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关键词： 高超声速进气道   RBCC进气道   全三维进气道   设计方法   数值模拟  

摘要： 针对一般三维空间、非均匀来流条件的超声速流场反设计，以基于空间流线的特征线计算方法为基础，给出了一种全三维设计方法获得进气道壁面。进一步地，针对RBCC发动机宽广的工作范围，应用全三维进气道设计方法得到设计实例，并通过数值仿真得到了全三维宽域RBCC进气道方案的工作特性与总体性能。结果表明，采用全三维进气道设计方法，能够进一步丰富进气道的三维前缘线形状，并合理分配内/外和顶/侧向压缩量，提升传统内转式进气道的设计灵活性，便于进气道与飞行器的一体化设计。

关键词： 青藏高原   土壤湿度   中尺度对流系统   对流初生   数值模拟  

摘要： 为探究土壤湿度非均匀性对青藏高原中尺度对流系统初生过程的影响，本文利用卫星遥感资料、地闪观测资料和再分析资料筛选出2022年8月10日青藏高原上空的一次由孤立对流初生发展而来的中尺度对流系统个例进行观测分析和数值模拟研究。结果表明：（1）本次中尺度对流系统在弱天气强迫背景下初生于06:00（世界时），发展过程中向东北方向移动并通过合并云团不断增强，在强对流阶段伴随有闪电活动。对流初生位置附近土壤湿度存在显著的西南干、东北湿的空间非均匀分布型。（2）基于中尺度数值模式，模拟了西南侧干区受地表热力强迫作用下形成的地面辐合，及由此产生的上升气流沿土壤湿度梯度方向发展、增强至形成对流初生的时空特征。对流初生发生时刻，初生位置上空低层大气处于干绝热层结状态下，对流有效位能（对流抑制能量）为946.5 J·kg-1(0 J·kg-1), 2 m气温在对流初生发生前1 h达到对流温度，此时边界层高度突破自由对流高度，随后对流迅速发展并增强。（3）敏感性试验结果表明，去除土壤湿度非均匀特征后，初生对流强度减弱，位置向西移动，这与土壤湿度非均匀性改变对流初生前大气动热力和水汽条件有关，即土壤湿度非均匀性通过增强地表温度梯度从而间接增强西南侧干区感热通量，进而增强初生前地表上升运动，以及改变风场方向从而增强初生时刻该位置的地表风场和水汽的辐合强度，使得对流发展强度增大。（4）土壤湿度均一状态下，土壤湿度值的增加使地表水汽更充沛、地面风场辐合更强，进而使得水汽辐合强度增加，对流发展增强，同时较高的土壤湿度通过减小地表温度和感热通量抑制了对流初生发生前上升气流的发展强度，使对流发展过程减缓，导致对流初生的出现时间更晚。

关键词： 顶底复吹转炉   “环缝-孔”氧枪   混匀效率   数值模拟   氧枪射流   多相流模型   底吹强度   熔池流动特性  

摘要： 采用数值模拟方法，系统地研究了新型“环缝-孔”氧枪在顶底复吹转炉中的熔池混合效率及流场动力学特性。重点探讨了底吹气泡羽流与顶吹射流的相互作用机制及其对熔池流动和混合行为的影响。研究结果表明，与传统氧枪相比，新型氧枪设计有效解决了熔池中心区域的低速死区问题。在顶底复吹协同作用下，熔池流动速率显著提高，物质传递效率得到明显改善。研究发现，底吹工艺参数对熔池流场具有重要调控作用。当底吹速度由8 m/s增至20 m/s时，熔池湍流强度增强，涡流中心逐渐向外迁移。此外，底吹气泡羽流与顶吹射流之间的相互作用会改变射流的冲击面积和穿透深度，进而优化熔池流场分布，提高混合效率。在流量比为0:10、1:24及1:17时，随着底吹速度的增加，混匀时间逐渐减小。然而，当顶吹流量比为1:12时，底吹气泡羽流与汇聚射流之间的干涉会导致动能耗散，反而削弱搅拌效率的提升效果。基于上述研究，优化氧枪结构及顶底复吹工艺参数可有效提升熔池混合效率，降低能耗与碳排放，实现冶金过程的降本增效。该研究有助于推动钢铁行业技术创新，提升生产效率和产品质量，为实现钢铁行业的可持续发展提供有力支持。同时为钢铁行业实施极致能效工程、探索绿色低碳转型路径提供了重要的理论支撑和技术指导。

关键词： 碳封存   CO   泄漏   数值模拟   计算流体动力学  

摘要： 为评估碳捕获、利用与封存技术（Carbon capture， utilization， and storage ， CCUS）对海洋生态环境的潜在影响，本研究采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics ， CFD）方法，探讨了CCUS过程中CO2泄漏量及海流对CO2扩散的协同作用。研究结果表明，在CO2泄漏量和海流的共同影响下，CO2气泡的分布呈三种典型形态：（1）当CO2气泡上升速度显著大于流速时，气泡羽流呈现柱形；（2）当CO2气泡上升速度较大且受海流影响时，气泡羽流呈现倾斜柱形；（3）当海流主导气泡运动时，气泡羽流呈现抛物线形。此外，海底泄漏的CO2在短时间内快速溶解，约90%集中在泄漏口上方10～20 m范围内。本研究可为CCUS项目CO2泄漏生态风险评估和制定环境监测方案提供科学依据。

关键词： 土石坝渗流   异常检测   深度学习   大坝安全监测   黏土心墙坝  

摘要： 土石坝渗流异常检测对工程的安全预警和防治措施制定有重要意义。现有土石坝渗压异常检测模型泛化能力较弱，只能识别特定类型异常测值，导致模型的异常检测精确率低，误报率高。针对上述问题，本文提出一种基于特征注意力和时域卷积网络的半监督土石坝渗流异常检测模型，通过特征注意力对环境分量分配权重，引入时域卷积网络提高模型的时序特征提取能力，以模型的预测误差作为依据判别异常数据。以西北地区某粘土心墙坝为例，构造六种异常场景，对每个场景分别采用该模型进行检测。结果表明，该模型能有效识别出土石坝渗流异常测值，平均ROC-AUC和PR-AUC分别能达到0.95和0.95，满足工程实际应用。与主流异常检测模型的对比实验结果也证实了该模型对多种异常场景的多面性和稳健性。

关键词： 数值模拟   CLM5   蒸散发   气候变化   土地利用变化   归因分析  

摘要： 蒸散发是水文循环和能量循环的重要组成部分，在陆气间水热交互过程中发挥着关键作用。蒸散发的模拟及归因研究对气候变化、水资源管理、农业生产等具有重要意义。近几十年，中国区域气候和下垫面特征发生了显著变化，但这些变化对蒸散发的耦合影响及相对贡献仍缺乏清晰的认识。本研究基于陆面模式CLM5.0模型，利用长序列气候强迫数据和连续的土地利用数据集，构建了多情景控制试验，独立分离出气候变化与土地利用变化对蒸散发趋势变化的影响，分析了1983—2018年中国陆地蒸散发的时空变化格局，量化了气候变化和土地利用变化对蒸散发趋势变化的相对贡献。结果表明：（1）中国区域多年平均蒸散发为350.62 mm，变化趋势为1.59 mm/a，空间分布由东南向西北递减。（2）气候变化对蒸散发趋势的贡献超过70%，达到1.13 mm/a，占据主导地位；土地利用变化对蒸散发趋势的贡献为0.44 mm/a。同时，气候变化在全国67.6%的区域主导蒸散发增加趋势，在16.1%的区域主导减少趋势，而土地利用变化在15.6%的区域主导蒸散发增加趋势，几乎没有地区由土地利用变化主导蒸散发减少趋势。（3）全国83.7%的区域蒸散发趋势变化由气候变化主导，主要包括湿润区和西北干旱区，而华北平原蒸散发的剧烈增加由土地利用变化主导，该地区下垫面类型由草地向农田和森林转化。本研究揭示了中国陆地蒸散发的时空演变特征，明确了不同流域蒸散发趋势变化的驱动因素，可为变化环境下中国水资源的差异化管理和规划提供参考。

关键词： 地铁车站   深基坑   管线   原位保护   数值模拟   变形   监测  

摘要： 以济南地铁文化中心站西端头明挖基坑开挖支护为依托，通过数值模拟和监控测量相结合的方法，在跨越管线深基坑支护开挖过程中，对管线变形及保护措施展开研究。首先针对管线原位保护需求，进行地下连续墙分幅跨管线施工，然后利用有限元软件ABAQUS对基坑开挖过程中不同的管线保护措施进行模拟计算，通过对比计算结果，并结合现场监测数据，对基坑开挖过程中管线的竖向位移进行了分析。研究结果表明：在不加任何保护措施的情况下，管线悬空中部竖向位移较大；在增加立柱桩支撑保护的情况下，管线整体竖向位移分布不均，管线中部竖向位移较大，且中部立柱桩弯矩较大；在管线下方继续增加型钢横梁，管线竖向位移分布较为均匀，3组立柱桩轴力差别较小。由此表明，必要的管线保护措施能够减小基坑开挖过程中的管线变形。

关键词： 坝坡静力稳定分析   分区刚体-界面元法   土石坝   极限平衡   有限元  

摘要： 为利用分区刚体-界面元方法充分考虑接触界面抗滑性能的优势，对基于分区刚体-界面元法的土石坝坝坡静力稳定解法进行了改进，并结合粒子群方法，提出了基于PSO-PR-IE方法的土石坝坝坡静力稳定分析方法。首先，通过算例分析，深入研究了该算法的特性，明确PR-IE法相对常规分析方法的结果异同。接着，将这一方法应用于卢旺达某水电站项目的土石坝坝坡静力稳定分析中。结果显示，分区刚体-界面元法计算所得安全系数值的大小在几种常规方法的结果范围内，但较滑面应力法的结果偏大。在滑面位置保持一致的情况下，PR-IE法计算所得安全系数多数都略高于滑面应力法的计算结果。从最值上看，滑面应力和PR-IE法计算的最小值分别为1.820和1.850，二者相对百分比为1.65%。结果表明，基于PSO-PR-IE方法的土石坝坝坡静力稳定分析方法较有限元滑面应力法能更充分考虑滑面的安全储备，且计算结果依旧在条分法和滑面应力法整体结果范围内，当前的规范标准对于PR-IE法依旧适用。在工程中采用PSO-PR-IE法为土石坝坝坡静力稳定分析提供了一条有效途径，有望在未来的土石坝工程建设中发挥重要作用，为保障土石坝的安全稳定提供技术支持。

关键词： 矿井降温   螺旋盘管   换热器   数值模拟   对流换热系数  

摘要： 螺旋盘管换热器是一种适用于矿井降温系统的末端换热设备。针对现有商业软件难以模拟空气中水蒸气凝结换热过程且计算耗时较长的问题，本文基于热湿同时传递理论，建立螺旋盘管换热器简化计算数学模型，通过多元回归法，获得螺旋管内、外对流换热准则关联式，并借助热湿传递类比法进行管外传湿计算，使用数值差分法编写了计算程序。模型经网格无关性、模拟实验和现场实验验证，误差均在10%以内，验证了模型准确性。通过模型分析了结构参数和运行参数对换热性能的影响，得出以下结论：保持其它参数不变，当螺旋管内径di从4mm增大到15mm时，换热量平均增长了4.17倍；当螺旋直径D从40mm增大到80mm时，换热量平均提高了71%；当螺距p从0.02m增加到0.06m时，换热量减小53%；当壳程长度Y从1.8m增大到3.0m时，水进出口温差和换热量平均增大36%；当水流速度vw从0.2m/s增大到1.0m/s时，换热量平均增大了1.35倍；当风流速度va从4m/s增大到8m/s时，换热量平均增大54%。除螺距外，增大螺旋管内径、螺旋直径、壳程长度、水流速度、风流速度等参数均能提高换热性能，降低水温和升高空气温度虽有利于增大换热量，但其对换热性能的影响较小，而增大风速会减小风的进出口温差，故设计时需合理控制风流速度以保障出风温度。本文的研究结果，为矿用螺旋管换热器设计、分析提供方法和工具。

关键词： 大庆油田   扶余油层   致密油   井网井型优化   提高采收率   数值模拟  

摘要： 大庆油田茂2区块扶余油层单层厚度薄、单井产能差异大、产能低，井型井网部署及后续提高采收率措施尚不明确。基于油藏数值模拟方法建立了核心区的油藏数值模拟模型并完成历史拟合，在此基础上分析了不同井网井型方案的开发特征，并评价了不同提高采收率方法的增产潜力。结果表明：对于茂2区块致密油储层，水平井的单井产能远高于直井的单井产能，尽管产量递减较快，但相比直井井网，其净现值较高；满足经济效益的直井井网由于排距较大，注水或注气效果较差，生产井难以受效，而水平井井网采用CO2吞吐的方式能够在前2个轮次经济有效地提高采收率。研究成果可为大庆油田扶余油层致密油藏进一步高效开发提供参考，在充分考虑布井方式、布井间距与CO2吞吐时间的情况下，有望实现开发效益最大化。