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关键词： 倾斜煤层   底板   渗透特性   流固耦合   “软-硬-软”复合岩层   “软-软”均质岩层  

摘要： 煤矿深部开采过程中,底板承压水突水是制约矿井安全生产的关键地质问题,其发生机理受多种岩层结构与应力-渗流耦合机制共同影响。为揭示不同底板结构条件下突水灾变的响应特征,基于FLAC3D数值平台,利用FISH语言进行二次开发,构建了流-固耦合分析模型。以神达惠安煤业为工程背景,建立“软-硬-软”复合岩层与“软-软”均质岩层两类典型底板模型,模拟分析了工作面推进过程中应力演化、塑性区发展及孔压导升规律。结果表明:底板等效应力集中区随采动逐步下移,塑性破坏深度在推进至80 m时达到最大(约15.0 m),破坏以底部剪切失稳为主;其中,“软-硬-软”结构中的中间硬岩层表现出显著的阻水稳定作用,而软弱岩层力学性能劣化时则易被承压水贯通,引发突水通道发育。

关键词： 水下电磁发射   横流作用   空化   超空泡射弹   弹道特性  

摘要： 为研究横流环境中水下电磁发射射弹出筒过程的空泡形态和弹道特性,基于重叠网格技术,结合流体体积多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型,对不同横流速度下无燃气作用的水下电磁发射出筒过程进行数值模拟,探究横流、出筒空泡与射弹运动的耦合作用机理。研究结果表明:横流作用下,出筒空泡迎流侧半径减小,背流侧半径增大,而膛口附近的弹体迎流面还会沾湿,压力增大,使得射弹出筒后的黏滞阻力增加,压差侧向力作用在横流方向上;随着横流速度的增加,出筒空泡变化更加显著,射弹迎流侧的空泡消失,迎流面完全沾湿,并且背流侧尾流区中压力剧烈减小,导致空泡大幅度扩张,在尾流区的后驻点附近,局部压力增大,使得空泡中间向内坍缩;射弹运动受到的阻力剧烈增强,并且由于弹体锥段的侧向力相比圆柱段更大,俯仰力矩沿着顺时针方向,导致射弹往横流方向偏移,产生顺时针偏转,并随着位移增长变得更加显著,弹道发生失稳。

关键词： 换热器   传热系数   数值模拟   流场  

摘要： 该文搭建了一套换热器热工性能与数值模拟协同实验系统,基于该系统重构了教学内容,以换热器案例问题驱动,融入换热器对流传热过程的数理分析,培养学生基于科学思维的工程创新意识。学生通过测定流量、温度和压差,计算换热器传热系数和阻力;以实验测试数据为输入边界,模拟换热器内的流场、压力场和温度场分布,精确描述换热器内的传热和流阻特征,探究不同运行工况对换热器性能的影响。教学实践表明换热器协同实验丰富了实验教学内容,弥补了热工性能测试学时长、工况少、内部换热机制不清的不足,培养了学生的科技创新意识。

关键词： 抽水蓄能电站   下水库   流-固耦合作用   围岩稳定性   数值模拟  

摘要： 在矿井改建抽水蓄能电站中,下水库开挖后引起地下渗流场改变,将导致应力场重新调整,易引起围岩的失稳和变形,因此围岩稳定性成为石砀山铜矿地下空间改建的关键。基于此建立考虑流-固耦合的地下水渗流和地应力数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件和有限元方法构建数值模型,采用三维地质模型与二维剖面模型相结合的方式,开展石砀山拟建抽水蓄能电站中下水库围岩稳定性分析。结果表明:在下水库开挖后地下渗流场发生变化,渗流方向改变,水位呈漏斗状;下水库附近及顶部的孔隙水压力减小,高孔隙压力区分布在下水库两侧的模型底部。对比不考虑流-固耦合作用情况下,考虑流-固耦合后围岩应力、位移及塑性区发生变化,最大等效应力减小了0.9 MPa,最小等效应力增加了0.3 MPa,洞室两侧等效应力均呈减小趋势,边界洞室受孔隙水压力影响更大;整体洞室围岩的变形减小,边界洞室变形大于内部洞室;流-固耦合作用一定程度上减小了塑性区的分布。进一步基于流-固耦合数值模型,设计下水库在充/放水条件下围岩应力分布状态和稳定性,结果表明所设计的3种工况对围岩施加的静水压力、水位变化引起的孔隙水压力变化和软化效应引起的稳定性变化较小;软化效应在一定程度上减弱围岩稳定性,在下水库支护时需重视对洞室的衬砌,在设计工况下下水库围岩稳定性仍可以得到保证。综上在矿井改建抽水蓄能电站中运用数值模拟评价下水库的围岩稳定性,以提供数据支撑和保障工程的安全性。

关键词： 油藏数值模拟   优化误差估计   模拟技术  

摘要： 文章深入探讨了油藏数值模拟的方法与算法设计。研究重点在于精心设计油藏模拟方法,以开发出一种创新的解决方案,应对油藏模拟领域中的挑战。研究的主要目标是构建一种高效、精确且可靠的油藏模拟技术。为实现此目标,文章着重解决了两个核心问题:一是模型参数的精心选择,二是利用先进的计算机软件开发算法来解决复杂的数学模型。这两个问题对于确保模拟的准确性和效率至关重要。

关键词： FRP约束ECC   数值模拟   轴压力学性能  

摘要： 本文提出了一种由FRP管、中心筋和ECC材料组合形成的纵向受力组件(FRP约束ECC核心,FCEC),通过数值模拟研究了其轴压力学性能。数值模拟结果显示:以D50T3-R10为基准试件,在中心筋倾斜角度处于5˚至8˚范围时,对结构承载力的影响较为有限,承载力降低幅度在1.8%至4.47%之间;当中心筋直径从10 mm增大至14 mm~18 mm时,结构承载力可提高13.5%;而将FRP管厚度由2 mm增大至3 mm~5 mm,承载力提升幅度可达23.6%至63.2%。This thesis proposes a longitudinal load-bearing component (FRP-confined ECC core, FCEC) formed by the combination of FRP pipes, central reinforcement, and ECC materials, and studies its axial compression mechanical properties through numerical simulation. The numerical simulation results show that: taking the D50T3-R10 as the reference specimen, when the inclination angle of the central reinforcement is in the range of 5˚ to 8˚, the influence on the structural bearing capacity is relatively limited, and the reduction range of the bearing capacity is between 1.8% and 4.47%. When the diameter of the central reinforcement is increased from 10 mm to 14 mm~18 mm, the structural bearing capacity can be increased by 13.5%. Moreover, when the thickness of the FRP pipe is increased from 2 mm to 3 mm~5 mm, the increase range of the bearing capacity can reach 23.6% to 63.2%.

关键词： 深部开采   大断面硐室   硐室群   数值模拟   围岩稳定性  

摘要： 随着浅部开采资源的逐步减少,矿山开采逐渐走向深部。为解决深井大断面硐室围岩稳定性难以控制、支护成本加剧的问题,并保障941 m搅拌站硐室群稳定运行,开展了大断面硐室围岩稳定性控制研究。采用了实验室测试、数值模拟以及实地监测等多元技术手段,通过对比分析,优化出合理的施工工序及支护设计,发现硐室按照配料机硐室—搅拌机硐室—水泥仓硐室的次序进行开挖时围压稳定性最好。然后采用正交设计试验优选出最佳支护参数为锚杆间排距为2 m×2 m,锚索长度为6 m,混凝土衬砌厚度为600 mm,提出锚网喷+注浆锚杆初期支护和现浇钢筋混凝土+锚索构成的联合支护方案,现场支护结果表明,围岩的变形得到了有效控制。

关键词： 远程电击武器   非致命   低速翼型   气动特性   数值模拟  

摘要： 非致命电击武器是非致命武器领域的研究热点,近年来对无线远程电击子弹的研究是热点问题中的重点,因此针对非致命远程低速电击子弹尾翼设计,选取了Clark Y、Eppler 387、NACA-66共3种在低速有较好气动特性的翼型,使用CFD软件用NACA0012翼型在30 m/s下的仿真结果与文献仿真结果和风洞试验结果对比,验证了算法的有效性,然后对3种翼型低速的气动特性进行仿真,分别得到了在30、35、40 m/s飞行速度下对应不同迎角的升力系数、阻力系数和升阻比。结果表明在同一飞行速度下,3种翼型的升力系数和阻力系数都随攻角的增加逐渐增大,但升力系数的增长幅度逐渐变小,阻力系数的增长幅度逐渐变大,升阻比随攻角的增加先增大后减小,经过对比发现翼型Eppler 387的气动性能优于另外两种翼型,速度为40 m/s、攻角4°~6°为最佳工况,既能满足非致命远程低速电击子弹的结构设计的要求,又能在提供尽可能大滚转力矩的同时产生较小的阻力。

关键词： 数值模拟   变形破坏   支护  

摘要： 针对大采高工作面留巷支护设计中参数配置过剩问题,采用了位移监测、应力测量等监测手段,研究了在采动活动影响下巷道围岩的变形特征与破坏规律,结合FLAC3D数值模拟对支护方案分析对比。结果显示,在二次采动影响超前距离达70 m以上时,围岩变形破坏现象相对轻微;随着工作面与巷道的距离缩小,围岩的最大破坏深度在1.8 m范围内;帮部围岩松动圈直径为1.6 m;最大受力区域集中在超前30~50 m的范围内,但承受的力值远低于支护材料的极限强度。

关键词： 裂隙岩体   数值模拟   单向压缩   岩体强度   破裂特征  

摘要： 裂隙岩体的破裂模式和力学强度研究一直是岩石力学与工程的研究热点。在外力作用下,岩体裂隙的扩展和贯通常导致工程事故,给工程建设领域带来了挑战。采用理论分析与数值模拟的研究方法,探究了单向压缩条件下含裂缝岩体的力学强度与破裂特征,重点分析了裂缝长度和裂缝角度对岩体强度的影响规律。研究结果表明:在单向压缩条件下,裂缝岩体的峰值强度随着裂缝长度增大而减小,且呈明显的负相关;在单向压缩条件下,随着裂缝角度的增大,裂缝岩体的峰值强度先减小后增大,其强度变化呈现“U”形变化。