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关键词： 地热计算器   数值模拟   地热能   可持续开发利用  

摘要： 地热作为清洁稳定的绿色能源，在我国实现北方清洁供暖、全国能源结构转型中起到重要作用。然而，当前地热开发领域尚缺乏专业化的数值模拟软件，普遍采用石油工程、水文地质及热工等领域的通用模拟软件，难以满足地热资源开发利用的实际需求。此外，现有数值模拟软件普遍存在操作界面复杂、学习曲线陡峭等问题，对初级用户构成显著的使用障碍。因此，作者团队开发了一款专门针对地热开发利用的软件——“地热计算器”，该软件在耦合开源数值模拟器内核的基础上，整合了自主研发的地热储工程优化算法，针对性地开发了地热行业所需的专业功能模块：井距优化、资源量评价、同轴套管换热模拟、U型井换热模拟和碳减排计算等。这些模块涵盖了浅层、深层、换热管类型、水热型、地下渗流传热、地面发电等多场景地热开发过程。通过与实际案例或解析解等标准模型计算结果的比较，验证了“地热计算器”的准确性。同时，软件还提供友好的用户交互界面，通过“一键式操作”等简化操作流程，使得具备不同专业背景的地热从业人员均能够在短时间内掌握其操作。该软件可一方面促进地热行业数值模拟技术的普及应用，另一方面也为地热资源的科学评估与可持续开发提供技术支持。

关键词： 小口径聚能装药   隔板   中心通孔药型罩   侵彻  

摘要： 为探究隔板在小口径聚能装药中的作用，开展隔板参数与中心通孔药型罩匹配对爆轰产物泄露以及射流侵彻性能的影响规律研究。基于爆轰波正规斜反射理论，推导了药型罩表面不同位置处爆轰波初始入射角和所受压力与隔板参数之间的定量关系式。采用LS-DYNA软件，系统分析了隔板直径、高度对射流成型和侵彻性能的影响规律。结果表明：在通孔药型罩中添加隔板能有效提高药型罩上的压垮压力，抑制爆轰产物泄漏，提高能量利用效率和射流侵彻性能；射流侵彻能力随隔板直径增大呈现先增后减的变化趋势；隔板高度对射流性能的影响呈多极值响应；当隔板直径为6 mm且隔板高度为4 mm时，对45钢靶的侵彻深度达到较大值，为158.17 mm，较无隔板结构，提升了17.21%。研究结果可为小口径聚能战斗部设计提供参考。

关键词： 回采巷道   过空巷   多进梯度循环注浆   超前预注浆   数值模拟  

摘要： 以车家庄煤业13206工作面回采巷道掘进穿越老空区支护工程为背景,提出利用多进梯度循环注浆的方式,对巷道进行超前预注浆加固的治理思路,并设计了超前预注浆加固方案．利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对设计方案进行数值模拟,分析浆液扩散形态,并进行未采用及采用超前注浆加固2种工况条件下,巷道掘进扰动煤层损伤模拟,揭示超前预注浆技术对煤层的加固作用．研究表明,多进梯度循环注浆浆液扩散呈现非对称性,扩散形态为“上凸”的类椭圆状,有效覆盖范围最大直径达12.72m;设计超前预注浆加固方式可以在掘进巷道上方形成稳定的直接顶,在掘进施工扰动下煤层损伤范围明显减小,可以有效保障巷道掘进安全．

关键词： 输电线覆冰预测   机器视觉图像识别   WRF数值模拟   Makkonen覆冰模型   覆冰厚度监测  

摘要： [目的]输电线覆冰是电力系统中常见的极端气象风险之一，为了提高输电线路的安全运行水平，针对输电线路覆冰预测与监测的关键技术问题。[方法]构建了一种融合数值天气预报模型（WRF）与Makkonen物理覆冰模型的覆冰厚度预测方法。同时创新性地引入机器视觉图像识别技术，提出一种基于像素宽度测量的非接触式覆冰厚度实测方法，实现对模型结果的精确验证。[结果]以2025年1月24日一次宝鸡市翻越秦岭区域输电线路覆冰事件为例研究表明：高低空环流形势配合下逆温层形成、暖湿气流输送与地形抬升作用的协同机制是造成此次输电线覆冰主要天气学背景；利用机器视觉图像识别技术的覆冰厚度识别算法误差≤3.08%，已达到实际输电线路监测预警精度要求，展现出良好的现场应用潜力；WRF模式能够较好地模拟出此次覆冰过程中的关键气象要素，其模拟值与观测值的相关系数高达0.9，具有较高的可靠性；基于WRF模式驱动的Makkonen模型模拟的覆冰厚度与基于机器视觉的实测值吻合良好，平均绝对误差仅为0.632 mm，能准确反映覆冰的动态增长趋势。[结论]基于WRF模式和Makkonen模型的覆冰厚度预测方法，结合机器视觉图像识别技术，能够有效预测和监测输电线路覆冰厚度，为提高输电线路安全运行水平提供了新的技术手段。

关键词： 隧道工程   施工通风   风机布置   数值模拟   除尘效果  

摘要： 为优化隧道斜井压入式施工通风方案,提高隧道内除尘效率,依托郑西高速某隧道,采用Fluent软件建立1:1斜井压入式施工通风数值仿真模型,研究压入式风管风速、压入式风管距掌子面距离以及左线隧道导流风机位置对施工通风效果的影响,并通过现场实测数据对仿真计算结果进行验证。结果表明:适当增大风管风速有利于隧道内粉尘颗粒的排出,综合考虑除尘效率及能耗经济,压入式风管风速为22 m/s时的通风效果最好;隧道风管距掌子面20 m时施工通风效果较好,对粉尘颗粒的排出效果最佳;导流风机对于隧道局部及整体粉尘颗粒的迁移具有较好的辅助通风作用;左线隧道导流风机布设于距掌子面170 m时对于左线隧道内粉尘颗粒的排出效果最佳,相较距掌子面70 m、270 m时的除尘效率分别提升6.73%、21.64%;施工通风方案优化后的施工现场环境情况监测结果表明,优化后的通风方案效果显著。

关键词： 螺纹桩双桩   螺纹结构设计   承载力   材料利用率   数值模拟  

摘要： 基于三维有限元数值模拟分析，建立了竖向荷载下双桩的数值分析模型，研究了不同螺纹结构设计（包括桩间距、螺牙高度、螺纹长度）对螺纹桩双桩竖向承载特性的影响，分析了桩周土体位移云图的变化规律，揭示了桩身轴力传递特性，并结合承载力与材料利用率探究了螺纹结构的最佳设计区间.结果表明：随着桩间距的增加，桩间的相互干扰效应减小，双桩承载力随之增加，桩间距为4～5倍桩外径时双桩承载性能较好；增加螺牙高度会加强螺纹与土的机械咬合作用，进而提升双桩承载力，螺牙高度与桩内径的比值为0.5～0.6时的双桩承载能力得到充分发挥；增加螺纹长度能够有效增加桩-土体的接触面积，桩的侧摩阻力增强，从而提升双桩承载力与桩身材料利用率，螺纹长度与桩长比值为0.6～0.7时的双桩承载性能最佳；提高螺纹长度是提高双桩承载力最有效的途径.

关键词： 断续节理砂岩   强度特征   规则分布   黏聚力单元   数值模拟  

摘要： 节理砂岩是工程中经常遇到的一类复杂工程介质。现以含多条断续节理砂岩为研究对象,采用室内试验和数值模拟开展研究,利用结构面来构建节理岩体数值模型,运用控制变量原则探讨了黏聚力单元参数对模拟结果的影响,逼真再现了断续节理岩体试件单轴压缩过程,强度模拟结果和试验结果误差在20%以内,验证了数值模拟方法的正确性,为后续的数值模拟工作奠定了基础。以室内试验试件的参数为基础,设计不同的数值模拟方案,通过控制变量法研究倾角、间距、连通率对岩体强度的影响。结果表明:倾角在0°～20°和85°～90°范围内对试件强度影响程度较小,在20°～85°范围内,倾角对强度的影响曲线可近似拟合成抛物线形式,间距对强度的影响曲线可近似拟合成幂函数形式,连通率对强度的影响曲线可近似拟合成三次项函数形式。

关键词： 高层建筑   嵌入式   H型钢   梁柱节点   抗震性能   有限元分析  

摘要： 为预测梁柱节点的受力情况并识别其薄弱环节，基于有限元理论，对高层建筑用嵌入式H型钢梁柱节点的抗震性能进行深入分析。将高层建筑的各项参数、H型钢梁柱及其节点的参数输入Abaqus有限元软件中。在确定本构关系模型和接触模型后，通过单元选取、网格划分、边界条件设定，构建了高层建筑用嵌入式H型钢梁柱节点的有限元模型。在软件中导入地震荷载参数，并对该梁柱节点的抗震性能进行模拟分析。结果表明：随着地震等级提升，嵌入式H型钢梁柱节点的最大应力从420.1MPa增至542.6MPa，表明其具有较强抗震性能；梁端极限荷载从401.8MPa增至541.7MPa，极限转角从0.008rad增至0.035 rad，节点弯矩从63.0kNm增至198.4 kNm，而转动刚度从1.05×107Nm/rad降至0.52×107Nm/rad，呈现典型的三阶段退化特征；延性系数从3.1升至6.7，能量耗散系数为1.8～4.1，均满足规范要求；在加固设计方面，15、20mm厚度钢板的加固效果相近，但15mm钢板更经济，为更合适的选择。

关键词： 稠油   底水油藏   斜对双水平井   SAGD开发   注采压差   物理模拟   数值模拟   渤海油田  

摘要： 渤海油田A区块底水稠油油藏斜对双水平井SAGD生产规律较复杂，剩余油饱和度和含水率均较高。通过物理模拟实验方法对正对、斜对双水平井SAGD开发过程中温度场变化特征和生产规律进行了分析，并结合数值模拟方法，探讨了注采压差对SAGD生产效果的影响，明确了斜对双水平井SAGD的合理注采压差范围。研究结果表明：(1)正对双水平井SAGD蒸汽腔向模型两侧扩展，蒸汽腔两侧的斜面泄油能力均衡，而斜对双水平井SAGD蒸汽腔扩展速度及斜面泄油能力都不均衡，蒸汽腔波及面积更小，采出程度更低；双水平井SAGD的生产过程可为产油速度上升阶段、稳定阶段和下降阶段，其中稳定生产阶段蒸汽腔处于横向扩展阶段，以重力泄油为主。(2)渤海油田A区块的SAGD生产井存在10 m避水距离，数值模拟结果显示，当底水能量小于10倍，底水对水平井SAGD的生产效果基本无影响；双水平井SAGD稳定生产阶段，随着注采压差的增大，注汽量和产液量逐渐升高，产油量先增加后逐渐降低，累积油汽比先升高后降低，sub-cool值和汽液界面高度逐渐降低；生产井未发生汽窜时，正对双水平井产油量大于斜对双水平井；正对、斜对双水平井SAGD合理注采压差分别为20～30 kPa和30～40 kPa。

关键词： 声学   放空管路   流致噪声   数值模拟   流场特性   噪声特性  

摘要： 紧急泄压工况下，浮式生产储卸船放空管路中大流量天然气流经减压装置产生的高压力差引起强烈流致噪声，声致振动是放空管路的主要失效原因之一。为探究放空管路内流致噪声产生机理及其特性，基于计算流体力学（CFD）和气动声学理论，采用数值模拟方法研究放空管路内部流场分布和噪声特性。在流场方面，获得流场稳态流动的压力和速度分布以及瞬态流动的涡旋分布；在噪声方面，获得声功率级分布和噪声频率特性，并分析不同压力差对声功率级的影响。根据数值模拟的分析及结论可以对放空管路流动参数设计进行改进，避免过高压降产生高声功率级，从而避免管路声致振动。