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关键词： 水闸工程   0.4kV配电线路   电缆敷设   电力供应   线路优化  

摘要： 水闸工程运行依赖稳定电力,传统 0.4kV 配电线路与电缆敷设存在局限,为提升水闸电力保障水平,深入研究其线路选择与电缆敷设优化,分析水闸电力需求、线路选型因素、不同导线适用性、环境影响、敷设方式及运维要点等内容。采用理论分析与实例结合方法,得出优化方案,该成果有助于提高水闸电力系统稳定性,减少故障,保障防洪、灌溉、航运等功能有效发挥,推动水利工程电力技术进步。

关键词： 深部矿体   连续开采   同步充填工艺   柔性隔离层   数值模拟  

摘要： 深部矿体规模化连续开采是未来矿山开采“深地化”的前沿研究方向。针对深部硬岩矿床传统的间断式采矿作业模式与深部智能化高效开采形成相互制约的问题,提出一种并行式采出充连续采矿作业模式,利用柔性隔离层实现采充并行的充填与连续出矿工艺流程。借助理论计算并结合FLAC3D数值计算软件分析了高阶段大采场并行充填工艺中的充填体强度分布,确定了高阶段采场不同高度的充填体强度需求。利用PFC离散元软件分析并行充填与连续出矿中“矿-充”散体流动规律及隔离层变形损伤特性。结果表明:并行充填与连续出矿工艺中,采场顶部及底部充填体28 d固结承压强度应大于8 MPa,随着充填和放矿的进行,在接近放矿漏斗口时,隔离层最大载荷为57 kPa,此时隔离层出现明显的下凹变形,靠近两侧矿柱区域损伤增加,产生明显的拉压破坏。研究可为深部矿体开采连续作业提供参考。

关键词： 瓦斯吸附解吸   渗透率   非均匀变形   裂隙煤体   CT二维重构  

摘要： 基质−裂隙相互作用是影响煤体渗透率非均匀演化的关键因素。为探究吸附条件下裂隙渗透行为的真实演化过程,基于含裂隙煤体的CT二维扫描图像重构模型,对比了吸附作用下渗透演化的长期实验数据,验证了数值模型的可靠性,并实现了裂隙结构引导的基质−裂隙相互作用过程可视化观测。结果表明:气体注入产生的吸附作用导致裂隙附近的基质发生局部膨胀;吸附膨胀行为随气体渗透作用由近裂隙区域扩展至远裂隙区域;达到吸附平衡时,局部膨胀效应减小,形成新的基质−裂隙平衡状态,当基质膨胀并导致裂隙压实时,裂隙体积减小;非均匀膨胀行为导致渗透率存在增强、下降、反弹、稳定4个阶段的演化过程;注入压力的增加会抑制渗透率的下降幅度,提升最终渗透率;Langmuir应变常数与膨胀期间的裂隙渗透率下降过程呈正相关关系;基质初始渗透率越低,由局部膨胀引起的裂隙渗透率下降幅度越大,渗透率反弹期持续时间越长。

关键词： 增材制造技术   粉末流汇聚效果   同轴送粉喷嘴   数值模拟   结构参数   粉末流  

摘要： 为了解决激光熔覆四通道同轴送粉喷嘴粉末流汇聚效果不佳这一问题,对四通道同轴送粉喷嘴的结构参数进行了仿真优化研究。首先,建立了喷嘴二维结构图,利用理论模型分析了喷嘴结构参数对粉末汇聚形态的影响;然后,基于气固两相流理论,采用有限元仿真软件对激光熔覆四通道喷嘴的结构参数进行了仿真分析,探究了不同结构参数下粉末流参数的变化规律,以及外流场浓度的分布规律,得到了合理的结构参数范围;最后,对参数优化后的喷嘴进行了送粉测试,根据测试结果与仿真结果进行了对比验证。研究结果表明:当喷嘴粉管倾角增大时,焦距增大,同时粉末浓度快速增大后稳定,倾角在60°~75°间合适;当喷嘴粉管内径增大时,粉末浓度和焦距先增大后减小,粉斑直径则先减小后增大,内径在1.5 mm左右合适;当喷嘴粉管出口处间距增大时,焦距增大,间距在12 mm左右合适;当喷嘴入射管内径增大时,送粉速度增大,同时粉末浓度减小,入射管内径应尽量与输送管匹配;当喷嘴外保护气倾角为35°~65°时,保护气作用在粉流汇聚处。测试结果验证了模型的准确性,其粉斑直径为2.2 mm,粉末焦距为16.1 mm,粉末汇聚效果良好。该模型可为改善喷嘴送粉效果提供参考。

关键词： 土力学   离心振动台试验   吸力桶基础   风机   地震   数值模拟  

摘要： 我国近海风电场表层海床主要为软黏土,易发生循环弱化与变形累积。在地震作用下吸力桶基础及上部结构可发生位移过量累积,威胁风机正常服役。开展单桶及多桶导管架基础风机离心振动台试验,并基于考虑土体小应变刚度的循环加载不排水黏土总应力本构模型,建立吸力桶基础风机地震响应数值模型。通过数值计算与离心模型试验结果进行对比,验证数值方法的合理性。利用建立的数值方法,探究静力加载特性一致条件下,不同吸力桶基础型式(单桶与多桶导管架)对地震荷载下风机上部结构加速度与变形响应的影响,并讨论风机响应与基础型式对地震荷载主频过滤效应的关联关系。研究结果表明:该数值模型可以合理反映黏土地基吸力桶基础及风机结构的地震响应;风机塔顶最终累积位移与其振动幅值具有较强相关性;静力加载特性一致时,与单桶基础相比,多桶基础可过滤部分地震荷载高阶主频振动,从而导致更小的塔顶加速度及累积位移。

关键词： 圆盘泵   叶根圆弧   空化   数值模拟  

摘要： 为探究叶轮对圆盘泵空化性能的影响,以某圆盘泵为基础,提出一种叶根圆弧优化模型,采用SST k-ε湍流模型与Zwart-Gerber-Belamri空化模型对圆盘泵进行数值模拟,并进行外特性试验验证(误差<5%),分析叶轮内的压力、空泡体积和湍动能分布。结果表明,叶根圆弧结构整体提升了圆盘泵的扬程和效率;当空化余量为2.5 m时,叶根圆弧模型扬程达到了12.373 3 m,较原模型提升了65.94%;在不同的空化余量(2.5,3.0,8.0,12.0 m)下,相较于原模型,叶根圆弧模型的平均压强提升1.23%~23.13%,低压区扩散被抑制,压力面与吸力面压差降低,叶轮内空泡体积减小;叶轮出口湍动能明显降低,能量耗散减弱,整个流道流动更加稳定。叶根圆弧模型揭示了叶根圆弧通过平衡压力梯度抑制空化的机理,为圆盘泵优化设计提供了理论依据。

关键词： 砂岩   铀矿   爆破增渗   裂纹扩展   应力波   有效应力  

摘要： 为研究非均质地层对爆破的影响,通过考虑地层、耦合方式等因素,在不同岩层厚度、密度、倾角、耦合方式等条件下进行数值模拟研究。结果表明:中层砂岩厚度的增加、上下层岩层密度的提升均会抑制裂缝扩展;倾斜砂岩岩层会产生水平方向和斜向交错的裂纹;水耦合装药爆破可保护炮孔并增加爆炸应力波的有效应力,适宜的不耦合系数可提升爆破应力波传递的能量;致裂器爆破对岩层冲击力更大,添加弹头可形成初始裂缝,引导裂纹进一步扩展。根据地层状况设计合理方案,可提升爆破增渗效率。

关键词： 海上风电   三桩基础   局部冲刷   冲刷特性   桩间距   水流攻角   数值模拟  

摘要： 为研究不同水流攻角和桩间距对三桩局部冲刷的影响,本文采用计算流体动力学软件FLOW-3D,对恒流条件下砂质海床上等边三角布置的三桩基础进行了局部冲刷数值模拟。利用动量守恒方程、重整化群k-ε模型以及推移质和悬移质方程分别建立起水动力模型和泥沙冲刷模型,用于模拟桩周的流场和局部冲刷。在进行数值模拟之前,利用冲刷试验对水动力模型和泥沙冲刷模型进行了验证,显示出良好的一致性。本文详细讨论了特定桩间距和水流攻角下三桩周围的局部冲刷特性。结果表明:三桩基础的局部冲刷存在着最优桩间距、最不利桩间距和最不利水流攻角。为减小局部冲刷对基础的影响,在三桩及多桩基础的设计施工中,应当根据水流方向合理选择各桩位布置。

关键词： 土石坝   内蚀   渗流场   数值模拟  

摘要： 在土石坝的建造与运营维护过程中,坝基内蚀是一个重要的结构安全影响因素。研究通过理论分析结合数值模拟的方法,探讨内蚀对土石坝坝基水力梯度的影响,以及帷幕灌浆法与上游覆盖层两种工程方法对坝基内蚀的抵消作用。结果表明,内蚀会显著改变坝基的渗流场,从而增加水力梯度,对坝体稳定性产生不利影响;帷幕灌浆方法能较好改良流场分布并降低水力梯度,而上游覆盖层基础改良方法增加了水力梯度,从而增加了相关区域内蚀的潜力,反而不利于抑制内蚀的发展。

关键词： 温排水   滨海核电站   近区河流排涝   数值模拟   扩散规律  

摘要： 核电站温排水近区的河流排涝可显著改变温排水的扩散格局,准确界定核电站近区的河流排涝对温排水扩散的影响是十分必要的。本研究通过建立田湾核电站温排水扩散数学模型,在充分校验的基础上,深入探讨滨海核电站温排水近区河流不同排水流量下温排水的扩散范围及其规律。结果表明:研究区域冬季水温平面分布特征呈南北向带状分布,温度梯度为0.9℃/km;立面上,在涨急时刻由于水深较浅,垂向掺混作用强烈,垂向温度梯度最大为0.18℃/m。随着排淡河排水流量的增加,4、3℃温升面积呈缩小趋势,最大缩小面积分别为19.36、17.37 km^(2)(523.6 m^(3)/s工况),温升面积缩小率从0.05(km^(2)·s)/m^(3)分别减小至0.02、0.03(km^(2)·s)/m^(3);2℃温升面积则是先增大后缩小,温升面积缩小率为0.03(km^(2)·s)/m^(3);1℃温升面积呈波动增大趋势。从空间分布上看,3、2、1℃温升区均向北扩展,但4℃温升区先北扩后南缩,最大扩展约500 m,临界流量为160 m^(3)/s,为最大流量的31%。