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关键词： 深挖路堑   红层泥岩   上拱变形   侧向应力   数值模拟   堑坡特征  

摘要： 在红层泥岩区域实施深挖路堑工程时,其上拱变形问题对工程质量构成了严重影响。以某红层泥岩深挖路堑工程为例,深入探讨了在不同条件下红层泥岩上拱变形规律。将深挖路堑工程分为单侧路堑、双侧对称路堑和双侧不对称路堑3类不同结构形式,并采用Midas/GTS软件对这3种不同堑型的基底上拱变形规律进行了模拟分析。以双侧对称路堑边坡为研究对象,进一步分析了不同开挖宽深比、路堑坡度以及侧向应力对基底泥岩上拱变形特性的影响。研究揭示了基底中心位置的上拱变形量达到峰值,且这一变形量随着基底下部深度的增加而逐步降低。基底上拱变形量首先随着宽深比的增加而增加,达到一定值后开始减小,并且随着坡角的增加而减小。在侧向应力的影响下,侧压力系数增至0.6,路基的上拱变形变得尤为明显,并且这种变形量会随着侧压力系数的提高而增加。研究成果为红层泥岩区域的路堑设计和施工提供了有价值的参考。

关键词： 数值模拟   预报检验   台风云系   微物理结构   模式  

摘要： 为提高人工影响天气模式产品释用技巧,基于探空、S波段双偏振雷达、卫星和地面观测等多源数据资料,以粤西一次典型台风云系为例,对CMA-GD和CPEFS模式模拟降水云系的水平、垂直结构和云微物理结构的效果进行对比检验。结果表明:(1)对台风云系发展演变的模拟,CMA-GD模式相较于CPEFS模式模拟回波强度和回波移入时间与实况偏差较小;(2)对云系宏观参量的模拟,CMA-GD模式模拟广东地区云顶高度和垂直累积液态水含量较实况偏低,CPEFS模式则偏高;(3)对云系垂直结构的模拟,两种模式对零度层的预报比实况偏高200~300 m,液态水分布接近实况,过冷水分布高度偏高,CMA-GD模式模拟垂直风向和风速更接近实况;(4)对云系微观结构的模拟,CMA-GD和CPEFS模式对雨水、霰混合比模拟明显偏小,CMA-GD模式对雪混合比模拟较接近实况,而CPEFS模式模拟云层较深厚,雨水主要来自高层冰晶、雪、霰等冰相粒子的融化和部分云水的相互转化。

关键词： 层间干扰   非均质油藏   数值模拟   多层合采   稠油油藏  

摘要： 为了更好地反映稠油油藏多层合采实际开发情况,直观地摸清地层流体渗流规律,通过物模实验研究了正韵律厚油层统注及分注水驱规律;采用数值模拟方法研究了不同层位组合的非均质模型层间干扰问题,并针对提液方式对多层合采的影响程度进行了分析。在此基础上,研究了层间干扰对多油层合采剩余油分布规律的影响。研究表明,对同一区块分别进行分层注水、笼统注水及层系组合开发,分层注水开发效果最好,层系组合次之,笼统注水最差。提液增速可以进一步改善笼统注水和分层注水的开发效果,但提液增速对分层注水开发效果的改善更明显,尤其是低渗层的采收率可呈倍数增长。这是因为在非均质储层注水开发过程中,提液增速可以在一定程度上提高注入压力,有效提高洗油效率,但同时也会加剧储层的非均质性。因此,在非均质储层注水开发阶段,可以采用分层注水与提液增速相结合的方式来改善开发效果。该研究结果对海上稠油多层合采油田具有很好的指导意义。

关键词： 固态延迟酸   生酸规律   裂缝温度场   建模   酸压   活酸作用距离   碳酸盐岩储层  

摘要： 酸压是低渗透碳酸盐岩储层增产改造的主要方式。在高温碳酸盐岩储层中常规酸作用距离短,常使用自生酸提高酸液作用距离,自生酸中的固态延迟酸在油田使用较广,但考虑温度影响固态延迟酸作用规律的模拟与研究较少。针对该问题,首先建立固态延迟酸生酸模型;其次,通过物质守恒、能量守恒、动量守恒及酸岩反应动力学原理,构建酸压中固态延迟酸作用模型;最后,采用数值求解方法,编制程序进行模拟计算。结果表明:固态延迟酸在无反应条件下生酸浓度可达到纯HCl的11.4%(质量分数),在裂缝中流动、反应条件下,生酸浓度约为纯HCl的6%(质量分数);在近井地带(距井40m)滤失降温作用导致酸蚀缝宽变化明显;中深部裂缝,有无考虑酸岩反应生热使得酸液温度相差最高40℃;相较于交联酸,固态延迟酸具有缓慢释放、增加活酸作用距离的优势;在典型施工条件组合下,预测固态延迟酸作用距离可达140~180m。研究成果可为高温碳酸盐岩储层酸压中固态延迟酸的应用提供了理论依据。

关键词： 相变储能混凝土   制备方法   建筑节能   数值模拟  

摘要： 因相变储能材料的蓄热和放热特性,在降低建筑能源消耗及其他建筑工程应用中有着重要意义,受到了广泛的关注。而混凝土作为主要建材,基于此,从4个部分阐述了相变储能材料在混凝土中的应用现状,包括相变储能材料的介绍及分类、相变储能混凝土的制备方法、相变储能混凝土在建筑工程中的应用以及数值模拟对相变储能混凝土研究的意义。通过对当前相变储能混凝土发展状况的综述,研究分析了相变储能混凝土在未来的发展潜力以及所需解决的问题,这些研究成果为相变储能混凝土的制备与应用提供了重要的参考,对于推动建筑领域的可持续发展具有重要意义。

关键词： 多管   相变储热   拓扑优化   强化传热   数值模拟  

摘要： 对多管式相变储热单元运用变密度的拓扑优化方法获得高效换热的翅片,研究内管数量的增加对拓扑优化翅片结构的影响,并对重构后的拓扑优化翅片进行蓄放热过程的分析。结果表明:单管和多管相变储热单元的拓扑优化翅片均成对称分布,单管单元的拓扑优化翅片出现一级分岔,而多管单元的拓扑优化翅片结构更为复杂。向外管方向延伸的翅片呈树杈型,且出现一级和二级分岔,而向内管方向延伸的翅片大多呈直肋型,少部分呈Y字型出现一级分岔,分岔的出现有利于热量的传递。对3管、9管、16管模型进行等体积占比的直肋的构建,在放热过程中3管、9管、16管拓扑模型的凝固时间比直肋模型分别减少87.24%、74.91%、78.29%;在蓄热过程中3管、9管、16管拓扑模型的熔化时间分别减少74.28%、75.04%、77.25%。证明拓扑优化翅片在蓄放热过程中能够提高相变储热单元的传热效率,且拓扑模型的温度场分布更均匀。

关键词： 高温熔盐泵   叶片数匹配   非定常流动   压力脉动   试验验证  

摘要： 高温熔盐泵是TMSR核能系统的动力装置之一,叶轮加导叶结构是其典型的水力部件结构,研究高温熔盐泵叶轮与导叶叶片数的匹配特性及内流场之间的内在关系具有重要意义。以高温熔盐泵为研究对象,基于熔盐泵几何参数,建立叶轮叶片数6和导叶叶片数9、10、11、12的多种匹配方案,通过数值模拟方法与试验验证,得到在设计工况下的非定常流动特性。结果表明:设计工况下,高温熔盐泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为6和11,即导叶叶片数约为叶轮叶片数的2倍且互质时,泵的水力性能达到最佳值。经过试验,当导叶叶片数为11、叶轮叶片数为6时,高温熔盐泵的额定水力性能与振动指标均合格。研究结果为熔盐泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。

关键词： 矿井提升系统   纵向振动   天轮   悬绳   数值模拟  

摘要： 针对含悬绳与天轮的矿井提升系统纵向振动问题,首先,采用多体动力学理论与连续体建模相结合的方式,将提升绳的悬绳与垂直段作为整体建模,构建了矿井提升系统纵向振动模型;其次,推导了系统纵向振动方程,得到了系统纵向固有频率随绳长的变化规律以及系统的纵向振动响应特性,数值结果与现场试验结果吻合良好。结果表明:提出的模型准确显示了系统的共振区间,天轮对系统2阶以上的纵向固有频率有较大影响,悬绳对系统每一阶固有频率均有影响;当提升系统在纵向方向发生共振时,天轮处的共振相比提升容器处更剧烈,该振动会造成天轮井架的抖动,甚至会造成提升绳与天轮间发生相对滑动,对天轮衬垫及钢丝绳造成磨损,给系统带来安全隐患。

关键词： 氨分解制氢   固定床   熵产分析   数值模拟  

摘要： 氨制氢反应需要大量的能量输入以维持反应进行。目前,基于热力学第一定律对氨制氢反应器固定参数的优化分析,通常并不能准确地对优化目标进行评价。因此,基于熵产分析对氨制氢反应器进行一维建模和优化,获得了氨制氢反应器的最优热源温度分布和入口条件配置,使反应器内空间利用更充分(采用最优配置能将过程总比熵产率降低1.00%~27.48%)。此外,针对此前一维熵产模型优化结果缺乏研究验证的问题,采用三维计算流体动力学(CFD)仿真对模型进行了验证。同时,发现温度梯度是影响模型仿真结果的关键,一维模型的偏差也主要来自降维导致的温度场差异。熵产优化分析为氨制氢反应器设计提供了热力学理论指导,降低了由反应、流动、热量和质量传输的不可逆性引起的能量损失。

关键词： 尾水隧洞   高含水软土   开挖支护   数值模拟   支护方案优化  

摘要： 以中东某抽水蓄能电站尾水隧洞工程为研究对象,针对高含水软土条件下隧洞开挖及支护的难题,采用FLAC3D软件进行了不同支护情况下围岩稳定性的数值模拟和支护方案优化研究,并分析了围岩的应力场、位移场和塑性区的发展。结果表明,随着支护措施的加强,隧洞的竖向和水平位移均显著减小,最大主应力和最小主应力分布趋于合理,塑性区范围得到有效控制;管棚+锚杆+钢拱架的支护效果最为显著,管棚+钢拱架和管棚+锚杆+钢拱架的支护效果接近,且经济效益明显,可作为工程建议支护方案。此方案对于高含水软土隧洞工程的设计、施工、安全及经济性研究具有重要的指导意义。