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关键词： 粗糙裂隙   非达西渗流   裂隙扩张作用   数值模拟   水力开度   临界雷诺数  

摘要： 裂隙渗流是核废料、CO_(2)地质储存等重大工程的关键因素,常涉及高压环境。随着水力梯度增加,惯性效应增强,导致非达西效应(表观渗透率减少)。然而,前人研究常忽略高压下水力耦合作用对裂隙的扩张及相应的表观渗透率上升效应,造成刻画和模拟渗流过程不准确。为此,基于二维粗糙单裂隙和裂隙-基质系统,采用直接数值模拟方法研究裂隙扩张和惯性效应2种机制共同作用下的非达西渗流发展规律,探讨不同岩石基质力学性质对裂隙非达西渗流的影响。结果表明:(1)当压力梯度较小时,渗流处于达西流态,2种机制对渗流的影响都可以忽略,随着压力梯度逐渐升高,渗流进入非达西流态,2种机制都起到重要作用;(2)在2种机制竞争作用下,非达西渗流由惯性效应主导转向裂隙扩张主导,与之对应,裂隙等效水力开度呈现出先减小后增大的规律;(3)基质岩石的抗变形能力越弱,裂隙扩张主导效应越显著,并且使得由惯性效应转向裂隙扩张作用主导的临界值也越小,反之惯性效应主导显著。研究成果能为准确研判高压环境下裂隙介质中后达西渗流机制提供科学依据。

关键词： 梯级水库   心墙坝   连溃   数值模拟   DLBreach  

摘要： 与单一水库相比,梯级水库连溃灾害影响更大、致灾因素更加复杂,然而梯级水库心墙坝连溃过程数值模拟仍面临较大困难。提出了梯级水库连溃过程数值模拟方法:采用DLBreach模拟溃坝洪水过程,采用天然河道一维水动力高精度数值模拟方法模拟溃坝洪水演进过程,基于C#语言开发了梯级水库连溃数值模拟程序,采用文本交互数据方式将溃坝模型和洪水演进模型连接。实例研究表明:DLBreach模型模拟射月沟水库溃坝洪水洪峰与实测值相对误差仅为1.8%,峰现时间仅相差1.2min,模拟精度较高;溃坝洪水演进方面,方法与HEC-RAS(FVM)模拟洪峰流量相对误差仅为1%,洪水演进过程接近,表明该方法适用于天然河道溃坝洪水演进模拟。本文方法计算精度、计算效率均较高,实现了梯级水库心墙坝连溃快速、高精度数值模拟,为突发洪水事件及其后果的快速预报、预警和应急响应创造有利条件。

关键词： 降雨   土石坝稳定性   COMSOL Mutiphysics   安全系数  

摘要： 降雨是影响土石坝稳定性的重要因素之一,降雨入渗导致土石坝的孔隙水压力增大,基质吸力减小、地下水水位抬升以及岩土体抗剪强度降低,均对土石坝稳定性产生不利影响。研究采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,基于饱和-非饱和渗流理论,对土石坝进行降雨入渗分析,并对比3种不同降雨强度的安全系数及位移变化。结果表明:(1)短时间内的强降雨对土石坝的影响大于长时间内的小降雨;(2)土石坝最大位移在接近安全系数时发生突变,最大位移处对应了土石坝整体的安全系数值;(3)无降雨的天然土石坝安全系数为1.61,对应的最大位移为59mm;工况1的安全系数为1.59,对应的最大位移为83.4mm;工况2的安全系数为1.56,对应的最大位移为84.1mm;工况3的安全系数为1.52,对应的最大位移为83.1mm。

关键词： GIS   国土空间规划   决策支持   数值模拟  

摘要： 本项研究的目的是深入了解基于GIS技术的国土空间规划决策支持系统的实际应用,并通过数值模拟与实地数据分析来评价各种规划方案的执行成果。该研究使用了4个核心指标:区域发展潜力(ADP)、资源利用率(RU)、环境承载力(EC)和社会接受度(SA),以分析不同时间节点的规划实施效果。通过分析某城市规划项目的仿真数据,研究揭示了区域发展潜力(ADP)将从2024年的85增长到92,资源利用率(RU)从78增长到82,然而环境承载力(EC)在2024年Q4经历了下滑,从65降到60,这暗示了生态保护措施还需要进一步强化。随着时间的推移,社会对规划项目的接受度(SA)逐渐上升,从72增加到78,这显示了公众对该项目的认可度每年都在增长。得出结论:GIS平台可以有效地支撑国土空间规划并增强决策的科学性和可行性,但是还需进一步优化资源配置和生态保护策略。

关键词： 倾斜煤层   面间煤柱   顶板稳定性   主应力差   数值模拟  

摘要： 为研究倾斜煤层面间煤柱留设不同形式下煤层顶底板位移变化规律,对四川盆地代池坝煤矿倾斜煤层面间煤柱的稳定性及顶底板变形规律进行研究。结果表明:建立倾斜多工作面开采面间煤柱上窄下宽、上下等宽和上宽下窄共3种形式,面间煤柱主应力差峰值分别达到了14.5,13.1 MPa和12.3 MPa;面间煤柱受到煤层倾角的影响,导致主应力呈现非对称性破坏,呈现不规则的驼峰形;当面间工作面采用上窄下宽的煤柱形式时,最大塑性区范围相对较小,上部煤柱的应力分布呈现“平台形”,主应力差相对降低;上窄下宽的煤柱形式在保持稳定性和减小应力传递方面具有优势。揭示了上窄下宽、上下等宽和上宽下窄共3种面间煤柱留设形式下的顶底板变化规律,其中上窄下宽的留设方案稳定性最好,面间煤柱尺寸优化方案既保证开采的安全性又能降低顶板导水裂隙带的发育高度。

关键词： 软岩边坡   数值模拟   失稳机制   强度折减法   控制因素分析  

摘要： 以先锋矿北帮顺倾软岩边坡为研究对象,基于强度折减法和莫尔-库伦本构模型,利用CAD-Midas GTS NX建模,系统分析了边坡的应力场、位移场等特征,总结了其变形失稳机制及破坏模式。研究结果表明:北帮边坡受自重应力和开挖卸荷影响,表现出显著的剪切滑移特性;中上部岩体发生顺层滑移,对坡脚产生挤压,形成了贯通性结构面剪切破坏;边坡变形可分为3个阶段,初始孕育阶段以裂隙缓慢发育为主,滑移蠕动阶段表现为剪切滑移显著,剪断失稳阶段则以裂隙贯通、坡脚岩体破坏为主;顺倾软岩弱层、地下水及软弱滑动面发育,为边坡失稳的主要因素。

关键词： 高跨音速   数值模拟   翼型   变后掠   巡航导弹  

摘要： 为了在保持较远射程的同时增大巡航导弹的突防能力,本文在马赫数为0.8~1.2 Ma这一高跨音速范围下对巡航导弹的气动性能进行了数值模拟研究。选择NACA0006、NACA0009、NACA0012三种中小厚度对称翼型和RAE 2822超临界翼型作为弹翼的翼型曲线,研究4种不同翼型的弹翼在高跨音速阶段对导弹气动性能的影响。研究表明:以NACA0006为翼型的弹翼在0.8~1.2 Ma范围最大升阻比均高于其他翼型弹翼,具有较好的升阻特性。接下来,针对NACA0006翼型曲线的弹翼重点开展了导弹整体变后掠性能的研究。数值模拟了0°、10°、20°、30°四种后掠角,0°、2°、4°、6°、8°五种攻角和0.8、0.9、1.0、1.1、1.2五种马赫数下的导弹绕流流场,计算分析了导弹变后掠气动和流场分布特性。结果表明:后掠角的增大可以提高临界马赫数,减弱局部激波强度,减小激波阻力;相对于因后掠角增加导致的升力系数的减小,阻力系数减小率更大,后掠角增加可以有效提高导弹的升阻比;同时,增大后掠角可以抑制弹翼表面附面层的分离,使得气流更加贴体,从而改善导弹的飞行性能。

关键词： Al/Al叠层结构   电磁加载   大直径螺栓   动态安装   临界干涉量与变形  

摘要： 基于Johnson-Cook本构模型,建立了电磁加载下Al/Al叠层结构干涉螺栓动态安装过程的有限元模型,提出了14 mm中厚板接头上Φ12 mm大直径螺栓安装的临界干涉量,并分别从应力分布、径向变形位移和截面节点温度3个方面分析了干涉量对孔壁的影响。结果表明,安装过程中安装力随干涉量的增加逐渐增大,当干涉量大于1.0%时,影响安装力曲线变化的主导因素由接触面积S变为轴向摩擦力f,导致孔壁由主要的弹性变形转变为塑性变形,且孔壁应力峰值的增长速率明显变缓,甚至出现出口端应力降低的现象。但是,无论干涉量大小,接头孔壁的进口端应力峰值均大于出口端,而且上、下铝板进口端均首先发生塑性变形。接头孔壁受力均匀,进口端径向变形位移方差最大值仅20.1μm2,说明电磁加载的动态安装方法对大直径螺栓干涉安装是适用且可靠的。此外,从温度分析结果发现,接头孔壁的应力峰值均出现在温度较高的进口端,且上、下铝板进口端的塑性变形最为严重。

关键词： 流热耦合   涡旋压缩机   数值模拟  

摘要： 通过CFD仿真技术,考虑流一热耦合条件,并结合实际设计参数,对散热盘开展温度分布及散热分析。

关键词： 超深基坑工程   三维数值模拟   地连墙变形   支护结构内力   土体应力变化   对比验证  

摘要： 针对某盾构接收井超深基坑开挖工程,采用有限元软件进行三维数值模拟分析。模型充分考虑基坑支护体系中的地连墙、钢支撑和混凝土支撑,重点分析地连墙变形、支护结构内力及土体应力变化规律,同时结合现场实测数据进行对比验证。得出在该基坑开挖过程中,南北侧地连墙变形较大,中部区域钢支撑和混凝土支撑受力显著,基坑两侧土体应力集中现象明显,需在施工中重点关注。此外,数值模拟结果与实测数据具有高度一致性,表明三维数值模拟具有可靠性,可为后续实际施工提供一定的指导。