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关键词： 扬水灌区   泥沙输移   冲淤平衡   数值模拟   水流挟沙力  

摘要： 引黄扬水灌区渠道泥沙淤积问题是影响灌区正常运行及安全的瓶颈，研究入渠泥沙特性及输移规律，确定不同来水来沙条件下渠道冲淤，是解决灌区渠道泥沙淤积问题的关键。分析了麻地壕扬水灌区不同灌水期入渠泥沙粒径及含沙量沿程变化，讨论了不同理论下泥沙的起动流速和水流挟沙力。利用水沙输移模型，模拟了不同泥沙颗粒级配-含沙量-流量条件下总干渠的冲淤平衡点。结果表明：①总干渠悬移质粒径＜100μm的泥沙占总含量的75%以上，水泵的抽吸和扰动作用导致泵站前池附近河道底泥进入总干渠。②水泵能量的输入导致总干渠含沙量沿程先升高后下降，相比于其他公式，张罗号起动流速公式和张红武挟沙力公式更适用于该灌区渠道泥沙输移水力计算，来沙中值粒径d50≥90μm时，现状输水流量和边界条件下渠道易发生淤积。③通过对不同泥沙颗粒级配、含沙量、流量下渠道冲淤过程的模拟，确定出17个冲淤平衡点。研究结果将有助于揭示该灌区总干渠泥沙冲淤过程机理，为解决渠道淤积问题提供科学依据。

关键词： 土地利用变化   气候效应   RegCM 4.7区域气候模式   数值模拟   变化机理  

摘要： [目的]土地利用是人类活动影响气候变化的重要路径，探究土地利用变化对区域气候的影响机理与效应是全球可持续发展调控的关键科学问题。[方法]基于RegCM 4.7区域气候模型，输出分辨率为50 km，模拟2009—2018年中国地区土地利用变化背景下的区域气候演变过程，并从地表热量平衡和低层环流场探讨气温和降水的变化机理。[结果] 1）研究区土地利用变化对气温影响更为显著；2）不同土地类型变化的气候效应不同，农用地转为林地后引起夏季气温的升高和降水增加，而林地转为农用地则引起降温，农用地转为建设用地引起气温升高，但降水量有所下降；3）土地利用变化对气候的影响存在显著的空间分异（东部响应强于西部）和季节差异，夏季气温和降水响应较强；4）不同土地利用转型对气温和降水具有不同调控机制，华东农用地转建设用地驱动夏季增温0.14℃，而华南林地扩张促进降水的增加。[结论]研究验证RegCM 4.7模型的实用性，结果可为编制气候韧性导向的国土空间规划提供科学依据。

关键词： 管道灌浆   压电陶瓷   小波包能量   数值模拟   损伤指数   损伤识别  

摘要： 为解决预应力波纹管内灌浆密实度的快速检测难题，提出一种基于压电陶瓷（piezoelectric ceramic，简称PZT）的灌浆密实度检测方法。首先，在波纹管底部粘贴PZT传感器作为信号发射端，在上半部不同位置粘贴共3个PZT传感器作为信号接收端；其次，试件由粘有传感器的波纹管、钢绞线、灌浆管道和外侧混凝土共同组成，并设置6种工况：灌浆0%、50%、80%、100%、灌浆50%存在水层、灌浆80%存在水层；最后，通过数值模拟分析信号在结构内的传播过程，利用时域分析法和小波包能量分析法对实验中接收到的信号进行处理。结果表明：不同灌浆程度会改变信号的传播路径。当灌浆程度到达接收端传感器位置或管道内部存在水层时，传感器接收到的信号能量会明显增加。随着灌浆程度的增加，提出的基于小波包能量的损伤指数逐渐变小并趋于0。此外，通过反向传播神经网络构建灌浆程度识别系统，识别准确度达到100%，验证了所提检测方法对预应力孔道灌浆密实度检测的有效性。

关键词： 连续油管酸化   蚓孔形态   用酸强度   点状注酸   工艺优选  

摘要： 连续油管拖动酸化是碳酸盐岩储层长水平井常用的酸液转向手段，然而受井筒跨度大、储层非均质性强及污染分布复杂等因素影响，其酸化效果难以准确预测。为此，本文建立了径向双尺度蚓孔扩展模型与现场尺度的连续油管酸化数值模型，系统模拟不同注酸参数下的酸蚀形态演化及酸化解堵规律，并结合伊拉克X油田现场数据开展实例分析。结果表明：随着注酸速率增加，酸蚀形态依次表现为锥形孔、主蚓孔、分支蚓孔及均匀溶蚀，其中主蚓孔突破所需酸量最少、扩展效率最高。蚓孔长度随用酸强度增大而显著增长，在0.2～0.8 m3/m范围内，长度从0.55 m增至1.42 m。地层污染深度越大、渗透率差异越小，酸化效果越差。模拟推荐：污染深度小于0.5 m时，采用注酸速率0.5 m3/min、用酸强度0.3～0.4 m3/m；污染深度约为1 m时，注酸速率提升至1 m3/min、用酸强度为0.4～0.7 m3/m。结合现场应用，采用“连续油管拖动酸化+近跟部加密点状注酸”的组合工艺可显著提升油井产能（2～5倍），优于其他布酸方式。本研究为非均质碳酸盐岩长水平井的酸化参数优化与工艺设计提供了理论支持和工程参考。

关键词： 盾构隧道   既有桩基础   地表沉降   数值模拟   现场监测  

摘要： 为解决双线盾构隧道侧穿既有桩基础施工控制问题,依托成都地铁18号线三期盾构隧道侧穿既有桩基础区间工程,采用数值模拟方法建立双线盾构隧道侧穿既有桩基础的三维数值模型,对比分析了盾构隧道侧穿既有桩基础过程中盾构隧道洞内注浆+地层注浆和盾构隧道洞内注浆+地层注浆+隔离桩两种加固方案的地表和既有桩基础沉降量,并通过现场监测结果验证了隧道加固方案的合理性。结果表明:1)从数值模拟结果看,采用盾构隧道洞内注浆+地层注浆+隔离桩的加固方案后,地表最大沉降量为7.66mm,既有桩基础最大沉降量为11.30mm,可有效控制地表和既有桩基础沉降。2)现场监测结果与数值模拟结果变化规律基本一致,且最大误差率为5.6%,说明本文提出的加固技术合理可行。

关键词： 完井工艺   数值模拟   趾端滑套   井筒完整性  

摘要： 为解决页岩油井内常规趾端滑套不能满足全井筒分段压裂前套管试压问题，基于常规压差滑套开启原理，设计了一种可试压两次的趾端滑套。优化了趾端滑套工具内阀体结构，在其部件基础上加工了特殊流道及试压阀槽。同时，设计了试压阀结构，使其满足了无限延时试压功能，利用数值模拟和室内试验对其进行了验证分析，同时对分析后的工具进行了现场应用。结果表明：该工具内受115 MPa液压时，应力最值为494.73 MPa，小于其材料的许用应力930 MPa，满足设计要求；室内试验验证了该工具能够满足完井工艺前全井筒高压试压两次的可行性；现场应用进行了全井筒试压，76.05 MPa泵压在两次试压时均保持在10分钟以上，第三次泵压加压至58.38 MPa时，压裂液排量升高，滑套成功开启。该工具为水平井分段压裂技术提供了重要技术手段。

关键词： 盐穴储氦库   氦气渗透率   密封性能   数值模拟   运行压力优化  

摘要： 【目的】针对氦气资源稀缺及其在盐穴中存储面临的高密封性要求这一问题，开展层状盐岩储氦库密封性能评估与运行压力优化研究，以提高地下氦气储存的安全性与有效性。【方法】利用盐穴储氢/储氦物理模拟试验装置开展稳态法试验，在30 MPa围压下测定氦气在盐岩试样与夹层试样中的渗透率，为数值模拟提供参数依据；建立盐穴储氦库渗流模型，模拟不同运行压力条件下氦气的渗流行为与泄漏特征，并分析确定兼顾密封安全与储气效率的最佳运行压力范围。【结果】试验结果表明，氦气在盐岩中的渗透率约7.58×10-21m2，显著低于夹层的1.31×10-17m2，盐岩具备远优于夹层的气体封闭性能。数值模拟结果显示，30年运行周期内氦气泄漏率随最小运行压力的增大而增大：下限压力8 MPa时总泄漏率最低约5.3%，下限10 MPa时总泄漏率最高约5.7%；同时提高下限压力可增加有效储氦量。综合考虑氦气泄漏控制与盐穴储气能力，9 MPa-21 MPa为最优运行压力范围。【结论】层状盐岩对氦气具有优异的天然密封性能，在合理运行压力范围内可将氦气泄漏量控制在约5.5%以内，且可充分利用储库容量。研究成果为盐穴储氦库的设计与安全高效运行提供参考。

关键词： 籽晶制备技术   单晶高温合金   杂晶缺陷   凝固工艺   数值模拟  

摘要： 籽晶法制备单晶高温合金技术的提出，解决了单晶合金晶体定向生长过程中取向偏离的关键问题，能够利用籽晶取向精确控制所需零件的任意晶体取向，因此受到了大量国内外研究学者的关注，对籽晶法制备单晶高温合金的杂晶缺陷形成机理及控制、制备工艺优化等开展了大量研究。本文基于国内外研究现状，梳理了近年来籽晶法制备单晶高温合金数值模拟与试验方面的研究情况。根据定向凝固特征，综述了籽晶外延生长过程杂晶缺陷形成机理，同时进一步从材料特性及凝固工艺等方面实现对缺陷的控制，并展望了未来籽晶法制备单晶高温合金的发展趋势。

关键词： 高温合金   数值模拟   微观组织   力学性能   工艺过程  

摘要： 在航空、航天及能源等尖端科技领域，高温合金凭借其在极端环境下的优异性能已成为不可或缺的关键材料。然而，其复杂的化学成分及多尺度精细组织结构给传统试验研究带来了巨大挑战。此类研究普遍存在周期长、成本高、难以系统解析多重影响因素协同作用等问题，导致研究效率受限，难以满足现代工业对高温合金材料开发与性能优化的迫切需求。随着计算技术和算法的不断进步，基于数值模拟的高温合金研究体系应运而生，并迅速成为材料科学领域的关键研究方法。通过构建高保真度的多物理场耦合模型，该技术能够深入探索高温合金的微观组织演化机制、宏观力学行为响应特性以及复杂工艺参数间的定量关联，从而为材料成分设计、工艺参数优化和服役性能预测提供科学依据。本文概述了数值模拟技术在高温合金研究领域的一些具体应用，并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词： 核电厂   火灾效应   安全壳   数值模拟  

摘要： 为研究核电厂安全壳内操作平台托盘间距对火灾发展的影响，本文应用火灾动力学模型建立安全壳火灾情境，探索温度和热通量参数随时间的变化规律。研究表明，当其电缆托盘间距取0.2m、0.3m、0.4m时，火灾都会使电缆失效。当电缆托盘间距取0.2m时，将会有效的延长电缆失效时间，从而为工作人员及时发现火灾，并做出应对措施提供更为充足的时间。该研究通过对核电厂安全壳操作平台火灾数值建模，为安全设计改进提供了参考。