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关键词： 钢轨焊缝   平直度检测   数值模拟   焊缝平直度评估   焊缝几何不平顺  

摘要： 为了更好地评估铁路钢轨焊缝平直度，提出了一种平直尺+塞尺组合测量的数值模拟方法。首先采用移动式平直度测量仪测量线路多个钢轨焊缝附近5 m范围内的几何不平顺波形并计算焊缝真实幅值，然后利用本文提出的数值模拟方法，模拟1 m平直尺以重力自平衡状态放置在焊缝处的姿态特征，并计算塞尺可以塞入的最大幅值；最后将模拟结果与现场1 m平直尺+塞尺组合测量结果进行对比，并分析了1 m平直尺+塞尺组合方式对于不同形式焊缝的平直度测量效果。结果表明：本文提出的平直尺+塞尺组合测量的数值模拟方法与现场1 m平直尺+塞尺组合测量结果基本一致，相差不超过0.05 mm；1 m平直尺+塞尺组合测量能够反映出对称焊缝和低接头焊缝平直度的真实状态，但是难以评估非对称焊缝的真实几何幅值。

关键词： 稠油   原位改质   水热裂解   溶剂   蒸汽辅助重力泄油   数值模拟  

摘要： 针对稠油油藏注蒸汽中后期热效率低、蒸汽消耗量大等问题，提出了稠油原位催化裂解产生溶剂辅助注蒸汽开采技术。通过数值模拟和物理模拟相结合的方式，对该方法的可行性进行了研究。通过对辽河杜84稠油开展室内评价实验研究了稠油催化裂解产生溶剂的机理，结合反应动力学理论建立了反应动力学模型，利用数值模拟方法研究了稠油原位产生溶剂强化的机理。研究结果表明，在注蒸汽环境下催化裂解可将超5%的稠油裂解为溶剂，其组成包括碳氢化合物轻烃和非凝结气体，具有作为SAGD汽腔中辅助重力泄油的溶剂介质特征，裂解产生的溶剂浓度也满足溶剂辅助SAGD(Expanding Solvent–SAGD,ES SAGD)技术对溶剂的需求，且产生的轻烃组分和气体可在汽腔中循环利用，实现提高泄油效率和油汽比的效果。

关键词： 安全工程   高水平应力巷道   变形机理   数值模拟   围岩控制   全巷道分段架棚支护  

摘要： 为解决处于高水平应力场中的孤岛工作面回采巷道在掘进过程中围岩大变形的问题，以新疆生产建设兵团塔什店联合矿业有限责任公司8303孤岛工作面回采巷道为研究对象，采用试验研究、数值模拟和现场试验等研究方法，从煤层质地、顶板特征、应力环境和孤岛开采等方面综合分析巷道变形机理。针对8303工作面回采巷道的地质条件，通过改变巷道围岩煤体强度分析其对巷道变形的影响，探究煤体强度与巷道承载能力的线性关系；分析复合顶板离层导致锚索支护失效进而造成顶板下沉甚至冒顶的影响效应；以水平应力大小和是否为孤岛开采环境作为变量，揭示巷道变形随水平应力的变化情况，分析孤岛开采的工作面比单一工作面的巷道变形更剧烈的机理；建立巷道在复杂应力条件下的力学模型。基于巷道变形机理，提出“锚杆（索）+金属网+全巷道分段架棚支护+局部补强支护”的联合支护形式。工业性试验表明优化后的支护方案有效地控制了巷道变形，围岩稳定性显著提升。

关键词： 潮汐   河口含水层   咸水入侵   地下水排泄   数值模拟  

摘要： 探明潮汐河口含水层咸水入侵的过程及影响范围对保障海岸带地下水安全具有重要意义。本研究考虑潮汐作用下水位和盐分沿河道的变化，首次构建了平行于河流的二维潮汐河口河流-含水层瞬态全耦合数值模型，分析了潮汐作用下河流与含水层中流场及盐分分布，并对比了海岸带含水层海水入侵及无潮汐条件下的对应工况。结果表明：潮汐促使海水通过河口迅速入侵河道上游，河流咸水进而入渗相邻含水层，形成盐指及局部环流，致使浅层含水层大范围咸化，相较海岸带含水层海水入侵及无潮汐条件下对应工况的咸化范围与程度显著增大；单周期内，含水层中的咸水入侵程度与范围随潮汐波动，在落潮中期达到最强，相较潮汐水位变化具有滞后性；入渗至含水层的盐分部分在含水层中积累并向深层含水层扩散，部分随内陆地下水排泄至河流，继而经河道内陆来水冲刷至海洋。研究结果为潮汐河口含水层咸水入侵预测和防治提供理论依据。

关键词： 采空区   数值模拟   分形特征   空隙率   综合勘探  

摘要： 针对我国煤炭资源规模化开发中遗留的大量采空区地表土地资源利用需要及工程建设安全问题，研究基于焦作某矿采空区形成和分布。采用数值模拟、理论分析、钻孔探测以及物理勘探相结合方法，分析了采空区域的采动覆岩裂隙发育及空间分布特征，引入分形分析方法构建采动区域空隙率分析模型，分析采动覆岩空隙率空间分布和演化规律，针对研究区采空区现状提出多段位治理方案和不同段位的工程治理方法。研究表明：随着工作面推进，裂隙整体呈“向上—向前—稳定”演化趋势，伴随张开、闭合与压实的周期性变化；采动初期覆岩分形维数呈现快速递增趋势（增幅达10.9%），裂隙网络复杂度与分形维数呈显著正相关，离层对分形维数影响显著；采空区开切眼侧分形维数由1.7降至1.3，工作面推进侧维持在1.3左右，充分采动阶段呈“八”字型分布，揭示了高位裂隙闭合与低位压实的协同演化机制；基于分形图像特征的空隙率提取模型，提出空隙率定量表达公式，实现了裂隙几何复杂性与空隙特征的耦合表达；根据空隙率分布呈区域性差异，划分为结构裂隙区与压实裂隙区，空隙率分别为0.75、0.62与0.25，为不同区域提供分级治理的基础；模拟结果与现场钻孔、物探资料高度吻合，验证了模型的可信性；基于垮落带残余空洞及裂隙分区特征，提出“分形-空隙率协同识别的多段位注浆治理方法”，实现多段位的精确注浆和浆液在不同裂隙类型的渗透与扩散。研究结果对于类似采空区作为工程建设用地的治理具有指导意义。

关键词： 土石坝   堆石料   图像识别   级配   智能评判  

摘要： 堆石料的级配是影响土石坝填筑质量的重要指标，智能、自动化的级配评估对填筑过程的质量控制至关重要。采用无人机摄影技术获取了堆石料填筑仓面图像，利用基于HRNetv2的图像识别技术实现了堆石料颗粒的精确分割和尺寸提取。从堆石料设计级配上、下包络线入手，借助离散单元模拟手段，构建了堆石料面积级配的上、下包络线，并提出了基于面积级配的堆石级配评估策略。结果表明，基于表面图像分析能够有效评判堆石料级配，结合传统的颗粒筛分级配检测手段，为堆石料填筑质量的智能化管控提供了数据支撑。

关键词： 水环真空泵   熵产理论   结构参数   数值模拟  

摘要： 为分析结构参数对水环真空泵能量损失及水力性能的影响，本文采用数值模拟和熵产理论相结合的方法，研究了不同轮毂比和叶片包角分布下对水环真空泵能量特征和性能的影响规律。结果表明：水力损失主要由湍流耗散熵产和壁面效应熵产两部分产生，而直接耗散熵产造成损失最小；叶轮区域的湍动能和熵产损失较大，高熵产生率区域主要分布在吸气区和排气区。在轮毂比和叶片包角设定范围内，壁面熵产损失均随两者增大呈不断增加趋势。轮毂比为0.45时吸气量与效率达到峰值；叶片包角为13.5°时综合性能最优。研究结果可为水环真空泵性能影响研究提供理论依据。

关键词： 数值模拟   伪势格子Boltzmann模型   沸腾传热   流速   气泡动力学   传热系数  

摘要： 沸腾传热现象会直接影响换热器的换热效率，采用伪势格子Boltzmann模型对池沸腾传热进行数值模拟，并与实验结果进行对比分析，验证其可行性。采用改进流速边界条件的伪势格子Boltzmann模型对固液换热面对流传热进行数值模拟，分析核态沸腾、过渡沸腾和膜态沸腾全周期演化规律，探究施加流速对固液换热面气泡动力学与传热特性的影响机制，实现了二维矩形截面内气液两相流的多尺度耦合模拟。结果表明，采用伪势格子Boltzmann模型对池沸腾传热进行数值模拟是可行的；施加流速会不同程度的缩短核态沸腾和过渡沸腾阶段，延长膜态沸腾阶段；相较于无流速，在核态沸腾阶段施加0.005m/s﹤R﹤0.05m/s的流速，第一沸腾气泡脱离时间缩短12%～35%，临界热流密度峰值达6102 W/m2，提高5.4%，传热系数峰值达56.9～58W/(m2·K)，提升1.5%～10.5%；在过渡沸腾阶段施加R﹥0.05m/s的流速时，气泡逐渐合并为气膜，并迅速横向铺展，提前诱发膜态沸腾；膜态沸腾阶段，流动减小气膜厚度，热流密度曲线形成达920W/m2的周期性热流尖峰，但施加流速将恶化传热。

关键词： 水闸加固   施工组织设计   水利水电工程   安全管理  

摘要： 随着水利水电设施的日益老化和功能要求的提高,水闸除险加固工程在水利工程建设中占据重要地位。文章通过对湖南省涟源市白石坝水闸除险加固工程的施工组织设计进行深入分析,探讨了施工技术方案、质量管理、安全管理、环境保护等方面的关键措施。研究表明通过合理的施工方案、精确的施工管理和技术措施的实施,能够确保水闸除险加固工程的顺利进行,提升水闸的安全性和功能性。

关键词： 重建水闸   船闸   施工导流   三维模型   明渠   水面曲线   围堰  

摘要： 对于重建水闸工程,为节省工程投资、加快工程进度,一般优先考虑采用束窄河床、分期导流(利用部分旧闸孔过流)的导流方案,不具备分期导流条件的情况下,一般采用岸边新建导流明渠、一次拦断河床的导流方案.文章针对工程实际情况和特点,介绍了基于改造后的旧船闸进行施工导流的方案,并对方案进行详细的水力学计算,结合三维模型快速计算各个方案的工程量并进行比选分析,选定相对合理、经济的方案,为水闸工程一个枯水期内完成水下结构创造条件,并节省工程投资.施工导流方案优化过程和思路可为类似工程提供参考.