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关键词： 断层   磷矿体   顶板稳定性   力学模型   数值模拟  

摘要： 为了探究含断层磷矿体顶板的稳定性，以贵州某矿为工程背景，基于FLAC3D数值模拟，通过构建含断层磷矿体力学模型推导了含断层磷矿体顶板最大下沉量公式，并使用数学分析方法优选出拟合效果最佳的下沉量公式相关系数为a=3.4823、b=0.6023，最后结合现场工程试验验证含断层磷矿体顶板最大下沉量公式的准确性。数值模拟结果显示，三个矿房的顶板最大下沉量分别为25、14、10 mm；公式计算结果显示，三个矿房采空区顶板最大下沉量分别为25.21、15.43、10.67 mm，公式计算结果与数值模拟结果高度一致，且与现场实测结果误差范围在±2 mm内，验证了公式的准确性。研究表明：断层的存在会使得磷矿体采空区上覆岩层的下沉量增大，其最大下沉量与矿房到断层的铅锤距离呈现负相关，越靠近断层的矿房，直接顶下沉量越高。

关键词： 涡喷发动机   气动矢量   康达效应   同向流   振荡射流   热态喷管试验  

摘要： 气动矢量控制技术相比于机械矢量控制在结构质量以及调节响应速率上具有优势，是未来先进飞行器的关键技术之一。为评估振荡射流激励的气动矢量喷管在发动机整机环境下的应用效果，本文利用微型涡喷发动机开展了引气射流试验和数值模拟研究。结果表明：振荡射流激励的气动矢量喷管具有较高的控制效率，仅消耗2%的发动机引气量可以实现17°的推力矢量偏转，同时轴向推力损失小于10%；进一步的数值模拟研究表明，振荡射流相比于小孔定常射流具有更高的射流初速度和更强的横向扫掠作用，是振荡射流控制效率提升的内在机理。

关键词： 叶尖间隙   三维激光轮廓测量仪   数据融合   点云配准   数值模拟  

摘要： 叶尖间隙是影响燃气轮机性能的重要参数，机匣与叶片装配完成后，叶尖间隙测量对保证燃气轮机的工作效率和运行安全至关重要。针对现有测量方法存在的测量范围小、效率低、精度低、智能化程度差等问题，提出了一种基于三维激光测量技术的叶尖间隙间接测量方法。并详细讨论了测量原理、测量系统、测量流程及点云配准算法。针对叶尖点云与机匣点云无重叠区域的特点，提出一种基于传感器和轴线空间关系的粗配准方法，并结合法向量特征的精配准算法，实现了高精度的点云配准，得到了反映整圈叶尖间隙的几何信息。数值模拟结果表明，该方法具有精度高、非接触、范围广、智能化等优点，能够高效测量叶尖间隙。

关键词： 烟气脱硝   遗传算法   喷氨量控制   数值模拟   工艺分析  

摘要： 在满足烟气中NOx浓度不变的情况下，各个指标之间存在复杂的非线性关系，传统PID控制方法具有喷氨流量波动大的问题，导致SCR脱硝装置运行过程中氨逃逸量大，对此，提出了一种基于机理模型和智能优化算法相结合的喷氨协调控制策略。分析烟气脱硝SCR喷氨工艺以及装置，获取SCR脱硝装置内的喷氨调节方式和存在问题。采用标准湍流模型对SCR系统入口烟气流场进行数值模拟。并基于此建立喷氨流量非线性动态控制模型，利用遗传算法对模型中的非线性项进行全局寻优从而实现对喷氨量自动调节。通过仿真，验证了所提策略能够很好地跟踪燃煤电厂负荷变化，降低脱硝出口NOx浓度和氨逃逸量，提高SCR装置运行效率和脱硝效率。

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： 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。