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关键词： 劈裂注浆   扩展过程   数值模拟   浆脉形态   影响因素  

摘要： 劈裂注浆具有隐蔽性，很难推测劈裂扩展的形态和过程。计算软件的飞速发展为劈裂注浆机理分析提供了有效途径，目前数值计算与理论分析、模型试验一起，构成工程科学问题研究的主流方法。基于Biot固结理论和两相流理论计算砂层的应力应变和流体压力，采用流体体积法(VOF)追踪浆-水界面，对低渗透致密砂层劈裂注浆规律进行了有限元计算。计算表明：初始阶段浆液能量较小，劈裂扩展极其有限，当注浆压力达2MPa后，劈裂缝逐渐形成并扩展、贯通，劈裂浆脉初步成型。当注浆压力达到3MPa时，浆脉长度不断延伸，宽度不断扩大。随砂层密实度增加，砂层压缩模量、刚度等力学性能明显提升，劈裂注浆难度逐渐加大；随浆液黏度增加，浆液扩散过程中所受摩阻作用不断增加，劈裂注浆效果也逐渐变差。注浆压力作用下砂层内产生纵横交错的网状浆脉，浆脉起到“加筋”和骨架支撑作用，显著提高了砂层的整体力学性能。青岛地铁现场实测与数值计算规律一致，表明本文有限元计算方法具有高度适用性。

关键词： COMSOL   二次开发   流-固全耦合   裂缝扩展  

摘要： 本文基于非连续离散裂缝数值方法，采用MATLAB对COMSOL进行二次开发，实现了流-固全耦合条件下的水力压裂数值模拟。二次开发过程采用COMSOL的固体力学与达西定律模块进行流-固全耦合条件下的应力场和压力场求解，采用MATLAB调用应力场和压力场，进行裂缝扩展判定，通过网格的动态修改控制裂缝扩展，从而实现流-固全耦合条件下的裂缝扩展模拟。结果表明，基于COMSOL二次开发的水力压裂模型能够很好的模拟不同类型储层的水力压裂过程，包括裂缝性储层和缝洞性储层。通过实验验证发现，本文提出的流-固全耦合水力压裂模型能够准确表征水力裂缝的扩展，及水力裂缝与天然裂缝、洞体的力学相互作用行为。本文基于COMSOL二次开发的裂缝扩展模拟方法的功能拓展性较好，后期方便耦合温度场、化学场，可应用于更多水力压裂场景，有助于开展多场耦合条件下的水力压裂问题研究。

关键词： 冰力学   巴西劈裂   FDEM   动态加载   断裂破坏模式  

摘要： 在结冰海域，海冰在与海洋结构物的相互作用中会发生挤压、屈曲、径向开裂等不同破坏形式，并由此产生相应的海冰载荷，已开展的冰力学性能研究工作主要集中于静态加载过程，缺少动态加载的冰力学性能的系统研究。然而实际工程中的海洋结构物与海冰相互作用的过程可能超出静态过程的范畴。此外，传统有限元等数值方法在涉及裂纹萌生与拓展、大应变的冰力学问题中的模拟略显不足，有待新的数值方法。针对以上不足，采用二维有限离散元法(FDEM)模拟海冰的巴西劈裂试验，通过对巴西劈裂试验模拟，研究了冰试件的断裂破坏模式、力学响应及其与加载速度的关系。结果表明：随着加载速率的增加，在巴西劈裂试验中，试件的破坏形态无明显差异。此外，随着加载速率的增大，最大加载载荷有比较大的差异。

关键词： 数值模拟   动态变形模量   Evd   压实度   孔隙率   沉降差   超厚层路基  

摘要： 采用有限元软件进行数值模拟，对动态变形模量测试仪的有效测试深度进行了研究，通过现场填石路基和填土路基试验路试验，分析了动态变形模量Evd指标在两种填料超厚层路基压实质量检测的适用性。结果表明：动态变形模量测试仪的有效测试深度为67cm，满足超厚层路基检测的需要；动态变形模量Evd与压实度具有较高的相关性，建议填土路基94区动态变形模量指标控制在59.4MPa以上；动态变形模量Evd与孔隙率和沉降差均具有较高的相关性，建议下路堤软质岩石动态变形模量指标控制在69.0MPa以上。

关键词： 双重渗透模型   基质死区   溶质运移   优先流   数值模拟  

摘要： 地下介质的非均质性显著影响溶质迁移规律，是地下水污染防治和水资源管理中的核心科学问题。研究围绕非均质介质中的优先流通道和基质死区效应，构建了双重渗透模型（DPM）及其改进模型（DPMIM）。DPM区分了裂隙域和基质域，能够描述复杂介质中的溶质迁移特征；DPMIM进一步考虑了基质死区效应，对滞留与缓释现象的模拟能力得到提升。基于现场注抽示踪试验数据，初步验证了这两种模型在捕捉非均质效应下溶质迁移行为的可靠性。研究结果表明，DPM和DPMIM在模拟溶质前锋效应和浓度尾迹特征方面较单区模型具有显著优势，尤其是DPMIM能够通过考虑死区效应延长浓度衰减时间，强化溶质的滞留与缓释过程。参数灵敏性分析显示，渗透系数比值、裂隙域体积分数以及基质与裂隙之间的交换系数是影响溶质迁移的重要参数，需在大尺度预测中重点考虑。研究深化了对非均质介质中溶质迁移机制的认识，为地下水污染防治与水资源管理提供了理论依据和模型工具。

关键词： 稳定性分析   数值模拟   库区滑坡   流固耦合   降雨入渗   变形特征  

摘要： 库区滑坡对当地居民的生命财产安全和水库的正常调控影响显著，探究滑坡失稳机理和建立合理的预警和预防措施对地区防灾和可持续发展至关重要。以西南水电站库区滑坡为研究对象，结合滑坡地形地质特征、监测资料和数值模拟，研究滑坡降雨作用下的稳定性。首先，通过滑坡体监测资料分析其变形规律和稳定性。然后，结合勘测资料和监测资料进一步分析滑坡滑动机理。最后，结合非饱和土流固耦合理论，利用实测数据验证计算结果的合理性。同时在极端降雨条件下，对降雨类型、降雨强度、降雨持时与滑坡体稳定性之间的内在联系进行研究，模拟计算工况下的滑坡体的渗流场、位移场，分析研究其稳定性变化规律。结果表明：滑坡体现处于基本稳定状态，但降雨对滑坡体变形和稳定性的影响较为显著，降雨持续时间越久，降雨强度越大，滑坡体越容易失稳；同时，正态分布型降雨类型对滑坡稳定的威胁较大，坡底和坡顶的孔隙水压力对降雨较为敏感。

关键词： 聚酰亚胺纤维   正交试验   Fluent模拟   DMAC蒸发状态  

摘要： 文章以聚酰亚胺纤维干法纺丝过程为对象,选取纺丝温度、纺丝速度和纺丝风速3个关键要素,以其中心值为基础设计正交试验表,利用Fluent软件对二甲基乙酰胺(DMAC)在纺丝甬道内的蒸发状态进行模拟,并成功获得蒸发状态云图.通过对模拟结果的深入分析,探讨各因素对DMAC蒸发的影响规律,旨在为优化聚酰亚胺纤维纺丝工艺提供理论依据和技术支持,提高纤维质量和生产效率,同时减少环境污染.

关键词： 升船机   船厢   数值仿真   曲线航行  

摘要： 以船舶进入升船机船厢为研究对象，构建船舶进厢模型，借助CFD软件模拟船舶入厢过程，探究船舶沿不同曲线路径进入升船机船厢时，所需要的回转半径、航速、主机输出功率等数据。结果表明：船舶可以沿着不同曲线路径进入船厢，并且不同的路径需要的主机功率也不同，具体为航速越大，所需要的主机功率越大；回转半径越小，所需要的主机功率也越小。

关键词： 爆破振动   桥梁桩基   数值模拟   动力响应  

摘要： 爆破开挖是提升运河航道扩挖效率的重要施工方法，但其引起的爆破振动效应可能对既有水道的桥梁下部结构产生不利影响。为阐明桥梁下部结构在爆破开挖振动作用下的动力响应特性，依托平陆运河航道扩挖爆破工程，结合经现场测试验证的有限元数值模拟方法，分析了爆破影响下邻近桥梁下部结构的应力和振速分布特征，基于最大拉应力准则，提出了桥梁下部结构的安全振速阈值。结果表明：在运河爆破开挖振动作用下，桥梁桩基与承台交接处产生最大拉应力；下部结构振动较大的部位主要位于桩基；以承台为监测点的桥梁下部结构的安全允许振速为3.2 cm/s。

关键词： 固体火箭发动机   两相流   三氧化二铝   偏心碰撞   数值模拟  

摘要： 固体火箭发动机燃烧室中存在大量熔融态凝相Al2O3液滴，其运动与碰撞特性对发动机两相流损失与比冲性能有重要影响。本文采用流体体积法模拟固体火箭发动机中熔融态Al液滴碰撞过程，并实验验证了算法的可靠性。开展熔融态Al2O3液滴碰撞过程研究，着重关注其中的液滴偏心碰撞过程，揭示了韦伯数、碰撞参数、液滴尺寸等对液滴碰撞结果的影响，获得了反弹、大变形后聚合、自反分离、拉伸分离等碰撞结果。研究表明，碰撞参数B≤0.1时，液滴随着We增大出现反弹、大变形后聚合、自反分离等碰撞结果，随着B增大至0.3以上，拉伸分离替代自反分离结果；而当B=0.2时，两种分离均不易发生。此外，随着液滴尺寸由20 μm增大至250 μm，大变形后聚合区域减小，液滴更倾向出现自反分离或拉伸分离。通过经验公式的拟合，获得了不同尺寸液滴聚合-自反分离、聚合-拉伸分离临界韦伯数预示公式，能够较好地预测液滴碰撞结果。