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关键词： 钻孔成像技术   巷道围岩   变形破坏   测试方法   丰阳煤矿   数值模拟  

摘要： 本研究以丰阳煤矿22采区下部车场及-300m水平大巷为背景,采用钻孔成像技术对巷道围岩在不同掘进阶段的变形破坏特征进行了系统测试。通过现场实测和数值模拟相结合的方法,探讨了巷道围岩在采矿活动影响下的变形规律及其破坏机制,获得了重要的量化数据,并提出了相应的安全建议,为类似条件下巷道支护设计提供了科学依据。研究成果有助于提升煤矿巷道施工的安全性和经济性,减少因围岩不稳定带来的安全隐患。

关键词： 巷道加固   支护设计   围岩破坏   数值模拟   锚杆锚索联合支护  

摘要： 针对山西寿阳潞阳瑞龙煤业胶带大巷469~675 m段出现的全断面大变形问题,通过实验室实验、现场窥视、理论分析及数值模拟等方法,系统研究了巷道围岩破坏机理,并设计了支护优化方案。研究表明,该段巷道围岩顶板及两帮破坏范围分别为2.0~2.6 m和0.4~1.9 m,主要受顶板泥岩松软、底鼓及采动应力影响。基于FLAC3D数值模拟与理论计算,提出了锚杆-锚索-工字钢对棚-喷射混凝土联合支护方案。现场应用后,巷道顶板未发生离层,底鼓高度小于200 mm,两帮收缩量不超过500 mm,有效保障了150105工作面安全高效开采,研究结果为类似地质条件下的巷道加固设计提供了技术参考。

关键词： 富水砂层   隧道开挖   变形控制   数值模拟  

摘要： 为深入探究富水砂层区域隧道开挖变形控制的关键问题,并提升隧道施工的安全性与稳定性,文章采用数值模拟与工程实际参数分析相结合的方法,基于富水砂层的土体参数构建适用于富水砂层环境的计算模型,对隧道开挖过程进行系统研究。结果表明:隧道周边土体变形呈现显著的空间差异性,竖向位移随开挖进深增大而累积,最大沉降达35.6 mm;水平位移在浅层及近开挖面区域更为显著;衬砌结构的拱顶下沉、底板隆起和水平收敛均随施工进程动态发展,并且不同断面的位移特征受地质条件与施工工艺共同影响。研究结果可为富水砂层区域隧道开挖变形控制提供理论依据与技术参考。

关键词： 水面光伏   结构优化   数值模拟   可靠性分析  

摘要： 针对袁店一井煤矿塌陷区90 MW水面光伏项目,进行结构优化和可靠性分析。研究发现,水流荷载变化会导致结构摇摆和漂移,从而影响光伏板的角度和发电效率;风荷载的方向直接影响结构的升力和稳定性。为提高系统稳定性,项目采用了大跨度支撑系统进行优化。优化后,系统的纵向受力估计结果为3754.63 kN,垂向力的估计结果为2118.68 kN,与实际设计要求的纵(垂)向受力4000 kN相比,均小于设计要求,这表明整体优化方案可行,建议施工可按该标准执行。

关键词： 数值模拟   流固耦合   力学特性   撞击力   水介质  

摘要： 西北寒冷地区长距离输调水工程冬季输水过程中渠道及河道中修建的闸墩等水工建筑物经常受到流冰的撞击破坏影响,为保障冬季输水的稳定性及安全性,需进行冰水耦合作用下流冰对闸墩的撞击破坏力学特性响应研究。应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)流固耦合方法建立了冰-水耦合作用下流冰撞击闸墩的精细化有限元模型,并通过相关规范对流冰撞击力进行对比,验证了冰材料数值模型的准确性及有效性。以冰-水耦合模型、附加质量模型、无流体模型和流冰特性(流冰速度、流冰压缩强度)为变量,探究流冰对闸墩的力学特性响应规律。研究结果表明:流冰对闸墩的撞击破坏影响主要集中在流冰-闸墩碰撞接触区域,且水介质的黏滞作用显著降低了流冰对闸墩的损伤破坏;对于不同模型碰撞工况下流冰撞击时的闸墩力学特性,附加质量模型计算得到的撞击力和x方向位移峰值最大,无流体模型次之,流固耦合模型最小,表明附加质量模型进行仿真计算更有利于结构设计,而流固耦合模型能更真实模拟流冰-闸墩相互作用进程。流冰撞击力峰值和均值均随着流冰速度及压缩强度的增大而增大,表明流冰速度和流冰压缩强度对撞击力的影响不容忽视。因此,在实际工程中可设置拦冰索等措施以降低流冰撞击力确保结构安全。

关键词： 多道熔覆   数值模拟   温度传递   M2高速钢   WC-12Co涂层  

摘要： 通过COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟耦合软件在M2高速钢基材表面上熔覆多道WC-12Co涂层,研究多道熔覆中不同道次间的温度传递影响规律,从而探究熔覆涂层成功制备的工艺参数选择,并应用仿真温度影响规律进行实验验证。结果表明,每道次熔覆层受到相邻后续两道次熔覆涂层制备时的温度传递影响较大,而相邻后续第三道以后熔覆涂层影响较低;多道熔覆过程中前四道与后续道次升温速率不同;采用较低功率进行多道熔覆对减少热量累积以及成功制备熔覆涂层更为有利。当激光功率900 W时,熔覆涂层制备时的激光能量与相邻后续道次间的热影响程度匹配性较好,得到了宏观形貌较好、组织内部细小且无缺陷的熔覆涂层。

关键词： 自动铺放   干纤维   渗透率   多尺度方法   数值模拟  

摘要： 自动铺放的干纤维作为当前国际航天用复合材料常用增强体之一,其渗透特性对复合材料成型及航空大型构件的生产与加工具有重大意义。针对国产自动铺放干纤维开展研究,采用代表元方法表征模拟材料在等温条件下的多尺度渗流过程,并通过控制方程构建微观-宏观多尺度流动控制方程组,在有限元算法中实现了对材料渗流特性的数值模拟。随后对国产自动铺放干纤维进行了中心注胶渗透试验,将试验结果与数值模拟的预测值进行对比,验证该模型在干纤维材料渗流仿真中的准确性。在此基础上,使用宏观控制方程模拟预测值在相同试验条件下的渗流情况,并使用多相流模型方法显示树脂流动前锋,与试验情况进行对比,验证分析方法的有效性。研究结果可以对后期仿真预测和材料改进提供一定的参考。

关键词： 数值模拟   燃气涡轮叶片   气膜冷却   压力梯度   浅槽孔   气膜冷却效率  

摘要： 该文通过数值模拟分析了不同吹风比和流向压力梯度条件下新型锯齿槽-孔结构的气膜冷却性能,旨在应对重型燃气轮机高温透平叶片冷却的挑战。文章重点探讨了顺、零、逆压力梯度对气膜贴壁性、冷却气膜展向覆盖及壁面温度沿流向发展的影响,其中以零压力梯度作为对比基准。结果表明,顺压力梯度通过抑制冷却射流的法向抬升,显著提升了气膜贴壁性,扩大了冷却覆盖范围,并有效减缓了壁面温度的升高;相反,逆压力梯度下冷气核心高度增加,冷却射流穿透性增强,使得壁面温度沿流向迅速上升。零压力梯度下的冷却效果则介于顺、逆压力梯度之间。该文为锯齿槽-孔结构在透平叶片冷却中的优化设计提供了参考数据和理论支持。

关键词： 冻土爆破   井壁稳定性   振动响应   数值模拟  

摘要： 为探明冻结黏土爆破对大体积高强混凝土的振动响应机制,以赵固二矿西风井冻结凿井工程为背景,采用数值模拟方法分析了立井冻土爆破过程中的井壁振动响应特性及其对井壁稳定性的影响,并提出了一系列冻土施工质量控制措施。结果表明:掏槽药量、中空孔半径和地应力均对井壁振动速度有显著影响,井壁的振动速度与掏槽药量和地应力的大小成正比,与中空孔半径大小成反比;4段炸药起爆产生的振速要远大于其余各段炸药,且各段爆破引起的井壁轴向振速均显著大于其余方向,立井井壁最大等效应力随着时间的增加呈现增大后减小的趋势;提出了控制上部开孔质量、合理利用优质泥浆、优化冻结施工工艺、合理组织施工几项建议。本研究成果可进一步完善冻土爆破工程实践相关理论,减少施工过程中爆破振动对井壁的损伤。

关键词： VOCs污染   网格布点法   气相色谱-质谱法   污染特征  

摘要： 为更清晰地反映公路附近的环境质量,针对公路附近空气中VOCs污染特征展开分析,并开展VOCs(挥发性有机化合物)扩散数值模拟研究。以某一段100 km的公路沿线范围作为研究区,利用网格布点法布设采样点采集空气样本,利用气相色谱-质谱法检测VOCs污染浓度。之后,建立VOCs扩散模型,通过模型计算绘制扩散分布图。结果表明,时间角度上,VOCs污染呈双峰分布;空间角度上,污染沿公路两侧递减,伴局部聚集。高风速下,扩散图均匀显示VOCs良好扩散与稀释;低风速时,扩散图不均,高亮区指示VOCs积聚加剧。