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关键词： 厚硬顶板   失稳机理   数值模拟   煤柱尺寸  

摘要： 榆树泉煤矿1016轨道运输平巷顶板为厚硬顶板,巷道外段煤柱尺寸留设较小,掘巷过程中煤柱失稳变形严重。针对厚硬顶板条件下的煤柱失稳问题,通过现场调研、理论分析、数值模拟与工业性试验等方法,总结煤柱变形失稳特征,推演煤柱失稳机理,进一步得出煤柱的合理留设尺寸。结果表明:厚硬顶板条件下的煤柱失稳具有层状剥落、瞬时发生等特点;上工作面回采完成后,厚硬顶板在1016轨道运输平巷煤柱上方形成长悬臂梁结构,厚硬顶板长悬臂结构产生的高强荷载是造成煤柱变形破坏的主要原因;煤柱尺寸大于15m以后,煤柱能产生足够大的承载力承担上覆厚硬顶板的荷载,煤柱不再有明显破坏;将1016轨道运输平巷里段煤柱尺寸增加为15m后,巷道变形得到有效控制。

关键词： 3.9 μm波段   Ho:YLF   双波长协同泵浦   数值模拟  

摘要： 单波长888 nm激光直接泵浦Ho掺杂氟化物晶体产生的3.9 μm激光存在自终止现象,为消除该自终止效应,本文提出了888 nm和2.1 μm双波长协同泵浦的技术方案,以实现3.9 μm脉冲激光的高效输出。以Ho:YLF晶体为增益介质,建立了888 nm和2.1 μm双波长协同泵浦3.9 μm激光器速率方程理论模型,数值模拟了各能级粒子数密度和腔内光子数密度随时间的变化;优化了输出镜透过率、晶体长度、掺杂浓度等参数;并分析了888 nm连续泵浦光功率、2.1 μm脉冲泵浦光参数以及泵浦光斑半径对3.9 μm脉冲激光器输出性能的影响。本论文的研究结果为实现3.9 μm脉冲激光的高效输出提供了理论指导。

关键词： 方形电池   锂离子电池   电池热管理   新型液冷流道   散热性能   数值模拟  

摘要： 为提高方形锂离子电池散热性能,设计新型液冷流道结构,基于Fluent仿真软件构建电池生热与流体传热耦合模型,仿真分析新型液冷流道中冷却液流速、入口温度及流道厚度对冷却效果的影响。结果表明:新型流道使电池组最高温度降低8.26℃;流速增大,电池最高温度降低,电池温差变化不大,液冷流道压差明显增大;入口温度降低,电池组最高温度降低,温差在合理变化范围;流道厚度增大,电池组最高温度升高,压差减小,温差在合理变化范围。为实现更高效率与更低能耗的协同目标,需在散热性能与泵功耗间寻求平衡,流速为0.4 m/s、流道厚度为3 mm为较佳选择方案。

关键词： 网格类型   化工园区   气体扩散   数值模拟   小尺度  

摘要： 网格是计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟的基础,为研究不同网格类型对化工园区气体扩散模拟的适用性,基于在典型化工园区进行的示踪气体(SF_(6))外场泄漏实验,开展了全尺度数值模拟。选取四面体、多面体、混合四面体、混合多面体4种网格类型,从网格划分特征(数量、正交质量、纵横比)和CFD模拟性能(求解精度、准确性和计算时间)方面对网格进行对比研究。结果表明,网格划分特征方面,多面体网格数量最少(0.6~1.5百万),其次为混合多面体网格(0.8~3.3百万);混合多面体(0.44)和多面体(0.41)网格正交质量明显优于四面体(0.04)和混合四面体(0.02);混合多面体网格的纵横比最低。模拟性能方面,混合多面体网格计算精度最高,达到10^(-4),其模拟值与监测值的误差最小,相关性最好(0.98),同时模拟效率(27 min)明显高于多面体(47 min)和混合四面体网格(112 min)。此外,从流场特征来看,多面体网格烟羽宽度大于混合型网格,混合四面体网格平均烟羽浓度最高。

关键词： 超大直径泥水平衡盾构   冲刷角度   渣土滞排   临界不淤流速   计算流体力学   数值模拟   湍流  

摘要： 基于计算流体动力学(CFD)方法,建立了超大直径泥水盾构仓体内泥浆冲刷和输送模型,提出了一种适用于气垫仓的临界不淤流速理论计算方法,并研究了格栅前和泥浆门后射流在不同角度时气垫仓内部流场运动特性。泥浆门后射流角度α=45°时流场优化效果最佳,可显著提高格栅截面平均速度,并促进颗粒进入格栅。不同地质条件下临界不淤流速范围为1.68~1.80 m/s,大粒径颗粒占比越高,临界不淤流速越大;α=45°及α=60°时气垫仓下部中间区域流速高于临界值,可有效降低岩屑沉积风险,并增强颗粒通过率。格栅前射流角度β=30°时,射流形成的湍动能扰动对防止易絮凝细颗粒的沉积具有显著作用。研究结果可为提高仓内岩土颗粒运输效率以及解决渣土滞排等问题提供参考。

关键词： 棚洞结构   施工阶段   泥石流冲击   结构形式   受力性能  

摘要： 为了探寻结构形式对棚洞力学性能的影响,本工作利用数值模拟的方法,通过Midas GTS NX有限元软件模拟分析了四种类型的钢波纹板棚洞在修建棚洞、回填填料及泥石流冲击三种工况下的受力状态与应力分布,并与同等条件下无钢波纹板内衬的结构进行对比。结果表明,半拱斜柱式钢波纹板棚洞具备最优抗冲击性能,添加钢波纹板后,结构的抗冲击强度提升35%~46%,应力分散效应显著增强,尤其在动态冲击荷载下展现出优越的能量耗散能力,为棚洞结构的设计提供了实践指导。

关键词： 井群   智慧化运行   EPANETH   数值模拟   水资源优化  

摘要： 北京市潮白河管理处水源地井群作为重要的供水设施,其运行效率直接影响北京市水源八厂及顺义区自来水厂的供水能力。文章基于EPANETH数值模拟,提出了水源地井群智慧化运行方法。通过模拟控制和闭环控制两个阶段,实现了井群供水量的精准调节,减少了水资源浪费,提升了供水系统的运行效率。研究结果表明,智慧化运行方法能够有效降低人工操作误差,提高供水保障率,减少水资源浪费,具有较高的实用性和推广价值。

关键词： 管道牵引   回拖力   数值模拟   施工控制  

摘要： 为保证复杂环境中城市道路管线顺利施工,引入定向牵引管法,首先分析了规范法和数值模拟法在牵引管回拖力计算中的应用,随后以嘉福工业园老旧园区改造提升一期工程为研究对象,利用两种方法分别计算了回拖力,发现误差仅1.1 kN,最后从施工前准备、泥浆制备及处理、导向孔钻进、回扩孔、管道回拖等方面分析了定向牵引管的施工控制要点,可为此类项目建设提供参考。

关键词： 迷宫阀芯   流动   空化   气液两相流   流通能力   数值模拟  

摘要： 迷宫阀芯是控制高压液体流量的关键部件,其流道结构内的空化现象是限制流量调节的瓶颈之一。针对曲折式与阵列式两类典型的迷宫阀芯结构,采用SST k-ω湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,数值研究了流体流动与空化特性,提出了满足低空化率、高质量流率要求的阀芯结构型式。研究发现,相同压差下曲折式流道的质量流量更低,由于发生强烈的边界层分离现象和出现大尺度涡旋区域导致空化率增加;阵列式流道末级圆柱尾迹区发生强烈的空化现象,通过改进末级圆柱为水滴型结构,可显著降低局部空化率,同时具备良好的流通能力;当尾部角度b=30°时,平均空化率达到最低值41.9%,这表明存在一个使下游出口截面空化率达到最小值的最佳角度。本研究可为迷宫调节阀阀芯流道结构优化、提升抗空化性能和流体质量流率提供理论依据。

关键词： 岩石力学层   致密砂岩   裂缝发育模式   穿层裂缝   数值模拟  

摘要： 天然裂缝在致密砂岩储层中对提高储层渗透性和改善油气储集空间具有至关重要的作用。然而,岩石力学层对裂缝发育模式的控制作用尚缺乏系统研究。本文以鄂尔多斯盆地韩城地区板桥镇典型致密砂岩露头为研究对象,结合数值模拟和实验分析,分析了岩石力学层对裂缝形态、规模、密度及空间分布的控制机制。研究结果显示,在能干性强的砂岩中,以构造裂缝为主,伴有少量层理缝,裂缝倾角大,以近直立张性裂缝为主,裂缝密度大、充填性较弱、有效性好。在能干性弱的泥质岩中,发育大量层理缝及少量构造裂缝,构造裂缝主要为中角度剪切裂缝,裂缝发育程度低、充填程度高、有效性差。同一层内裂缝间距整体服从正态分布,不同小层之间的裂缝密集程度,以及在穿层裂缝附近的响应程度不同。数值模拟结果显示,裂缝优先在能干性强的地层中成核,扩展至岩性界面时停止生长;随着应力增加,新裂缝在能干性弱的地层中形成,最终发展为穿层裂缝;能干性地层弹性模量越大,裂缝越发育;泊松比对裂缝发育程度影响不大;地层厚度与裂缝间距呈正比;相邻地层弹性模量差异越大或软弱,层厚度越大,越不易形成穿层裂缝。研究成果为复杂层状储层裂缝预测和非常规油气开发提供了科学依据。