鄂尔多斯盆地   侏罗系   低渗透底水油藏   数值模拟   注水部位   底部注水   提高采收率  

摘要： 鄂尔多斯盆地侏罗系底水油藏天然能量不足、压力系数低、渗透率低、储集层非均质性强,采用常规注水开发含水率上升快、采收率低,为提高该类油藏开发效果,提出了底部注水理念。从底水能量、渗透率各向异性、隔层渗透率、夹层频率和沉积韵律5个影响底水油藏开发效果的因素入手,采用油藏数值模拟,对比油层注水和底部注水采收率的差异。结果表明,底部注水开发可有效增大底水能量,实现油水界面均匀抬升,大幅延长中—低含水采油期,较油层注水最终采收率提高10%以上。

关键词： 变截面桩   承载特性   数值模拟   变截面比   变截面位置  

摘要： 【目的】为了研究变截面比和变截面位置对输电线路工程中变截面桩承载性能的影响,采用数值模拟方法对其承载特性进行分析。【方法】利用有限元软件Abaqus,建立1个等截面桩和8个变截面桩数值模型,研究竖向荷载作用下桩基荷载-沉降关系、轴力分布及侧摩阻力分布特征,以及水平荷载作用下桩顶与桩身水平位移规律。【结果】变截面桩比等截面桩的沉降控制效果更好,最佳变截面比为0.8~0.9;桩身轴力随深度的增加而减小,在变截面处显著降低;桩侧摩阻力最大值出现在变截面处,变截面比为0.8时侧摩阻力发挥最为充分;变截面位于桩身40%~50%处时,变截面桩的水平承载性能最优。【结论】本研究成果可为变截面桩的参数优化设计提供理论依据。

关键词： 老矿区   采空区   稳定性分析   数值模拟   协同开采  

摘要： 老矿区采空区稳定性与深部资源协同开采是众多矿山普遍面临的问题。针对这一问题,通过对采空区现状进行详细调查,明确了采空区的分布特点及其体积,采用FLAC3D数值模拟软件对采场现状及深部资源回采过程进行了分析,重点考察了采场及地表的稳定性。研究结果表明:采空区主要分布于510~210 m之间,总体积约为37.11万m3,属于四等小型采空区;矿区当前的应力与位移状态较为稳定,虽然局部存在应力集中与底鼓现象,但对矿区整体稳定性影响较小;采用废石充填回采方案显著提升了采场的稳定性,减小了位移与变形,降低了塑性破坏的风险。地表监测数据分析表明,回采后的地表变形符合相关安全规范,确保了深部资源回采过程的安全性。

关键词： 空气雾化喷嘴   雾化特性   雾化锥角   索特平均直径   Realizable k-ε湍流模型   离散相模型  

摘要： 为探究辅助雾化孔和主雾化孔的出口流速对雾化特性的影响,课题组采用数值模拟方法研究了外混式雾化喷嘴的雾化特性。基于FLUENT软件,采用Realizable k-ε湍流模型模拟雾化过程,采用离散相模型(Discrete Phase Model, DPM)注入雾化工质液滴,对空气雾化喷嘴的雾化过程进行数值模拟。研究结果表明:辅助雾化孔出口流速对雾化锥角影响较大,流速的增加会导致雾化锥角增大、索特平均直径(Sauter Mean Diameter, SMD)降低、喷涂压力下降;随着主雾化孔出口流速的增大,喷涂压力持续增大,高压区更集中,压降更加迅速;当辅助雾化孔出口流速小于主雾化孔出口流速时,侧喷的雾化介质冲击比较微弱,无法使喷雾扇面正常展开。

关键词： 超临界锅炉   深度调峰   低负荷稳燃   数值模拟   磨煤机投运方式  

摘要： 为探究现有燃煤机组深度调峰过程中,锅炉低负荷燃烧的稳定性与最佳运行方式,针对某电厂630 MW锅炉开展了低负荷下的炉内过程数值模拟研究,对比了锅炉在20%锅炉最大连续出力(BMCR)负荷和30%BMCR负荷下以不同磨煤机组合方式运行的工况,分析了低负荷对炉内燃烧过程的影响。结果表明:某电厂630 MW机组锅炉在低负荷燃烧时,下炉膛CD两层磨煤机投运,炉膛内能保持较好的流场充满度,温度场均匀,燃烧组织合理,可保证煤粉颗粒的着火和燃烧;不同磨煤机组合工况对于炉膛出口处烟气组分的质量分数影响较小,O_(2)的体积分数变化幅度为0.42%,表明炉膛内燃烧反应的进行程度相近。因此,低负荷下可选择运行两层磨煤机保持炉内燃烧稳定。

关键词： 昼夜温差循环作用   水汽迁移   土柱模型   水热耦合   数值模拟  

摘要： 为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数值软件建立水热耦合土柱水汽迁移计算模型,模拟了夏季30 d昼夜温差循环作用导致覆盖层下土柱湿化现象,进一步预测了60 d昼夜温差循环作用对土柱湿度的影响。研究结果表明:白天持续加热使土柱温度升高,温度沿深度从高到低基本呈线性分布,夜晚停止加热12 h后,土柱温度会降低到接近初始温度,土柱中部温度略高于顶部和底部。含水率方面,在顶部封闭条件下,土柱顶部含水率在昼夜温差作用下不断往复变化,白天持续加热作用使土柱顶部含水率减小,最大减幅为1.5%,夜间低温因锅盖效应含水率增大,最大增幅为1.4%;除顶部外,土柱上部含水率大于初始含水率,最大增幅接近3%;下部小于初始含水率,最大减幅为1.9%。从模拟结果可知,第30 d和第60 d土柱含水率变化基本趋于稳定,分别在白天加热结束时刻和夜晚停止加热结束时刻处于动态平衡;进一步分析可得到覆盖层下路基湿化将导致路基性能劣化,诱发开裂和下沉等病害。研究结果对于保障道路长期安全稳定性具有重要意义。