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关键词： 计算流体力学   多相流   流化床   数值模拟   全回路模拟  

摘要： 循环流化床全回路系统广泛应用于能源、化工等领域，系统中普遍包含提升管、非机械密封仓、旋风分离器、料腿等复杂结构。随着操作条件不同，一方面系统中出现跨流域流化特性，另一方面系统中也普遍存在颗粒聚团、气泡等非均匀介尺度结构。合理量化循环流化床全回路系统中的流动/传递特性，对于优化操作条件及反应器结构、寻找全回路系统的放大规律至关重要。前期工作已初步证明基于介科学中多尺度分解思想构建的结构双流体模型可从模型架构上兼顾控制方程及本构关系均考虑非均匀介尺度结构影响[1， 2]，它具有针对气固复杂系统多流域情况下的准确模拟能力。由于循环流化床全回路系统平衡压降困难、构体结构复杂、需要满足连续操作等条件等因素，三维全回路系统的快速准确模拟一直备受制约。因此本工作尝试利用结构双流体模型刻画两类无机械阀控制的循环流化床全回路系统中的气固流动特性。模拟结果显示：与实验数据相比，结构双流体模型可准确预测床内气固复杂流动特性如轴向固体浓度、径向固体浓度、径向速度与压降分布等；该模型在多种操作条件下的适用性和鲁棒性良好，且计算效率较高，更适用于预测稠密气固两相流系统，因此为工业尺度的循环流化床系统优化设计与放大奠定坚实的基础。

关键词： 高开发区块   煤层气   数值模拟   剩余储量   产能预测  

摘要： 随着煤层气开发程度的逐步推进，高开发区块煤层气储量呈动态变化，明确煤层气已动用储量和剩余储量已成为制约区块煤层气后续产能优化的首要问题。本文以鄂尔多斯盆地典型高开发程度（平均排采时间为10年以上）煤层气区块为例，提出了一套针对多分支水平井密集分布区剩余气藏模拟的评价方法。分析表明排采前期（压力缓慢下降），压降速率控制了研究区多分支水平井产能表现。排采后期（压力平缓），厚度，含气量和渗透率影响了水平井产能特征。当前各多分支水平井井控面积为0.20～0.90km2。在地质储层参数反演基础上，通过构建标准压降曲线，对开采周期较短（未达到稳产期）的多分支水平井压降曲线进行预测，预计15年后区内已动面积为15.61km2，未动面积为4.39km2，未动储量为5.02亿m3。煤储层空间展布及物性精细化描述，基于地质实际的产能历史拟合以及排采制度方案的精细化设计已成为影响煤层气剩余气藏评价精度的三大因素。利用数值模拟及实验测试相结合的方法进行煤储层物性参数的微观尺度建模，进行基于研究区具体实际的煤层气产能主控因素评价和基于排采现场的压降标准曲线构建应该成为高开发区块煤层气剩余气藏研究的重点。

关键词： 高放废物地质处置   处置库概念设计   热-水-力耦合   数值模拟   传热  

摘要： 高放废物核心处置单元在热-水-力耦合条件下的长期性能对于现场试验及处置库概念设计具有重要意义。以核心处置单元为研究对象，构建了相应热-水-力多场耦合模型，借助有限元数值模拟软件COMSOL Multiphysics，开展了不同处置方式下高放废物核心处置单元三维数值模拟研究。模拟结果表明，当竖直处置一个、两个和三个废物罐时，单场传热模拟下处置单元最小处置间距比热-水-力耦合下更大，这是因为单场传热模拟，不考虑缓冲材料吸水饱和度升高，缓冲材料热传导系数偏小所致，但单场传热模拟得出的处置间距，对于处置单元是偏安全的。随着处置坑内废物罐个数的增加，废物罐的平均处置面积略有增加，热场分析结果表明，一个处置坑处置一个废物罐时最能节省处置面积。当采用水平处置时，处置单元内热量向外传输比竖直处置时要慢，热场分析结果表明，竖直处置更能节省处置面积。

关键词： 广海湾   多峰潮位   调和分析   四分之一日分潮   数值模拟  

摘要： 在2024年广海湾附近海域夏季潮位观测期间,发现该海域存在低高潮多峰现象,这种异常的潮位数据给工程应用造成一定困扰。作者通过潮位重构、理论分析和数值模拟等方法,对造成多峰现象的原因进行了探讨。认为该海域的M4分潮的比重较大是主要原因,其与全日分潮、半日分潮的共同作用,导致了这种多峰现象。通过改变潮汐边界、近岸水深、地形等影响因素,构建不同的数值模型,探讨了M4分潮大振幅的原因。结果表明,广海湾附近海域本底的M4分潮整体较大,其与M2分潮的振幅比已经接近多峰现象的临界条件。而独特的岛屿和近岸浅水地形,使广海湾浅海分潮的振幅进一步增大,形成低高潮的多峰现象。该研究解释了该海域多峰潮位的原因,为附近海域潮位在生态防护、航运和近岸工程等方面的应用提供了一定的理论支撑。

关键词： 复合材料   聚乙二醇   相变储能   电池热管理   数值模拟  

摘要： 相变材料可利用其相变潜热有效解决储能电池在充放电过程中因温度不均引起的电池热失控问题。采用真空浸渍法，以泡沫铝为封装载体制备了聚乙二醇（PEG）基相变储能材料，首先在泡沫铝基底上原位生长镁铝水滑石构建三维新型封装结构，提高了对有机相变材料PEG的约束作用，同时对基底上的镁铝水滑石进行硅烷偶联剂有机改性，增强其与有机相变材料亲和性。制备的硅烷偶联剂KH570和水滑石改性泡沫铝封装PEG（PEG/K7-LDH/ALF）复合相变材料的相变潜热可达到99J/g，且相较PEG，复合相变材料相变储热时间缩短86.5%，经过Comsol模拟，性能和实验过程中的表现一致，证明复合相变材料导热性优于PEG，可以实现电池表面不均的高温热量的快速吸收，延长电池的使用寿命。

关键词： 厚砂岩组   煤柱片帮   分形维数   数值模拟   支护优化  

摘要： 为解决强采动大采高厚砂岩组顶板围岩片帮失稳难题，以榆树湾20113工作面回风顺槽煤柱片帮控制为例，总结分析片帮破坏特征及主控影响因素，给出了基于MATLAB图像处理技术的钻孔裂隙分形维数破裂度定量表征方法，对比模拟研究了4种不同优化支护方案下围岩位移场演化规律，针对性提出以“强力控顶、高阻护帮、斜拉工字钢+锚网耦合控表”为核心的煤柱片帮控制方法并进行现场工业性试验。研究结果表明：① 片帮类型多样（高帮楔体削落型+中部鼓帮型+“S”形）、破坏深度广、支护锚固失效严重是煤柱片帮的主要特征；② 厚砂岩组叠加效应、煤体强度低、矿压显现异常及柱体压杆效应显著是诱发煤柱片帮的主控因素；③ “液压支架工作阻力强化+锚网索+锚索工字钢梁”联合支护技术为最优支护方案，采用该方案后巷道顶底板及两帮移近量仅分别为143 mm和181 mm，相较于原支护方案分别降低了70%与72%，松动圈范围为0.524～0.613 m，煤柱表面无较大开裂裂纹，锚固煤体完整程度大幅提高，支护效果良好，有效解决了大采高厚砂岩组顶板围岩片帮失稳难题。

关键词： 螺旋桩   粉质黏土   抗压承载性能   现场试验   数值模拟  

摘要： 螺旋桩结构简单、施工方便、绿色环保，正逐渐应用于输电线塔基础。开展粉质黏土地基中螺旋桩抗压承载力现场试验，探讨了不同极限承载力判定方法的适用性；基于有限元软件ABAQUS建立螺旋桩–土体现场试验三维模型，研究了下压荷载作用下螺旋桩的桩身轴力、侧摩阻力及土体破坏形式，通过规范计算和数值模拟对比分析了极限状态下锚杆和锚盘的荷载分担占比。结果表明：下压荷载作用下螺旋桩的荷载–桩顶位移曲线整体呈现出典型的线性–高度非线性–近似线性趋势，可使用lg P-s法与Reese&O’Neill方法辅助确定极限抗压承载力；螺旋桩锚盘上部区域锚杆发挥侧摩阻力较少，主要通过锚盘端阻力和锚盘之间锚杆的侧摩阻力抵抗下压荷载；极限荷载下3个锚盘之间的土体位移产生贯穿，形成较为完整的圆柱形滑裂面；底盘下部土体应力和塑性应变最大，率先发生剪切破坏；极限状态下螺旋桩各部位承担荷载比例大小依次为底盘>中间盘>首盘>锚杆，锚盘共可承担约85%的荷载。

关键词： 储能户外柜   液冷散热   太阳辐射   数值模拟  

摘要： 与储能集装箱相比，储能户外柜集成度高、灵活性高、初始投资低，在分布式发电系统、微电网及电力辅助服务市场等领域发挥着重要作用。为解决顶部PACK高温问题，从户外柜换热特性方面展开研究，研究分析不同制冷剂流量、散热方式、太阳辐射对顶部PACK温度分布的影响。研究结果表明：加装风扇的方案二温差（2.22℃）较液冷板方案仅高0.11℃，但综合成本降低10%；太阳辐射与流量大小对电池影响显著，太阳辐射可使电池最高温度升高约1.03℃。综合考虑冷却效果、成本及安装维护便利性等因素，确定加装风扇优化方案，研究结果可为储能户外柜提供科学、实用的热管理解决方案，推动储能技术的高效发展。

关键词： 土石坝   峰值流量   CTGAN   数据增强   CatBoost   SHAP  

摘要： 为准确预测土石坝溃坝峰值流量,建立了包含 156 个土石坝溃坝案例的数据库,并基于溃坝过程和相关性分析,选取坝型、溃坝模式、溃口以上水深和溃口以上库容为预测洪峰流量的控制变量.由于数据量有限且溃坝数据难以获取,使用条件表格生成对抗网络(CTGAN)增强土石坝溃坝数据,以增加样本多样性,丰富模型训练信息,并提高泛化能力.基于增强数据,采用CatBoost算法构建溃坝峰值流量预测模型.结果表明,基于增强数据建立的模型预测精度更高,拟合系数达0.93,展现出卓越的预测性能.结合可解释机器学习(SHAP)模型分析发现溃口以上库容对峰值流量的影响最为显著,溃口以上水位次之.

关键词： 5×5棒束通道   气-液两相流   丝网传感器   数值模拟  

摘要： 在反应堆事故工况下，堆芯棒束通道中的气-液两相流呈现复杂的多维瞬态特性，因此，精确测量棒束通道中的两相流动参数对于反应堆设计优化至关重要。丝网传感器（WMS）作为一种基于电导法的流动成像技术，能够以高时空分辨率采集不同通道截面气-液两相流的全流场信息。本文基于COMSOL软件的数值模拟，分析了不同丝网结构参数对5×5棒束通道WMS测量精度的影响。结合实验和模拟结果，在综合考虑WMS的空间分辨率及串音效应的情况下，选择电极丝直径为0.1 mm、横向间距为2 mm、纵向间距为2 mm的设计能够有效提高测量精度，为WMS技术在复杂流场中的应用提供了理论依据。