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关键词： 高炉冷却壁   分数阶热传导模型   传热机理   多尺度热传导   非局部效应   数值模拟   工程应用   材料与结构设计  

摘要： 随着高炉生产工艺日益复杂,冷却壁在极端高温高压环境下的热传导特性要求日趋严格,传统热传导模型已无法满足精确预测的需求。为此,分数阶热传导模型作为一种有效描述复杂介质与多尺度热传输现象的工具,逐渐受到广泛关注。综述了基于分数阶热传导模型的高炉冷却壁传热研究,旨在为高炉冷却壁的热管理与延长使用寿命提供理论依据。首先,介绍了分数阶热传导模型的数学基础及其相关方程,并分析了分数阶方程的特点与常用求解方法。然后,详细探讨了高炉冷却壁在高温高压等极端条件下的热传导机理,提出了三维分数阶热传导方程的建立方法,并结合数值模拟与试验验证探讨了热传递过程的分析框架。最后,分析了分数阶模型在高炉冷却壁研究中的应用现状与挑战,展望了该模型在冷却壁材料与结构设计中的应用前景,并提出了未来研究方向,包括模型精度提升、计算方法优化及实际工程应用推广。这些研究为高炉冷却壁的热管理与优化设计提供了有价值的理论支持与技术参考。

关键词： CO_(2)地质封存   原生矿物组分   矿化封存   数值模拟  

摘要： 【研究目的】日益加剧的全球气候变化促使CO_(2)捕集与封存(CCS)技术的实施势在必行。CO_(2)-水岩相互作用机理和过程不仅直接影响CO_(2)储层的安全性和稳定性,还决定了CO_(2)的注入效率和储存量。【研究方法】基于中国首个全流程咸水层CCS示范工程,采用TOUGHREACT ECO_(2)N构建内蒙古神华CCS储层长时间序列的水-CO_(2)-热-化学反应耦合模型,研究储集层原生矿物组分对CO_(2)不同捕获机制转化的影响。【研究结果】鄂尔多斯盆地深部咸水储层有利于CO_(2)的矿化封存,1000年时的矿化封存量达总注入量的64.02%。储集层中方解石、奥长石、钠长石、绿泥石和高岭石均发生不同程度的溶解,生成蒙脱石、铁白云石和片钠铝石沉淀。铁白云石是主要的固碳矿物,水气两相区的封存量最大,最大可达15 kg/m^(3)。奥长石、钠长石和方解石的含量变化对气体和溶解封存的影响较小,对矿.化封存无影响。绿泥石的含量变化对3种封存形式影响较大,当绿泥石初始体积分数从1.9%升高到8.4%时,1000年时矿化封存量从7×10^(8) kg升高至1.6×10^(9) kg,变化量达到9×10^(8) kg。【结论】原生矿物组分种类和含量均会影响CO_(2)不同捕获机制的封存量。研究成果可作为优化现有CO_(2)封存工程设计和合理评价未来CO_(2)封存区选址的依据,助力实现中国碳中和目标。

关键词： Infoworks ICM水力模型   圩区排涝   非恒定流数值模拟   水动力模型   降雨方案设计  

摘要： 为了预测圩区在排涝过程中的水力行为,提出基于Infoworks ICM水力模型的圩区排涝非恒定流数值模拟研究。利用Infoworks ICM软件构建圩区排涝系统水动力模型,设定各项模型的参数,模拟不同降雨情景下的水力过程,设计降雨方案,实现圩区排涝非恒定流数值模拟。模拟结果表明,该研究方法能够准确模拟圩区排涝系统的水力特性,模拟结果均与实际的水位数据基本相符,并揭示了不同降雨情景下系统性能的显著差异,具有应用价值。

关键词： 下穿通道   堤防   顶管法施工   数值模拟  

摘要： 以大冲口涌下穿通道工程为背景,采用有限元软件FLAC 3D建立三维数值模型,分析顶管施工过程对既有河道堤防的变形影响,总结堤防的位移变化特征,发现开挖振动是导致河道堤防变形的最主要因素,基于此进行堤防施工保护措施设计,并验算堤防抗滑稳定安全系数,满足了堤防规范要求,研究成果可为类似工程提供参考借鉴。

关键词： 沙柳生材   应变率   霍普金森压杆   数值模拟   数据拟合  

摘要： 通过动态力学试验研究了沙柳生材在锯切过程中的动态力学特性,获取其动态力学参数,旨在为沙柳平茬的刀具结构设计和工作参数的选择提供数据支撑。研究利用霍普金森压杆试验探究了不同应变率对沙柳生材应力-应变曲线的影响,进而对其应变率和强度值进行拟合,以获取沙柳原材料在顺纹和横纹方向上的应变率效应参数,并基于LSDYNA对拟合参数进行验证。结果表明:顺纹方向当应变率由448 s-1增加至1 236 s-1时,强度由42.68 MPa增加至62.53 MPa;横纹方向应变率由407 s-1增加至1 960 s-1时,强度由3.36 MPa增加至11.31 MPa。拟合所得顺纹方向上应变率参数为n‖=0.198、η‖=1.102E-5,横纹方向上应变率参数为n⊥=0.140、η⊥=2.030E-5,并将该参数应用于数值模拟中,测得在相同撞击速度下,数值模拟所得强度与试验所得强度的相对误差在7%以内。试验表明,沙柳应变率效应较强,且横纹方向的应变率效应更为显著,所拟合参数的准确性较高。

关键词： 盾构   管片上浮   数值模拟   防治技术  

摘要： 在采用盾构法进行隧道施工的广州某新建联络线工程中,衬砌管片常因注浆压力和静水压力的共同作用而出现上浮现象。针对此问题,通过数值模拟方法深入分析管片上浮的成因及其相关机理,并构建管片上浮量的计算模型进行量化评估。利用有限差分软件FLAC 3D,建立该工况下盾构掘进施工数值模型,模拟在盾构隧道掘进过程中的管片上浮特性,并分析不同因素的影响。研究结果显示,注浆压力会使隧道管片上浮量有明显的增加,长距离浆液输送产生的凝固也会使隧道管片上浮量产生变化,而为稳定管片上浮量可持续增加静水压力。为确保管片上浮量保持在可控范围内,结合工程实际情况,提出适用于当前工况的处治措施。

关键词： 导热油炉   热负荷   燃烧特性   数值模拟  

摘要： 工业上应用的导热油炉具有较大的炉膛尺寸和较高的热负荷。对某设计负荷为25 MW的导热油炉进行了三维数值模拟,研究了不同热负荷的工况下炉内流动与燃烧过程中的烟气速度、温度、组分浓度等关键参数的分布规律。结果表明,燃烧器的布置方式使得燃料射流与空气射流间存在较高的速度差,射流卷吸作用明显,炉膛内的温度分布均匀性有待提高。当热负荷超过60%时,炉膛内的回流区域较大,烟气停留时间延长,有利于炉管内导热油吸热升温,但从辐射室进入对流室的烟气流速较大、温度较高。在满负荷和超负荷运行条件下,需控制烟气流速,保持平稳操作。以上研究结果可为导热油炉的设计和实际运行提供理论指导。

关键词： 高压压裂   异形三通   数值模拟   冲蚀磨损  

摘要： 在油气田开采作业中,压裂技术发挥着提高油气井产能与产量的关键作用。不过,处于高压压裂的工况时,含砂压裂液极易致使异形三通出现冲蚀磨损现象。基于多相流理论与现场压裂工况,构建了异形三通冲蚀数值仿真模型,以此明确在高压压裂进程中异形三通易于遭受冲蚀磨损的具体位置。同时,深入探究了压裂液排量、固相颗粒质量浓度以及固体颗粒直径这3个因素对异形三通冲蚀速率所产生的影响。研究结果显示,在各类不同的压裂液排量、固相颗粒质量浓度以及颗粒直径的冲蚀条件下,异形三通的易冲蚀区域都集中在相贯线以及出口支管轴线向外侧壁的部位。而且,异形三通的最大冲蚀速率会随着压裂液排量、固相颗粒质量浓度、颗粒直径的增大而上升。其中,最大冲蚀速率随压裂液排量增大呈现幂函数增长趋势,随颗粒质量浓度增大则近似呈线性增长态势。研究结果能够为异形三通无损检测部位的确定提供理论依据,进而为保障异形三通的安全服役提供有力支撑。

关键词： 地基处理   水闸加固   防渗检测   标准化治理  

摘要： 老旧水闸的长期运行防渗漏安全检测加固对水闸的运行效率非常重要。以峰江水闸为背景,针对水闸存在的渗漏安全隐患,采用水下多波束测深仪和水下潜摸检测分析,确定水闸的渗漏安全隐患。对结构混凝土强度回弹检测,同时闸门、启闭机性能进行检测。治理方案上对水闸的铺盖加固及止水补强,闸室进行挂网喷射混凝土,对下游翼墙加高对护坦段铺设模袋混凝土,闸基进行灌浆加固,检测了加固后的成效,延长了水闸的使用寿命和效率,避免了重建水闸,节约了成本。

关键词： 中长周期波   双层水平板防波堤   数值模拟   水动力响应特性  

摘要： 双层水平板防波堤是一种新型透空式防波堤,由于波浪能主要集中在水体表面,可据此设计防波堤结构形式,以实现消浪功能。基于FLUENT平台,采用数值模拟方法,对5种不同入射周期波浪的作用结果进行横向对比,研究双层水平板结构消浪特性及波压力分布。结果表明,实验范围内该结构消浪效果良好,并得到其消浪性能随相对板宽的变化规律;通过研究各代表时刻下结构表面波压力分布情况,得到其与相对板宽间的联系;通过研究结构周围流场形态,分析结构消浪机理。