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关键词： 滤失   卡特模型   双裂缝滤失   水力压裂   数值模拟  

摘要： 滤失决定了水力裂缝的最终形状尺寸,是影响水力压裂效果的关键因素之一。当前,石油工业界广泛运用不考虑水力裂缝间滤失相互影响的一维卡特模型来量化滤失。然而,在密排水力压裂数值模拟中,由于水力裂缝间距较小,裂缝间滤失相互影响显著,使用该模型会降低模拟精度。文章从一维渗流基本控制方程出发,结合达西定理推导出考虑裂缝间相互影响的双裂缝滤失模型。通过对比卡特模型和双裂缝模型的计算结果,验证了双裂缝模型的精确性。将双裂缝滤失模型嵌入FrackOptima全三维水力压裂模拟软件,建立算例开展密排水力压裂数值模拟研究。结果表明:在传统压裂参数范围内,两个模型计算结果相差不超过1%;但在非常规密排压裂工况下,参数取值超出传统范畴,必须使用双裂缝滤失模型。在密排压裂算例参数条件下,能获得较均匀多簇裂缝发育的最小簇间距为10 m。

关键词： 岩土工程   盾构隧道   地热源   地震   数值模拟   有限元  

摘要： 为探究地热源作用下盾构隧道的抗震安全性能,以西安地铁10号线工程为背景,采用有限元数值模拟再现了地热源作用下盾构隧道的地震响应,并分析了不同地热源与隧道相对位置的影响。研究结果表明,地热源会显著放大隧道管片近热源段的应力水平,同时减小该部分接头的张开量,对远离热源部分则基本无影响;热源与隧道的距离会影响隧道管片的应力水平,但对接头的张开量基本无影响;地热源作用会显著影响热源附近盾构隧道的接头张开量和应力,但对加速度、倾斜角等则基本无影响。该研究可为未来类似工况的设计提供参考。

关键词： 光敏炸药   面密度   XRF   MCNP   数值模拟  

摘要： 光敏炸药面密度的无损、原位、实时测量是开展光敏炸药模拟加载技术的关键环节。根据光敏炸药涂层的特点,利用MCNP开展了X射线荧光(X-ray fluorescence,XRF)模拟研究,建立了“源-样-探”仿真模型,并针对不同质量分数的丙酮和不同光敏炸药面密度条件下的XRF光谱进行了数值模拟。研究结果表明,设计的X射线源能够稳定激发光敏炸药涂层中银元素的K_(α)峰。在测试面密度范围内,丙酮的质量分数对光敏炸药涂层中银的K_(α)峰计数影响较小。随着光敏炸药面密度的增加,K_(α)峰计数逐渐上升,但其计数增长速率逐渐降低。验证了通过XRF技术测量光敏炸药面密度的可行性。该研究可为后续开展基于XRF的光敏炸药面密度测量技术研究提供参考。

关键词： 露天矿边坡   隔水层   流固耦合   FLAC3D   数值模拟  

摘要： 为了探究雨季之后先锋露天煤矿北帮边坡由泥岩形成的隔水层在地下水动态变化过程中的破坏机理,基于数形结合的研究方法建立了边坡力学模型,推导了泥岩隔水层在水压作用下的破坏理论,并基于2023年昆明市真实降雨情况进行耦合模拟。结果表明:雨季过后,随着降雨入渗受阻,泥岩上部积水导致水压增大,率先发生塑性破坏,由隔水层向导水层转化;然而边坡并未发生较大的位移变形,仍保持稳定状态;在进入到1月后,地下水位持续抬升,泥岩隔水层上部水压达到极限值,发生塑性破坏,致使其导水,进而发生大范围塑性变形,北帮边坡发生以泥岩为滑动面的滑坡灾害。

关键词： 湿法炼锌   层流   微混合器   数值模拟  

摘要： 针对现有设备混合效率和结构复杂程度的平衡以及低雷诺数下难混合的问题,文章在湿法炼锌浸出液除铁工艺原T型微混合器的基础上,提出了一种等间距多支管并入主管的微混合器,在不改变流体层流特性的情况下探究混合效率。通过数值模拟方法探究支管数、雷诺数、支管主管截面积比和支管轴向偏转角度对混合效率的影响。

关键词： 高原室内烟雾箱   计算流体动力学(CFD)   Realizable k-ε模型   传热   扰流  

摘要： 烟雾箱模拟实验是研究大气污染机理进而制定有效的污染控制对策的一种手段。利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent中Realizable k-ε模型模拟高原室内烟雾箱实验系统内传热过程以及不同风扇转速条件下的扰流混合过程,得到烟雾箱实验系统内部温度分布情况以及反应器内的物质浓度分布,分析内部整体空间温度分布的均匀性和反应器内的物质混合程度,并将温度模拟结果与实验结果进行对照。结果表明,根据Realizable k-ε模型通过仿真模拟研究烟雾箱实验系统的流场特性、温场分布以及反应器内物质混合程度,对烟雾箱实验系统性能进行验证,并通过现场实验,测得实测值与仿真值最大误差不超过8.59%;烟雾箱实验系统箱体内部空间温场分布较为均匀,反应器内温度相较箱体内部更难达到温度稳定状态,实际温度呈梯度分布,中心位置温度与设定目标温度相差不超过±1℃;反应器内部空间整体物质混合程度较好,但在棱边、顶点以及壁面位置分别出现混合不均和物质聚集现象,风扇转速对混合时间影响较小,过高的转速条件反而会增大反应器内物质的壁损失。

关键词： 对顶顶管   施工安全   风险控制   数值模拟  

摘要： 双线对顶顶管施工时,地层内的推力容易引起顶管偏离设定的穿越方向,导致地层产生较大的坍塌面积。针对该问题,文章建立双线顶管穿越地层数值模型,计算横向顶管产生的沉降,并通过比对单线顶管与双线顶管两种施工方法所产生的地表沉降,来判断施工方案是否合理,同时改变注浆压力和摩阻力等施工参数,判断施工对地表变形的影响,对现有的施工方案进行安全风险分析。结果表明:双线顶管施工所产生的地表变形量较单线顶管大,但在允许范围内。注浆压力为0.8~1倍的土压力时,能有效减小横向地表沉降量。此次施工地表沉降在控制范围内,不会产生施工安全风险。

关键词： 桥梁工程   基础损伤   动床冲刷   河床演变   数值模拟   实地扫测  

摘要： 桩基础桥梁的主要病害为因基础冲刷导致桩土作用高度减小,使桩基承载能力降低。传统冲刷数值模型中,假定上游河床泥沙未启动,水流保持清澈无泥沙,忽略了实际浑水环境下悬移质对冲刷深度的影响。为预测浑水环境下桥梁水下基础冲刷演变,基于流体力学方法,采用系列模型延伸法,结合泥沙起动、输运理论构建立多相流动床冲刷数值计算模型,与Melville经典冲刷试验对比,验证了数值模型的准确性。以某座典型的桩基础桥梁作为研究对象,预测桥梁基础局部冲刷深度变化及最终平衡冲刷深度,并与经验公式和实地扫测结果进行对比。研究结果表明:规范采用经验公式对冲刷深度计算较为保守,笔者提出的多相流基础动床冲刷演变模拟方法可以提供更准确的冲深预测,与实地扫测结果更为接近。

关键词： 钠冷快堆   射流破碎长度   最小二乘移动粒子半隐式法  

摘要： 为了进一步研究钠冷快堆堆芯熔融物水力学射流破碎过程中的关键影响因素,深入分析熔融物射流破碎形态、穿透深度和破碎机理,基于改进最小二乘移动粒子半隐式方法,对熔融物射流在冷却剂钠中的破碎行为进行了模拟。首先,通过将模拟结果与已有实验数据对比,验证了该方法的适用性和可靠性;其次,将该方法应用于研究金属熔融物与冷却剂钠之间的相互作用,对熔融物射流的破碎过程进行了数值模拟,得到了大量数值实验结果;最后,基于模拟实验结果,发现在低Weber数下,射流前端瑞利-泰勒不稳定性主导破碎,在高低Weber数下,射流破碎主要是由射流侧表面上开尔文-亥姆霍兹不稳定引发的波状剥离机制驱动,分析了射流直径和射流初始速度等参数对射流破碎长度的影响,拟合出针对冷却剂钠的破碎长度关联式,并与实验值和其他模型结果进行了验证,误差控制在±30%以内,从而建立了新的射流破碎模型。研究工作可为钠冷快堆压力容器改进设计提供参考,同时,对于评价钠冷快堆堆芯熔融物射流对反应堆压力容器的潜在影响具有重要意义。

关键词： CCUS   二氧化碳   数值模拟   相态变化  

摘要： 在超临界CO_(2)管道输送过程中,压力和温度变化会导致CO_(2)发生相态变化,对管道运输安全构成威胁。通过PVTsim和OLGA软件模拟了CO_(2)在管道输送过程中的相态变化情况及其对流动安全的影响。结果表明:含杂质CO_(2)流的临界温度和临界压力分别为31.26℃和7.38 MPa,随着管线延伸,管内流体的温度和压力下降,CO_(2)流从超临界态逐渐转变为气液两相流动状态,在2000 m处,液相流量迅速增大,气相流量相应减小。基于CCUS-EOR技术,对CO_(2)管道输送安全提出了合理化建议。