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关键词： 泡沫金属   数值模拟   瓦斯爆炸   冲击波超压   火焰传播速度  

摘要： 为解决煤矿拐弯巷道多,瓦斯爆炸后破坏力强问题,探索拐弯巷道阻隔抑爆新方法,运用Fluent仿真软件,分别在巷道拐弯角度为45°、90°的情况下,对泡沫金属阻抑瓦斯爆炸过程进行数值模拟,探究巷道拐弯对泡沫金属阻抑瓦斯爆炸冲击波超压和火焰传播速度的影响规律。模拟结果表明:45°拐弯巷道情况下,泡沫金属对瓦斯爆炸冲击波超压衰减率为29.00%,对火焰传播速度衰减率为19.55%,二者乘积衰减率为56.70%;90°拐弯巷道情况下,泡沫金属对瓦斯爆炸冲击波超压衰减率为30.87%,对火焰传播速度衰减率为20.27%,二者乘积衰减率为62.57%。分析得到2种拐弯巷道放置泡沫金属后都对冲击波超压和火焰传播速度产生了明显的阻抑效果,且90°拐弯巷道衰减效果优于45°拐弯巷道。

关键词： 准噶尔盆地   煤炭地下气化   数值模拟   天然裂隙   裂隙扩展   应力场   温度场   位移场  

摘要： 煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口泉地区侏罗系西山窑组煤层为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了原位UCG地质模型,研究了在不同气化工作面推进速率和不同天然裂隙发育程度下,气化炉应力场及其诱导裂隙的分布演化规律。研究结果表明:(1) UCG会影响上覆岩层的应力分布,引起应力集中并产生诱导裂隙,使气化通道上覆岩层下沉;(2)气化通道200 m、气化工作面推进速率0.5 m/d时,温度场扩散半径最大可达15 m,顶板最大下沉位移量、底板最大上升位移量分别为3.880 m、0.097 m;(3)各工况条件下裂隙扩展高度最高达67.5 m,平均为57.5 m,上覆岩层最大下沉位移量为14.38 m;(4)过慢或过快的气化工作面推进速率均会导致上覆岩层应力过度集中,顶板岩石天然裂隙发育程度越高,虽削弱了上覆岩层整体强度,但邻近裂隙相互影响会制约裂隙的扩展。结论认为:(1)在UCG气化过程中,需要密切监测岩层的应力变化和裂隙发育情况,采取相应的预防措施来确保气化炉的安全运行;(2)为气化炉选址是UCG工程至关重要的一环,需确保顶板及上覆岩层具有一定强度以抵抗地层压力,并避免上方存在地下强含水层,导致地下水涌入气化通道,影响气化炉的安全平稳运行。

关键词： 输油管道   静电安全   电荷注入   锯齿状电极   油品流速   扭转角度   电荷密度  

摘要： 【目的】低电导率油品在管道输送过程中容易因摩擦产生静电积聚,存在火灾或爆炸的风险。为了有效消除静电,研制了一种锯齿状电极电荷注入装置,旨在通过向油品中注入与静电电荷极性相反的电荷,与油品中的静电荷相中和,降低静电积聚风险。【方法】搭建低电导率油品的电荷注入实验平台,制作小尺寸结构的锯齿状电极,通过电荷注入实验分析多种扭转角度的电极在不同物性油品中的电荷注入效果。为进一步探究电荷注入效果的影响因素,通过数值模拟方法分析了不同扭转角度下油品内电荷注入情况,并明晰了电压、油品流速等因素对电荷注入量的影响规律。此外,通过敏感性分析,量化了各种影响因素对电荷注入效果的敏感性。【结果】锯齿状电极能够有效提高油品的电荷密度,扭转角度对电荷注入效果有显著影响,当扭转角度为720°时,电荷注入效果最佳,电荷注入装置出口油品的平均电荷密度达到0.00119 C/m^(3);油品的物性变化会影响电荷注入效果,但具体影响机制尚未完全明确;油品流速的增大也会导致电荷注入效果降低,油品流速宜低于0.5 m/s;电压的增大能够显著提升电荷注入效果,但过高电压将会导致油液被击穿的风险增大,电压应维持在15 kV左右。敏感性分析结果表明,电压对电荷注入效果的影响最大,敏感性值为0.64182;扭转角度的影响次之,敏感性值为0.25539;油品流速的影响最小,敏感性值仅为0.10709。【结论】锯齿状电极能够降低低电导率油品在管道输送过程中的静电积聚风险,通过控制电压及优化电极结构,可为油品输送过程中的静电安全提供技术支持。未来的研究可以进一步探讨高流速条件下电荷注入机制、油品物性对电荷注入效果的影响,以及电极在不同管径、流动条件下的适用性。

关键词： 高超声速飞行器   神经网络   数值模拟   气动热   模型  

摘要： 为高效、高精度的获取高超声速飞行器表面热流数据,提出一种径向基优化的稀疏自编码器气动热预测模型。首先,利用稀疏自编码器模型对气动热数据进行表征学习,提取数据表示特征;然后将径向基函数网络模型与稀疏自编码器模型进行融合改造,最后利用改造后的模型实现对高超声速飞行器表面热流的预测。对双锥体高超声速武器表面热流预测结果表明,上述模型具有较高的精度和良好的外推性能,热流密度预测结果与多源融合数据偏差在10%以内。

关键词： 退水渠   光滑粒子法   数据模拟   消能率  

摘要： 为解决退水渠道坡度陡、水流量大导致退水出口地面遭水流冲刷的问题,文章提出光滑粒子法模拟分析退水渠水力特性。通过对SPH的了解,构建太榆退水渠模型,结合渠道运行状况,设计多种模型,研究水力特性。结果表明:随着退水流量增加,分水池段最大水深1.69m,对应设计流量Q=5.98m^(3)/s,边墙设计高度合理;陡坡段末35m处的水流流速最大,消能率集中在50.05%~59.4%,可知基于SPH方法的太榆退水渠消能效果良好,对退水渠水力特性研究有指导意义。

关键词： 大体积混凝土   数值模拟   温度场   冷却水管   降温速率   热力耦合分析  

摘要： 大体积混凝土结构现场监测侧重结构温升值和里表温差,而对降温速率重视不足。一旦降温速率控制不当,可能导致早期结构开裂。本文以珠海隧道大体积混凝土底板为对象开展热力耦合分析,对冷却管排列方式进行优化设计,并对冷却水温、水流量、冷却管管径等因素开展敏感性分析。结果表明:当冷却管采取环形或交叉方式布置时,大体积混凝土结构的降温速率均可控制在2℃/d以内。冷却水流量对结构降温效果的影响较为显著,水流量越大温度峰值越低,但降温速率过快会增大结构的最大拉应力,实际施工过程中可在养护初期通大流量冷却水,达到温度峰值后减小冷却水流量。冷却水温的选取也需兼顾降温和拉应力之间的平衡。冷却水管管径对降温效果影响较小,选择内管径为25~30 mm的冷却水管可以兼顾控制成本和保持结构整体性。

关键词： 快速掘进   循环步距   数值模拟   垂直应力   顶板下沉量  

摘要： 煤矿生产过程中快速掘进有利于提高综合经济效益。在巷道掘进中,巷道的支护稳定性是影响掘进效率的重要因素。结合煤矿巷道快速掘进中不同的循环步距工艺参数,对支护的稳定性进行了数值模拟分析。结果表明,不同的循环步距对垂直应力的影响不大,但对围岩顶板下沉量具有较大的影响,确定2.4m的循环步距为最优工艺参数,并对支护工艺进行优化,为煤矿的快速掘进提供参考。

关键词： 漫顶溃坝   洪水计算方法   应急抢险装备   坝面防护结构   土石坝  

摘要： 近年来多起中小型水库土石坝漫而未溃案例突破了土坝“漫顶即溃”的传统认知。针对水头较低、溃坝下游影响较小的中低土石坝,适宜的坝面防护与泄流技术可延缓漫顶溃决过程,在提升大坝防御超标准洪水能力的同时也为下游群众撤离争取了宝贵时间。基于近年典型水库大坝漫顶案例的出险过程特征,从提升中小型水库土石坝防漫顶溃决能力角度,梳理了在设计洪水计算方法、工程措施技术、应急抢险技术、风险监控与预警等方面的研究进展,提出了亟待突破的关键技术难题,包括变化环境下超标准洪水内涵定义、多要素作用下漫顶冲蚀特性与溃决机理、坝面防护新型结构、泄洪能力提升改造、应急抢险技术与装备等。为构建中小型水库土石坝防漫顶溃决技术体系,围绕变化环境下中小型水库设计洪水计算与洪水标准确定方法、土石坝漫顶溃决模拟与临界阈值确定方法、土石坝坝面防护新型结构及泄洪能力提升改造技术、土石坝防漫溃应急抢险技术装备集成与示范等方面提出对策建议,旨在为提升中小型水库土石坝工程韧性与风险防控能力提供技术支撑。

关键词： 波流耦合   风暴潮   波浪增水   纯风生流   Delft3D模型   胶州湾  

摘要： 为了预报和防御胶州湾受台风影响而造成的风暴潮灾害,本文基于Delft3D数值模拟软件和混合风场模型,以9711号台风为例,建立了青岛胶州湾及其附近海域在台风影响下的二维波流耦合数值模型,利用耦合模型模拟分析9711号台风对胶州湾影响过程中波流耦合增水极值对风暴潮以及胶州湾的影响,探究纯风生流表层流场的时空变化特征和波浪增水对风暴潮增水的贡献。结果表明:9711号台风对胶州湾引起的风暴潮水位中天文潮位占主导地位,波流耦合增水极值随着叠加天文潮位的降低而增大,综合水位随着天文潮的降低而下降;当波流耦合最大增水叠加天文潮高潮位时,胶州湾西北部海域形成漫滩的风险加剧;此外,胶州湾内浅水区域的波浪增水较深水区域更为显著。

关键词： MIKE 21模型   交汇河段   污染物扩散   数值模拟  

摘要： 为分析干支流交汇河段污染物扩散特征,文章基于MIKE 21模型建立了二维水动力水质数学模型,选择主要污染物氨氮为研究对象,研究了支流不同入汇条件对污染物扩散的影响。结果表明,在干流特定背景浓度情况下,支干流流量比Rq与污染物浓度比Rc满足Rq<2.205Rc-1.271时,可保证干流取水口水质为Ⅲ类水。文章的成果对于交汇河段的排污方案及水污染事故处理具有指导意义。