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关键词： 水闸泄洪   水力结构   优化设计   消能效率   计算流体动力学   多目标优化  

摘要： 研究立足于现代水利工程建设需求,针对大型水闸在泄洪过程中面临的技术挑战,从水力学理论维度展开系统探讨。通过对水闸泄洪能力进行系统性分析,建立了完整的水力结构优化设计方法。物理模型试验结果表明,消能防冲结构设计与底板曲线优化分析以及闸门开启度协同调控等方案能够显著提升泄洪效率,其中底板曲线的优化设计有效改善了流速分布均匀性,多目标优化方案使消能效率提升15%,为大型水利工程的设计改造提供了可靠的技术依据。

关键词： 氧气高炉   炉身煤气喷吹   煤气流分布   数值模拟   穿透深度   边缘气流   迹线   压差   工艺参数  

摘要： 与传统高炉(TBF)相比,炉顶煤气循环-氧气高炉(TGR-OBF)通常采用炉身与炉缸风口协同喷吹,具有生产率高、燃料比低等优势。合理的煤气流分布对氧气高炉的稳定顺行至关重要,为了研究炉身喷吹煤气后喷吹高度与喷吹流量对TGR-OBF内部煤气流分布变化规律,以1座430 m^(3)工业氧气高炉为基准,对TBF和炉身风口喷吹煤气的TGR-OBF进行了数值模拟研究,并对比分析了炉身风口高度、炉身风口喷吹量的变化对氧气高炉煤气流分布状况的影响规律。结果表明,上、下部风口协同喷吹的TGR-OBF内部煤气流速整体高于TBF,速度增幅为0.6~0.8 m/s。炉身喷吹气体主要在炉墙边缘发展,煤气流迹线向中心发展距离约为0.736 m。炉身风口喷吹对下部边缘气流有压制作用,距离风口越近,压制作用越显著。在不同炉身喷吹位置下,靠近炉身风口0.5 m内边缘气流发展,煤气穿透深度变化不大,但由于喷吹高度增加,高炉径向直径变小,相对穿透深度增加。随着炉身喷吹煤气流量的增加,穿透深度从0.662 m增加到0.798 m,且对炉身风口下部气流的压制作用更加明显。炉身煤气喷吹流量增大,炉身部位整体压差增大。炉身煤气喷吹位置的变化对氧气高炉压差的影响集中在11.5 m以下位置,压差变化幅度较小,因此采用不同炉身喷吹位置时可不考虑压差的影响。

关键词： 桥梁工程   抗风性能   风洞试验   数值模拟   减振优化   振动控制  

摘要： 桥梁结构在风荷载作用下的动力响应特性对其安全性具有重要影响。通过风洞试验和数值模拟方法对桥梁结构的风致振动特性进行研究。实验数据表明,在设计基准风速30 m/s的条件下,主梁最大横向位移约为0.28 m,结构一阶竖向弯曲振动频率为0.6 Hz,扭转振动频率为1.2 Hz。采用流线型截面优化和导流板减振措施后,涡激振动幅值降低40%,扭转振动频率提高0.3 Hz。研究成果验证了所提出的抗风性能优化方案的有效性,对提升桥梁结构抗风能力具有重要的工程应用价值。

关键词： 蟠龙抽水蓄能电站   溢洪道   挡墙   消能防冲  

摘要： 蟠龙抽水蓄能电站下水库溢洪道左边墩及泄槽段左挡墙均直接与大坝堆石区相接,下游出口河道狭窄,水流归槽条件差。通过选择合适的挡墙结构体型,并结合水工模型试验,对溢洪道出口及下游库岸防护进行优化设计,最终选用不等宽斜挑坎、拓宽及挖深下游河道等综合措施,较好解决了溢洪道下游的消能防冲问题,为工程顺利实施奠定了基础。

关键词： 衡重式路肩墙   变形   受力   数值模拟  

摘要： 为研究路基两侧布设衡重式路肩墙的变形及受力特征,采用MIDASGTS/NX软件,对某市政主干路两侧布设衡重式路肩墙路段进行了从施工阶段到运营阶段的数值模拟分析。结果表明,衡重台对路肩墙的横向位移有较大约束作用;墙高较高时,在薄弱位置布设钢筋网是必要的;应在墙踵位置塑性区进行材料置换,以保证地基刚度、强度和稳定性;路基两侧路肩墙的设置会对路基沉降产生一定约束作用。研究成果为此后类似路肩挡土墙设计、施工提供了一定程度的理论支持。

关键词： 重力坝   安全评价   组合赋权   多步逆向云转换   龙岗水库  

摘要： 为了提高重力坝安全评估的准确性,提出了基于改进云模型的重力坝安全评价模型,并运用于龙岗水库。结果表明,基于多步逆向云转换算法对随机样本数据进行云数字特征提取和处理,反复迭代推求样本数据,最终得到改进云参数,该方法相比传统云模型算法具有更好地实现定量评价与定性评价转换的能力;构建的博弈理论-多步逆向云转换算法的重力坝安全评价模型可以根据监测数据进行效果良好的安全评价;基于龙岗水库重力坝标准化监测数据与正态云安全评价等级之间相对贴近度的计算得到的安全等级为“低危”,说明该坝处于安全运行状态,符合实际情况,可为大坝风险评价提供借鉴。

关键词： 缝洞型油藏   剩余油   参数优化   数值模拟  

摘要： 塔河油田缝洞型油藏采用常规的水驱开采方式极易形成优势通道,造成注入水低效或无效循环,水驱波及面积减少,采出程度低,亟需转换开发方式,开展凝胶调剖以提高采收率研究。在室内岩心驱替实验测试出凝胶类调剖剂具有较强封堵性能的基础上,采用数值模拟方法开展水驱规律研究及调剖注入参数优化。结果表明:在注入时机为含水率90%、封堵位置为距注入井80 m(顶替液为水,注入量为1 200 m^(3))、注入量为1 000 m^(3)、注入速度为400 m^(3)·d^(-1)的条件下,可保证调剖剂的高效利用,有效地采出绕流型剩余油和阁楼型剩余油,使目标区块井组增油效果显著。截至2033年6月,预计提高采收率为4.11%,方剂换油率为59.55。研究成果对于缝洞型油藏凝胶调剖参数优化和油藏工程设计具有借鉴意义。

关键词： 瓦斯突出隧道   小倾角煤层   揭煤防突   瓦斯抽排   数值模拟  

摘要： 为解决小倾角高压瓦突煤层底部瓦斯抽排困难,改善瓦斯抽排效果,依托贵州正安至习水高速公路桃子垭隧道,对穿越小倾角高压瓦突煤层段瓦斯抽排进行研究。基于隧道开挖过程中开挖断面与煤层空间位置关系的变化特点,提出分步、分区的煤层瓦斯抽排方案;并利用热传导理论与瓦斯流动理论的相似性,采用热力学有限差分计算软件模拟分析隧道小倾角煤层的瓦斯防突抽排过程和实施效果。研究表明:1)分步、分区的煤层瓦斯抽排方案可避免底部煤层超长抽排钻孔打设,较整体一次性抽排方案,钻孔长度减少31%,且施工更便捷、消突更可靠;2)煤层断面抽排钻孔均匀布设时,中间钻孔抽排区域提早达到消突目标,而边缘区域滞后,采用边缘密、中间疏的抽排钻孔布设方式更合理;3)对比沿煤层倾向打设的抽排钻孔和以斜交打设穿透煤层面的抽排钻孔模拟效果,前者抽排效率较后者提高约1/3,且瓦斯压力消散更均匀;4)瓦斯抽排工期可根据抽排模拟计算进行预估,其值大致介于抽排区域平均瓦斯压力和最大瓦斯压力降至瓦斯突出临界压力的时长之间。

关键词： 地下水位   Visual MODFLOW   数值模拟   生态补给  

摘要： 地下水资源是重要的战略资源。面对地下水资源超采严重、水位持续下降的严峻形势,邯郸市自2018年起通过滏阳河河道开展生态补水工程,以加强地下水修复。本文以滏阳河流域邯郸段平原区为研究区,基于含水层的水文地质条件及结构特性,采用Visual MODFLOW构建地下水系统的数值模拟模型,并对模型参数进行率定和验证。为探究生态补水对地下水的影响,结合南水北调中线工程实际输水情况,设计六种方案进行模拟。综合考虑地下水位上升和河道渗漏量,方案五(非汛期集中补水9000万m³)效果最优,可使非汛期地下水位抬升0.68 m,为地下水资源管理提供依据。Groundwater resources are important strategic resources. Facing the severe situation of serious over-exploitation of groundwater resources and continuous decline of water level, Handan City has been carrying out ecological recharge projects through the river channel of the Busyang River since 2018 in order to strengthen groundwater restoration. In this paper, taking the plain area of Handan section of the Busyang River basin as the study area, based on the hydrogeological conditions and structural characteristics of the aquifer, Visual MODFLOW is used to construct a numerical simulation model of the groundwater system, and the model parameters are rate-set and verified. In order to investigate the impact of ecological recharge on groundwater, six scenarios are designed for simulation in combination with the actual water transfer situation of the South-to-North Water Diversion Middle Line Project. Considering the groundwater level rise and river leakage, Scheme 5 (90 million m3 of centralized water recharge during non-flood season) has the best effect, which can raise the groundwater level by 0.68 m during non-flood season, and provide a basis for groundwater resource management.

关键词： T形件连接   T形头单向螺栓   承载机理   组件法   数值模拟   屈服线理论  

摘要： 新型T形头单向螺栓能够有效解决传统高强螺栓无法直接应用于钢梁-钢管柱栓接节点的问题。然而,采用此类新型螺栓连接的梁柱节点中各组件承载机理尚不明确,有待进一步探索。T形头单向螺栓连接节点的特征在于端板及钢管柱壁上具有栓孔形状。为探索此类新型连接节点中端板及钢梁组件的力学响应与承载机理,文章基于组件法,通过有限元分析软件ABAQUS对T形件节点的抗拉性能展开了系统的数值分析。主要研究内容和结论如下:建立了精确的节点三维有限元模型,研究了T形头单向螺栓连接T形件节点中翼缘出现的5种典型屈服线模式,并开展了广泛的参数分析。最后基于虚功原理及屈服线理论,给出T形头单向螺栓连接T形件节点的屈服承载力计算公式。