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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： 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： 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： 秦岭古镇   院落空间   气候适应性   数值模拟   热舒适  

摘要： 秦岭作为我国地理上的南北分界线,其间分布的大量古镇院落已与所处气候环境形成了稳定的适应性关系。采取归纳总结、热环境实测、计算机模拟方法,提取古镇院落的共性特征为院落布局沿街道密集排列,空间围合封闭纵向延伸,功能布局为前店后居。根据院落长宽比的不同,可分为窄长型与方正型院落,两者在院落面积、庭院面积及出檐长度上皆有不同,并呈现出明显的地域分布规律。对比分析典型古镇院落与当地新建民居的室内热环境测试结果,发现古镇院落夏季温度较低,厢房冬季温度较高且冬夏季室内温湿度变化平稳,有利于创造舒适的居住环境,是古镇院落空间适应性的表现。以古镇院落空间特征为基础,模拟不同屋面与庭院空间形态下古镇院落内热环境情况,揭示秦岭古镇院落空间的气候适应性机制为古镇院落通过改变屋面坡度数量和屋檐长度来控制射入院落内的太阳辐射;通过改变院落的长宽比,改变院落中的空气流动情况,达到防风防沙和通风除湿的作用,为创造适应当地气候环境,满足当代居民需求的舒适人居环境提供重要参考。

关键词： 等离子体气动激励   气膜冷却效率   电极构型   吹风比   体积力  

摘要： 为优化等离子体气动激励器电极构型布局形式,在保持激励强度不变(电压为16 kV,频率为14 kHz)的情况下,采用数值模拟的方法,对比分析了吹风比为0.4,0.7,1.0和1.3时直条形、波浪形和直角形3种电极构型激励器对平板气膜冷却特性的影响。研究结果表明:在裸露电极和掩埋电极交界线的垂直截面上,3种电极构型等离子体激励器产生的电势和电动体积力分布类似;在诱导静止空气流动方面,直条形电极构型激励器仅具有流向诱导能力,流场展向方向上不存在对涡结构,直角形和波浪形电极构型激励器具有流向和展向诱导能力,其中直角形电极构型激励器流场展向方向上涡对的涡核间距小、涡结构尺寸大;与典型气膜冷却流场相比,直条形电极仅对肾形涡对起到流向方向的下洗诱导作用,提高气膜冷却效果最差,其他两种类型电极均对气膜冷却流场展向两侧形成逆反向旋转涡对起到诱导作用,抑制了肾形涡对的发展,改善气膜冷却效果显著;提高冷却效率方面,3种电极构型等离子体激励器下气膜冷却效率提高百分比均随着吹风比的增大而降低,吹风比为0.4时直条形、波浪形和直角形电极构型面平均气膜冷却效率分别提高了5.52%,42.56%和92.47%。

关键词： 斜坡道矿柱   脉内采准工程   数值模拟   结构参数优化  

摘要： 为优化矿体坡道矿柱回收采场结构参数,提高矿山安全性,以谦比西东南矿体3~#斜坡道矿柱为研究对象,提出预控顶下向中深孔空场和分层进路嗣后充填法相结合的回采方案。针对东南矿体埋深大、地压活动频繁、矿柱回采条件复杂、开采难度大等问题,通过地质调查、岩石物理力学试验、岩体质量分级与稳定性评价,结合数值模拟手段,分析采场围岩稳定性,确定了合理的采场结构参数及回采工艺,实现了矿柱的安全高效开采和东南矿体的稳定生产。研究结果表明:当预控顶下向中深孔空场嗣后充填法采场跨度为9.0 m,分层进路嗣后充填法的采场跨度为10.0 m时,可保证采场围岩的稳定性,采场生产能力约274 t/d,贫化率约7.5%,回收率约91%,采切比约89 m^(3)/kt。此研究方案具有较好的应用效果和借鉴意义,对埋藏深度大、采动后地压活动频繁的复杂开采矿柱具有指导意义,为类似深埋复杂矿柱的开采工程提供了技术参考,有助于推动矿山开采技术的优化和提升。

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： 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。

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.