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关键词： 数值模拟   DionisosFlow   基准面曲折上升   陆架边缘轨迹   自动后退现象  

摘要： 【目的】研究陆架边缘轨迹有助于分析陆架边缘沉积系统的演化及预测深水砂体的分布,一直以河流—三角洲体系的海岸线轨迹作为研究对象的海岸线自动后退原理同样适用于陆架边缘轨迹。为了验证陆架边缘轨迹的自动后退现象,开展了二维数值模拟研究。【方法】利用DionisosFlow沉积数值模拟软件,对沉积物由冲积河流稳定供给、基准面曲折上升(低频基准面上升复合高频基准面旋回)背景下的陆架边缘生长过程进行二维数值模拟。【结果与结论】模拟结果表明,在基准面曲折上升背景下,短期的基准面下降使得海岸线推进至最远端形成陆架坡折拐点(陆架边缘),陆架边缘随着基准面整体的缓慢上升不断抬升,其轨迹表现为早期的向海推进和晚期的向陆后退,上述过程即为陆架边缘轨迹自动后退现象。陆架边缘轨迹自动后退现象具有以下特征:(1)陆架边缘自动后退的轨迹遵循着和海岸线自动后退相似的理论轨迹;(2)相比于基准面稳定上升背景下生长的海岸线沉积系统,基准面曲折上升背景下的陆架边缘沉积系统受高频下降期间下切侵蚀的作用,在基准面下降结束后形成的顶积层坡度较陡,导致发生自动后退的时刻较晚;(3)陆架边缘自动后退现象主要受盆地初始地形几何特征及基准面低频上升(沉降)速率控制。在其他外部因素不变的条件下,初始冲积河流平原的坡度越小或基准面低频上升(沉降)速率越大,陆架边缘坡折发生自动后退和自动坡折的时刻越早,反之,陆架边缘发生自动后退和自动坡折的时刻越晚。南海北部珠江口盆地中中新世韩江组、上新世万山组为可能的沉积实例。验证陆架边缘轨迹的自动后退现象和了解其特征有助于解释不断沉降的被动型大陆边缘盆地陆架边缘的迁移。

关键词： 高速喷管   主动冷却   二维喷管   数值模拟   传热传质  

摘要： 针对地面试验设备中高速、高总温二维喷管的热防护需求,为降低喷管壁面温度,开展了喷管模型在不同工况下的主动冷却数值模拟研究。通过在壁板设计与气流方向垂直的矩形冷却通道,研究不同冷却工况对壁面温度分布、壁面热流密度分布以及出口马赫数分布的影响。结果表明:采用局部冷却模式时,相比绝热工况,喉部最高温度由469.1 K下降至372.5 K,显著降低了喷管喉部区域内壁面温度,提高了壁面温度场均匀性;采用全局冷却模式时,虽然可以提高壁面温度分布的均匀性,减小壁板内的热应力,但会影响出口下游温度和速度边界层厚度,导致核心流区域马赫数均匀性降低从而恶化流场品质。本研究可为高温长时间运行的高马赫数喷管热防护优化提供一定的设计参考。

关键词： 脱碳   高温热泵   天然气   余热利用   化学吸收   数值模拟  

摘要： 以醇胺溶液作为吸收剂的化学吸收是目前天然气脱碳领域使用最为广泛的技术,拥有处理量大、循环稳定性好等优点,但是化学吸收剂的再生过程能耗非常高。为降低化学吸收脱碳的能耗,提出了天然气化学吸收脱碳-高温热泵耦合流程,通过高温热泵将气田上的废水余热用于脱碳流程的再生过程,达到节能降碳。利用Aspen HYSYS软件对采用MDEA溶液的脱碳系统进行建模和参数优化。结果表明:经过优化,该套工艺的脱碳率高达95%,系统的单位综合能耗为0.3821 kW·h/kg CO_(2),相比于常规脱碳系统(单位综合能耗为0.8828 kW·h/kg CO_(2))降低了56.72%。

关键词： 盾构隧道   冻结法   数值模拟   长距离联络通道   冻结管布置  

摘要： 为探究盾构隧道长联络通道冻结施工冻结技术效果,以郑州市8号线1期工程3号联络通道人工冻结施工为背景,探究了拱顶冻结管不同排布情况下冻结效果,采用ABAQUS建立三维实体数值模型计算土体温度场,并提取冻结壁发展情况与冻土平均温度。结果表明:传统双排冻结管在长距离联络通道冻结施工中可能存在冻土平均温度不足的情况;增设为三排冻结管可以有效增强喇叭口拱顶冻结壁,降低侧墙冻结壁平均温度;建议在三排冻结管布置情况可将积极冻结时间降至47 d。

关键词： 强震动数据缺乏   地震动模型   数值模拟   混合经验法   参考经验法  

摘要： 强震动数据是建立地震动模型的基础,对于缺乏足够强震动数据的地区,建立地震动模型存在困难。该文综述了缺乏强震动数据地区建立地震动模型的几种方法:数值模拟方法、混合经验方法和参考经验方法。数值模拟的方法利用基于随机方法和确定性方法分别模拟高、低频地震动建立地震动模型;混合经验方法通过将数值模拟与实际观测数据结合,利用调整因子将参考地区的经验地震动模型应用于目标地区,可有效解决数据缺乏问题;参考经验方法基于研究区域的小震记录,调整经验地震动模型,以适应特定地区情况,具有简约性和有效性。这三类方法各有特点,基于数值模拟的方法可以考虑震源特性、复杂的地质和场地条件,计算结果依赖于震源模型和地下速度结构的精度和准确度;混合经验方法结合了数值模拟方法的灵活性和实测数据的统计特征,能在数据不足时建立相对可靠的模型;参考经验方法则更为快速简单,但对小震数据具有依赖性。最后,该文建议可通过人工智能和多源数据融合等方法,以提升缺乏强震动数据地区建立地震动模型的精度和可靠性。

关键词： 切缝爆破   爆生裂纹   地应力   数值模拟   光面爆破  

摘要： 针对深部隧道在地应力作用下采用切缝爆破开挖技术致裂岩体内部损伤及裂纹演化规律不清楚,建立切缝爆破理论模型,研究切缝爆破致裂岩体作用机制,并通过理论分析地应力对切缝爆破载荷致裂岩体的影响.通过在数值模拟软件中引入校正好的岩石本构模型建立不同地应力下双孔切缝爆破三维数值模型,结果表明:受地应力影响,在爆炸近区,双孔切缝爆破在切缝方向与非切缝方向上的粉碎区直径之比在1.5~2.0之间,有利于双孔切缝爆破在切缝方向上的裂纹扩展,而抑制了非切缝方向处裂纹的发育;地应力对双孔切缝爆破远区裂纹扩展速度和长度影响很大,当切缝方向与最大主应力方向垂直时,地应力会抑制切缝方向上裂纹扩展速度和最终长度;地应力不改变双孔切缝爆破在孔间应力变化趋势,在孔间均出现应力衰减区和叠加区,但影响着孔间各点所受的应力峰值,随着地应力的增大,孔间各点所受应力峰值也变大;地应力影响切缝爆破载荷作用岩体损伤效果,尤其是在最大主应力方向,并且当切缝方向与最大主应力方向一致时,爆破作用定向效果最佳.最后,通过建立深部隧道爆破开挖三维数值模型和开展现场试验,探究地应力对爆破过程中岩体损伤的影响.结果表明:在深部隧道开挖区域,周边孔采用切缝爆破和延时起爆的光面爆破顺序,可以有效地提高岩体预裂开挖质量,对岩体的稳定性有着重要的保障.

关键词： 阻尼吸收边界条件   完全匹配层边界条件   弹性波   数值模拟   有限差分  

摘要： 本文基于Biot理论,通过数值模拟方法研究阻尼吸收边界条件(DABC)和近似完全匹配层边界条件(NPML)在孔隙弹性介质中对截断区域边界处弹性波传播的影响。首先在极坐标中推导了两种边界条件下的波动方程离散形式,然后通过改变吸收强度参数与边界层数进行了大量数值实验,比较不同参数设置下两种边界条件在吸收效果和计算效率上的表现。研究发现,NPML在吸收效果上优于DABC,能够更有效地吸收来自不同方向的直达波,减少反射波对信号采集的干扰。但NPML的计算复杂度和实现难度较高。DABC实现简单且计算效率较高,但对以低角度入射波的吸收效果有限。通过对吸收强度参数和边界层数的优化,确定了DABC的最佳吸收强度参数范围为0.0027~0.0052,边界层数增加至25层时,反射波幅值减少到原来的5%。NPML的最佳吸收强度参数范围为0.0001~0.0014,可以在较少的边界层数下取得更好的吸收效果。本次研究为孔隙弹性介质中弹性波数值模拟提供了高效可靠的边界条件选择方案,并为相关数值模拟方法的改进和工程应用问题中边界条件的设计提供了参考。

关键词： 合成氨   二段炉   数值模拟   红外隐身   喷头   改造  

摘要： 某合成氨厂二段炉运行过程中长期存在合成气甲烷含量偏高的问题,且在停炉检修时发现烧嘴喷头烧蚀严重,催化剂床层部分烧结失效。分析失效原因为喷头结构设计不合理,导致一段工艺气反应不充分,催化剂床层部分超温。针对该厂使用的多喷头二段炉烧嘴,运用数值模拟的手段,在不改变喷头位置的情况下依据航空发动机红外隐身原理设计新型圆切形喷头;以圆切形喷头建立多喷头组合模型,对二段炉燃烧室进行数值模拟。结果表明:圆切形喷头结构能够强化掺混,缩短高温核心流区域,优化后的喷头组合能够实现燃烧室内良好的温度分布,避免催化剂床层超温失活。改造后二段炉烧嘴实际运行效果良好,降低了合成气中甲烷含量,验证了数值模拟的计算结果。

关键词： 偏振光学   表面缺陷   散射   穆勒矩阵  

摘要： 为了利用偏振技术区分光学表面上方灰尘粒子和下方气泡粒子两类表面缺陷,基于瑞利散射理论和琼斯矩阵与穆勒矩阵的关系,分析了两类缺陷的散射特性和穆勒矩阵.数值模拟了灰尘粒子和气泡粒子的半球空间散射穆勒矩阵,分析了粒子半径和位置变化对穆勒矩阵的影响.结果表明:灰尘和气泡的散射穆勒矩阵分布具有明显差异,其中,灰尘的m_(03)、m_(13)、m_(23)、m_(30)、m_(31)、m_(32)不为0,气泡的m_(03)、m_(13)、m_(23)、m_(30)、m_(31)、m_(32)近似为0,并且该差异与粒子大小和位置无关.这6个分量的差异能够有效区分表面上方灰尘粒子和下方气泡粒子,为利用偏振技术检测和识别光学表面缺陷提供了理论基础.

关键词： 冲蚀速率   数值模拟   弯管   固体颗粒   气-固两相流  

摘要： 文中基于计算流体动力学(CFD),结合DPM,采用RNG k-ε湍流模型,运用Oka冲蚀预测模型,针对气-固两相流对弯管冲蚀磨损进行了仿真模拟,研究弯管中颗粒的输运机制和颗粒冲蚀磨损特性,研究了颗粒形状因子和气体流速对弯管冲蚀速率及冲蚀范围的影响。结果表明:颗粒形状因子由0.1增至0.6时,冲蚀区域出现在弯管段与出口段接口处,随着颗粒形状因子的增加,冲蚀区域逐渐向弯管肘部集中;颗粒形状因子由0.7增至1.0时,最大冲蚀区域基本不变,冲蚀区域增加较少。入口流速从5 m/s到10 m/s,弯管冲蚀速率及冲蚀范围随气体流速的增加而增加,并且在此过程中形成以极值点为中心,向四周扩散的片状冲蚀区域。