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关键词： 地浸采铀   水平井网   水动力   溶浸范围   数值模拟  

摘要： 为探索水平井技术在我国砂岩型铀矿地浸采铀领域的可行性,解析水平井网地浸采铀水动力过程和定量刻画溶浸范围是科学评判的基础和前提。水平井网地浸模式下地下水动力过程涉及井筒流与储层达西流的耦合(井储耦合),通过研发井储耦合数值模拟技术,构建水平井网地浸采铀地下水动力学模型,开发基于MODPATH粒子示踪模拟和Alpha-shape算法的溶浸范围自动提取技术,基于理想模型和实际场地模型的应用验证,实现地浸开采过程中溶浸液流动状态和溶浸范围的模拟刻画。研究结果表明:相比于传统的MODFLOW模型,井储耦合模型可刻画水平井注液过程中井储交互流量及变化,且交互流量值与储层渗透系数K值变化呈正相关;在井储耦合渗流模拟的基础上,可自动提取模拟时段内被抽液井有效捕捉的粒子迹线所包络的范围,识别抽液井不同捕获流量贡献率对应的溶浸范围,95%流量贡献率对应的溶浸范围为100%流量贡献率对应范围体积的40%,表明溶浸液从水平井注入储层至浸出液被竖井抽出,地浸开采前期流量交互主要集中于溶浸范围内部,而外部迹线的流速低,对抽液流量的贡献率低且浸出率低。

关键词： 隧道   CD法施工   台阶长度   围岩变形   荷载分布   损伤变化   数值模拟  

摘要： 为模拟某Ⅴ级围岩隧道CD法施工开挖过程,采用FLAC 3D软件,设计3、5、7 m和9 m等4种开挖台阶长度,从围岩变形特征、荷载分布特征和围岩损伤变化等3个方面,对比4种开挖台阶下围岩沉降及水平收敛、应力、塑性区的变化规律。结果表明:开挖初期围岩沉降速率快,变形在开挖面附近显著,表现出梯度分布,不同台阶长度下,围岩沉降和水平收敛变化趋势相似,并随着台阶长度的增加逐渐增大;围岩受力呈非线性变化,开挖面附近应力集中,远离开挖面应力逐渐减小;随着台阶长度的增加,围岩损伤加剧,主要为拉伸破坏,适当减小台阶长度可缩小损伤范围。

关键词： 氢   泄漏   扩散   燃烧   爆炸   数值模拟  

摘要： 氢能对于实现国家“双碳”目标至关重要。由于氢气独特的性质,在储存、运输和使用过程中极易发生泄漏,从而引发严重的安全事故,这成为制约氢能源大规模应用的主要障碍之一。为了更好地应对氢能利用过程中的安全挑战,开展风险研究至关重要。本文简要介绍了氢气的基本理化特性,讨论了氢气和液氢泄漏、扩散、射流火焰以及爆炸的建模方法,总结了氢气和液氢在泄漏、扩散、射流燃烧和爆炸等过程中的演化规律以及内在机理,深入分析了影响上述过程的多种关键因素,如气体种类、储存条件、泄漏条件、环境条件和通风条件等,重点关注了计算流体动力学(CFD)方法在当前研究中的应用;指出了当前研究的不足之处,并就未来的发展方向提出建议。对于促进氢能安全研究、完善事故预防和应急响应机制具有重要指导意义。

关键词： 选择性激光熔化   2219铝合金   数值模拟   熔池   微孔  

摘要： 为研究选择性激光熔化2219铝合金成型过程中影响微孔隙形成的因素,利用Ansys等软件建立选区激光熔化2219铝合金单层单道介观演变模型。在考虑2219铝合金热物理参数随着温度变化的情况下展开数值模拟研究,结果表明不同工艺参数下的熔池的温度、表面张力与流速会影响扫描过程中的微孔隙形成,温度差异会使表面张力发生变化,进而影响熔池的流动速度,熔池流动状态与微孔隙形态分布也会出现差异,调整激光功率与扫描速度的参数组合会对2219铝合金的介观微孔演变产生较为良好的效果。证明利用Ansys-Fluent流体软件和二次开发端口能够调控选择性激光熔融扫描过程的物理现象,获得熔池流动的数值模拟结果,监测介观微孔的演变,为实际加工提供理论依据,具有重要意义。

关键词： 光面爆破   殉爆   数值模拟   聚能切缝爆破   压力分析  

摘要： 为了控制隧道成型一般采用光面爆破,光面爆破需要控制线装药密度,常规做法采用空气间隔轴向不耦合装药,各段炸药需用导爆索连接。但导爆索使用量大,价格高昂,审批困难,且做不到装药均散性。目前隧道掘进周边孔在不使用导爆索时均采用底部集中装药结构,会产生严重超欠挖。为此设计了一种新型聚能管,这种新型聚能管结合了PVC半管和聚能罩,并增设了固定环,不仅能准确控制炸药用量,简化装药过程,还能保证整个装置的稳定性,且不受有水环境制约,确保能量的高效传送,有效控制了隧道超欠挖。为评价新型聚能管的爆破效果,首先通过殉爆试验验证在采用新型聚能管时,多节被发炸药在60 g药量下间隔30 cm可以稳定传爆,又通过数值模拟证明该新型聚能管切缝效果良好。新型聚能管在汾阳至石楼高速公路东山隧道进行了工程应用,实现线装药密度200 g/m无导爆索光面爆破,半孔留痕率达到90%,有效减少超欠挖,经济效益显著,具有较好的推广价值。

关键词： 基坑支护设计   多种支护形式   数值模拟   土体小应变硬化模型  

摘要： 以深圳市南山区某山地基坑支护项目为背景,考虑土体的小应变刚度特性,采用有限元软件PLAXIS3D建立由多种支护结构组成的三维非线性数值计算模型,分析多种支护结构基坑开挖全过程中不同支护结构间的相互影响及变形协调作用,以及对项目周边建筑物的影响。计算结果表明,邻近建筑物的变形场明显受到基坑开挖的影响,临近放坡段阴角处沉降值较小,越靠近放坡段阳角处沉降值越大,但建筑物差异沉降值满足相关规范要求。同时也揭示了多种支护结构间存在相互作用及变形协调关系。

关键词： 钢架雪车   数值模拟   气动阻力  

摘要： 钢架雪车这项运动的滑行速度非常快,第一名和第二名之间的差距可能只有0.01s的时间。为了尽可能地提高运动员竞赛成绩,采用计算流体力学(CFD)技术,针对运动员头部动作对钢架雪车的气动阻力的影响进行探究。对9个头部动作模型进行了模拟,结果显示,当运动员将头部向右(左)或向下偏转15°时,总气动阻力分别减小了3.7%和2.2%,滑行时间分别缩短了1.37秒和0.52秒。而当运动员将头部向上偏转15°时,总气动阻力增大了2.5%,得出了运动员的头部动作会影响到钢架雪车总气动阻力,进而直接影响竞赛成绩的结论。接着针对运动员的头部动作提出了减阻建议,以期能提高钢架雪车运动员成绩。

关键词： 高速飞行器   级间分离   喷流干扰   化学反应   红外辐射   数值模拟  

摘要： 针对高速飞行器级间反喷分离对飞行器目标红外辐射特性的影响问题,基于谱带辐射模型,通过求解带化学反应源项的三维Navier-Stokes方程和辐射传输方程,对飞行器级间反喷分离流场及其红外辐射特性进行了数值模拟,分析了流场及飞行器壁面的红外辐射特性,研究了喷流燃气组分化学反应对飞行器目标红外特性的影响,获得了不同观测角度和波段下目标的红外辐射特性。研究表明:在文中的条件下,高速飞行器进行级间反喷分离时,流场与飞行器壁面红外辐射强度基本处于一个量级,流场的红外辐射主要由H_(2)O和CO_(2)组分贡献;飞行器进行级间反喷分离时,由喷流高温燃气引起的辐射增量十分显著,最大可使飞行器目标辐射强度增大数倍,在相同观测角度下,1~3μm波段的辐射强度最大;由于飞行速度很快,流场中的喷流燃气组分主要发生离解反应,考虑喷流燃气组分的化学反应后,流场红外辐射强度明显降低,最大可降低50%以上,这与低空状态下喷流燃气组分复燃反应导致辐射强度增大的现象不同。该研究结果可为飞行器探测识别提供参考。

关键词： 翅片管换热器   积灰   数值模拟   脏堵系数  

摘要： 针对空气源热泵因室外换热器脏堵而耗能增加和效率降低的问题,以翅片管换热器为研究对象,综合运用数值模拟与试验验证的方法,借助Fluent流体动力学软件,对颗粒物在6排管的翅片管换热器表面的沉积进行研究,采用SST k-ω模型,分析不同粒径颗粒物在换热器表面的沉积特性。同时,搭建积灰试验系统对数值模拟结果进行验证,利用CCD工业相机捕捉积灰过程中翅片表面的图像,并通过MATLAB对图像与数据进行处理和分析。结果表明,换热管表面的颗粒物沉积分布主要在±75°区域,沉积占比达94%;在换热管的背面,即±(160~180)°区域,沉积占比仅为2%;在较低风速下,换热器表面的颗粒物沉积质量随风速增大而降低;风速达到1.5 m/s后,沉积质量开始上升;混合颗粒物对换热器的脏堵效应具有协同作用,相较于单一粒径颗粒物,混合颗粒物在换热器表面的最大沉积质量、压降及脏堵系数均呈现出更高的水平。研究结果可为空气源热泵系统在实际应用中的维护与优化提供参考。

关键词： 搅拌罐   数值模拟   正交试验法   优化设计  

摘要： 针对大排量、高砂比的压裂液混砂搅拌效果差、压裂液混砂搅拌系统效率低与可靠性不高等问题,以搅拌效果及结构强度为优化目标,结合搅拌系统的叶轮结构、叶轮叶片数量、叶轮层间距离等参数,采用正交试验设计方法,对压裂液混砂搅拌系统进行了优化。建立有限元仿真模型,在流场仿真分析的基础上,结合正交试验设计,研究以下搅拌叶片角度、下搅拌叶片数量、扰流板宽、转速、排量等为分析因素,以搅拌时间T和搅拌功率P为评价指标,得到了不同试验方案下搅拌罐的混合时间和转矩,通过极差分析和关系趋势图分析了影响搅拌罐效率的参数主次关系,确定了主要影响参数及其水平范围,为搅拌罐进行优化设计奠定了基础,并且开展了混砂搅拌罐等比例缩放实验,验证了仿真模型的正确性。