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关键词： 液态CO_(2)   爆破   最优炮孔   数值模拟  

摘要： 为揭示岩质地质条件下的液态二氧化碳(CO_(2))爆破机理及最优炮孔深度,应用PFC5.0数值模拟软件对岩质地质现场岩石颗粒建立线性接触数值模型,并选取炮孔埋深分别为2.5、4.0、5.0 m共3种工况,CO_(2)充装量为满装5 kg对其施加爆炸荷载,通过模拟CO_(2)爆破对炮孔内土体的应力进行监测。结合液态CO_(2)爆破能量传递,得到了岩质地质条件下液态CO_(2)爆破最优炮孔深度为4.0m,为岩质地质条件下的液态CO_(2)爆破施工提供了有益参考。

关键词： 倾斜悬挑式桩板墙   数值模拟   受力分析   变形分布   变形监测  

摘要： 倾斜悬挑式桩板墙具有收坡快、占地面积少的优点,适合陡坡、高填方路堤等复杂地貌环境下应用。依托重庆某改建公路,本文提出了一种新型倾斜悬挑式桩板墙结构,通过建模研究了荷载条件下结构的受力及变形特点,并在工后开展结构位移监测。研究表明,结构受荷后,桩与板刚度差异引起变形差,形成了空间土拱效应;结构桩顶的最大位移为3.9 mm,挡土板的最大位移为10.5 mm,锚固点水平位移为0.62 mm;在锚固段与悬臂段过渡区域,桩身剪应力发生了的符号反转现象,最大值为750 kN;弯矩分布呈“C”形,最大值为1 500 kN·m;工后桩板墙的位移远小于控制值,表明桩板墙的设计满足整体稳定性要求,能够保证道路的安全运营。

关键词： 隧道工程   管片接缝   数值模拟   抗弯性能   抗剪性能   损伤演化  

摘要： 随着盾构隧道不断向大直径、大埋深等方向发展,采用螺栓连接的常规接头可能无法满足盾构隧道整体衬砌结构的变形限度和承载能力要求,针对高强度接头开展力学行为和承载能力研究具有重要意义。介绍了一种钢包咬合式高强度管片接头,建立了该类接头的三维精细化数值模型,计算了不同轴力下管片接头抗弯性能和不同纵向力的管片接头抗剪性能,分析了管片接头的受力形态、力学参数变化和损伤演化,并开展了足尺试验对接头破坏形态进行分析,将数值模拟的损伤演化结果与足尺试验的破坏形态进行对比验证。结果表明:钢包咬合式接头抗弯时主要受力位置为受压区外包钢板,抗剪时主要受力和损伤区域为环缝面两侧的钢板以及咬合位置处的混凝土;大轴力正弯试验中接头受压侧的混凝土和钢板交界面破坏,小轴力负弯矩试验中接头受拉侧混凝土与外包钢板的贴合面破坏,顺剪和逆剪试验中分别出现水平向裂缝和平行接缝面的裂缝;对于该类接头,可适当增加隔板间距确保浇筑时隔板之间的混凝土振捣密实,并可设置剪力连接件进一步优化钢-混界面的连接性能。

关键词： VOF法   液滴曲率   深度神经网络   数值模拟   液滴仿真  

摘要： VOF(Volume Of Fluid)方法能够通过在欧拉网格上使用离散的体积分数域表示光滑界面,在不可混合流体的数值模拟中得到广泛应用。针对多相流仿真中的液滴曲率计算问题,开发了一种计算界面曲率的算法。首先提出了一种新的数据生成方法,在液滴界面上进行随机采样,增强网格内体积分数的信息量,并调整取值范围以覆盖正负曲率。然后改进了传统的深度神经网络(DNN)模型,使其在计算曲率时保持对称性。基于VOF方法与该模型,利用目标单元及邻近单元体积分数计算曲率。最后选取最优模型并应用于Basilisk软件中,以提高计算曲率的准确性和稳定性。测试结果表明,其计算曲率时准确稳定。在计算小半径液滴曲率时,误差减小了25%至50%,并能用于液滴融合仿真,证明了其应用价值。

关键词： 巨厚储层   渗流屏障   边界识别   储层建模   数值模拟  

摘要： 针对南海东部深水深层巨厚储层,砂体垂向期次多、分流河道平面摆动频繁,现有的边界表征及建模方法不能满足巨厚储层内部不同类型边界刻画精度,开发早中期油藏数模拟合精度低、生产动态与模型吻合度差、压力及含水拟合难度大等问题,经研究结合储层垂向演化及侧向迁移沉积机理,定义了不同级次构型界面及其对应的渗流边界类型,运用地震构型建模与密度模拟联合反演技术精细刻画砂体边界,利用Petrel软件对叠置型砂体边界进行可控性建模和油藏数值模拟一体化研究。通过该项技术应用,油藏地质模型单井动态的拟合精度提高20%,有效指导该区剩余油挖潜。

关键词： 单元周期数   方波型微通道   雷诺数   数值模拟  

摘要： 为了探讨单元周期数对方波型微通道中流体混合性能的影响。通过数值模拟分析,研究发现雷诺数的大小对流体混合具有重要影响。具体而言,流速的变化导致了混合效率与速度之间呈倒抛物线关系。此外,研究结果表明,单元周期数对流体的混合性能产生积极影响,尤其在较高雷诺数条件下更为明显。然而,当单元周期数超过3时,这种积极影响在不同雷诺数下不再显著。综合分析结果显示,雷诺数为0.2和20.0时,选择单元周期数为4更有利于流体混合;而在雷诺数为2.0和100.0时,选择单元周期数为3则能实现较优的混合效果,并有效地降低材料成本。

关键词： 静态混合器   数值模拟   分离强度   压力降   结构优化  

摘要： 在Re=500∼10000的条件下,通过CFD数值模拟研究弹簧元件螺距(P)、SK元件交错角(α)、SK元件扭转角(β)、内外元件宽度比(W)对S-SK型静态混合器混合效果的影响。通过分离强度及压力降进行混合效果评判,使用极差分析及灰色关联分析法分析模型。通过极差分析的方法确定静态混合器的最佳结构;SSK型静态混合器综合性能优于SK型静态混合器;通过灰色关联分析确定了各参数对混合性能的影响大小。

关键词： 刚性块体   球形药包   爆破漏斗   数值模拟  

摘要： 相较于传统球形颗粒,PFC刚性块体模型在模拟计算时具有颗粒单元少、结构易剖分、计算更简便等特点。根据不同埋深下爆破漏斗模拟结果,药包埋深h对球形药包爆破损伤范围、爆破漏斗形状等具有重要影响。随着药包埋深的不断增加,爆破漏斗开口半径l与漏斗深度d先增大后减小;当h为1.5 m时,爆破损伤范围达到最大。从不同埋深下各监测点爆炸应力的监测结果来看,随着药包埋深的增加,爆炸应力先增加后降低;当h大于2.0 m时,各监测点爆炸应力趋于稳定水平,这可能是导致不同药包埋深爆破损伤范围各异的主要原因。模拟结果可以为工程爆破实践提供参考。验证结果表明,PFC刚性块体模型在研究岩石类材料的动、静力学性能以及岩体爆破破碎方面具有一定的合理性,为研究岩体材料的损伤破坏过程提供了新的方法。

关键词： 型钢混凝土   L形柱   抗震性能   数值模拟   双轴加载   耦合效应  

摘要： 为探究水平地震作用下型钢混凝土(SRC)L形柱的抗震性能,对3根L形实腹式SRC柱试件进行单向低周反复加载试验,研究轴压比、配钢率对其受力性能的影响,进而采用Abaqus软件建立数值分析模型,研究双向加载路径下试件的滞回性能。结果表明:试件的破坏形态为典型的弯曲破坏,在加载后期出现黏结破坏;试件表现出良好的能量耗散能力,破坏时等效黏滞阻尼系数均值为0.362;轴压比越大,试件的承载能力在峰值荷载后下降越快;延性系数均大于4,破坏层间位移角为1/28~1/19,变形能力优异;与单轴加载相比,双轴加载路径下型钢双肢应力与塑性变形发展较快且范围大,双肢耦合下截面拉、压应力状态交替重叠,致使内力重分布,引起柱肢正交方向在位移不变的情况下发生荷载突变。地震作用下异形柱截面的双轴压弯耦合效应不容忽略,在工程抗震设计时应予以考虑。

关键词： 采动损伤   多场信息融合   力链   空隙率   “两带”发育位置   数值模拟   黄河中游  

摘要： 【目的】黄河中游煤炭开采区采动覆岩破坏特征与“两带”空间结构演化是采空区注浆充填开采领域亟需破解的关键难题。【方法】为准确判识采动覆岩“两带”发育位置,以陕北凉水井煤矿42205工作面为地质原型,根据现场钻孔资料,采用颗粒流离散元方法构建采煤数值模型,模拟分析采动覆岩微裂隙发育、破断岩块分布、垂向位移变化、力链结构演化和空隙率演化等采动覆岩损伤特征和规律,综合判识采动覆岩“两带”发育位置和形态,结合现场实测对比验证模拟结果的准确性和可靠性,提出基于宏-细观多场信息融合的采动覆岩“两带”发育位置精准判识方法。【结果和结论】结果表明:(1)采动覆岩微裂隙发育数量随着工作面推进呈正相关关系,且表现为先幂指数增长后线形增长的两阶段特征;在基载比接近1.0且采动覆岩“上三带”完整条件下,采动覆岩破断岩块平均长度随岩层高度的增大呈非线性对数增长特征。(2)采动覆岩强力链拱随工作面的不断推进,其高度先增大后趋于稳定,而跨度同步工作面推进速度;受覆岩载荷不断增大,强力链拱的破坏是岩层破断致使导水裂隙带发育高度增大的内在原因;强力链拱内强力链结构自下而上表现出垂向密集分布和近水平稀疏分布的双区段特征。(3)采动覆岩空隙率与岩层高度呈负相关关系,垮落带沿两侧松散区向中部压实区,采动覆岩空隙率平均由30%逐渐非线性减小至10%左右;融合多源信息综合判识采动覆岩导水裂隙带发育高度平均为69.00 m,裂采比平均为19.71,垮落带发育高度平均为19.63 m,垮采比平均5.61;采动覆岩导水裂隙带形态呈“正梯形”特征。该研究结果相较于传统单因素分析方法具有较高的准确性,其在工程应用方面可为黄河中游采空区垮落带矸石浆体高效充填空间精准计算提供科学依据。