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关键词： 综掘工作面   粉尘运移规律   风量比例   粉尘防治   数值模拟  

摘要： 为解决综掘工作面粉尘污染问题，采用理论分析、数值模拟及现场监测方法，探究粉尘受力特征、扩散机制及其与风流场的耦合作用规律，并通过风量比参数优化实验寻求高效控尘方案。研究结果表明：将正压供风风筒径向与轴向分风比例优化为8∶2时控尘效果最佳，迎头粉尘平均质量浓度由377.2 mg/m3降至30.2 mg/m3，巷道整体粉尘浓度大幅降低，除尘风机净化效率提升至74.6%。现场应用表明，该方案能有效抑制粉尘扩散，掘进机司机处粉尘浓度降幅超91%。研究结论为高效粉尘防治提供参考。

关键词： 聚焦波   岛礁地形   水动力特性   NHWAVE  

摘要： 本文基于非静压单相流模型（NHWAVE），研究聚焦波群在岸礁上传播和破碎的水动力特性，并分析了有效波高、谱峰周期、水深和前后坡坡度等主要因素对聚焦波群传播和爬坡的影响。研究结果表明，近岸岛礁与聚焦波群之间存在着复杂的相互作用。在礁缘处可以观察到波浪破碎，礁底的摩擦力可以大大降低波浪的高度；大部分入射波能量可以被岸礁复杂水动力过程耗散，此外，岸礁上波峰和波谷聚焦波群的水动力特征差异非常有限；随着有效波高的增加，波能耗散率和波群在后坡上的最大爬高随之增大；当谱峰周期增大时，波能耗散率单调递减，从而在后坡上的最大爬高呈增大趋势；水深越大，波能耗散率和最大爬高越大。前坡坡度对聚焦波群在岸礁上传播变形和爬高的水动力特性影响较小；而后坡坡度对聚焦波群在岸礁上传播变形和爬高有显著影响，随着后坡坡度的增大，波能耗散率减小，最大爬高增大。

关键词： 矿用牙轮钻机   数值模拟   钻进参数   岩性   随钻测量  

摘要： 为揭示矿用牙轮钻机钻进参数在不同岩性矿岩的响应规律，探究钻进速度对岩性识别的适用性，本文采用数值模拟与现场试验相结合的方法开展研究。通过Abaqus有限元仿真软件构建破岩钻进仿真模型，分析矿岩类型、钻头转速和轴压对牙轮钻头破岩钻进速度的影响规律。结果表明：钻进速度受轴压、钻头转速及矿岩岩性的综合影响，在工况允许范围内，提升轴压和钻头转速可增加钻进速度，提高钻进效率；钻进速度在不同岩性矿岩具有显著区分，可作为岩性识别的有效指标；在内蒙古某露天矿搭建随钻测量系统，实时采集现场钻进数据并与仿真结果进行对比验证，数值模拟与实测数据的钻进速度变化趋势一致，验证了随钻测量系统的可靠性。论文结果能够为矿用牙轮钻机随钻测量系统、钻速控制优化及随钻岩性识别等研究提供一定理论依据与技术支撑。

关键词： 干散货堆场   粉尘污染   动态起尘   数值模拟   CFD-DEM  

摘要： 港口粉尘污染来源包括静态起尘和动态起尘两个方面,现阶段利用计算流体力学(CFD)数值模拟研究港口静态起尘已取得丰硕成果,但在动态起尘方面的研究仍处在发展阶段,尤其是较少考虑堆取料机转速、风况等因素的影响。采用离散元法(DEM)与CFD相结合的方法研究港口起尘有很大前景。以江苏某干散货港区煤炭堆垛和WUD 400∕700型号输煤斗轮机为对象,采用CFD-DEM流固耦合模拟研究斗轮机作业对动态起尘的影响。结果表明,起尘量随斗轮机转速和风速增加均呈指数增长,建议采用转速8～9 r∕min作业兼顾经济与环境效益;起尘量随风向先增后减,建议在使用传统动态起尘经验公式时增加考虑风向对起尘的影响,并结合实测及试验数据对该公式进行适当修正。

关键词： 地热能   地源热泵   换热器   数值模拟   动态热负荷   单位深度热流量  

摘要： 针对中深层地源热泵系统中的深井换热器，基于有限差分法构建数值模型，对其在动态热负荷条件下的传热特性进行分析。通过建立数值模型，结合青岛地区的实际气象数据和现场实验验证，探讨了不同流体速度、地温梯度及地质参数对深井换热器热性能的影响。结果表明，深井换热器的进出口温度随动态热负荷波动，但出口温度更为稳定；流体速度的增加虽能提高热输出，但会导致浅层岩土反向传热损失加剧；高地温梯度显著提升热输出性能，且深层区域的换热效率优于浅层区域。

关键词： 数值模拟   离散元   力学特性   压实雪  

摘要： 覆雪路面是交通事故频发的主要原因之一。为提高车辆的覆雪路面行驶能力，这里采用数值计算方法，开展压实雪的力学特性研究。主要研究内容有：1、以室内三轴试验为模拟对象，利用LS-DYNA建立压实雪的离散元模型，通过仿真与试验对比，完成了模型的参数标定；2、运用数值计算方法，研究了雪的压实程度、加载速率以及围压对其应力－应变特性的影响。结果表明：模拟应力-应变曲线与试验曲线吻合良好；雪的压实程度越高，屈服应力越大，且具有明确定义的屈服应力，应力－应变表现得更加线性。压实雪的屈服应力随加载速率与围压的增大而增大，充分展现了粘弹性材料的行为特征，且围压会使其发生径向蠕变。

关键词： 拍瓦飞秒激光   电子加速   betatron辐射   粒子模拟  

摘要： 针对典型拍瓦级飞秒激光装置参数，提出一种毛细管型的气室结构靶以产生百微米尺度且具有陡峭的密度上升沿的近临界密度等离子体。该气室结构靶具有背压低、喷气量小的特点。由于气室壁约束，气室内，该气室靶可更加稳定产生平台状的气体密度分布。采用粒子模拟方法研究了拍瓦级飞秒激光与该近临界密度等离子体相互作用的电子加速及betatron辐射过程。结果表明，合适气体密度和激光脉宽有利于产生稳定的等离子体通道。在通道内，电子首先经历有效的激光尾波场加速。这些加速的高能电子与激光尾部直接作用，通过betatron共振和激光直接加速，可使其产额及截止能量进一步提升。该大电荷量高能电子束在等离子体通道内的横向振荡能够产生高亮度betatron辐射源，峰值光子能量约8 keV，亮度达到1.75×1020ph·s-1·mm-2·mrad-2·（0.1%bw）-1。此外，还重点研究了气体密度及激光脉宽对Betatron辐射源的影响并阐述了内在机理。

关键词： 降雨入渗   边坡   边坡稳定性   数值模拟  

摘要： 为探究降雨入渗对边坡多场特征的影响,选取实际工程边坡建立模型,并结合区内实际降雨工况,利用Geo Studio有限元软件的SEEP/W、SIGMA/W、SLOPE/W功能模块,在降雨强度189.3mm/d、持续时间24 h的条件下,针对未处理的原始边坡、全面化学加固的边坡、坡脚局部墩式加固的边坡以及等距离布孔加固的边坡,进行渗透行为、位移变化趋势以及稳定性的分析评估。结果表明:伴随着雨水的连续浸润,坡面的上层土壤先行实现饱和,从而构成临时性的饱和区域,该区域的饱和界线逐步内向扩展;同时,鉴于粉土层具有较高的渗透率,因此在降雨影响下,原始边坡的稳定性指标迅速下降。在各类改良边坡措施中,全面布设式的改良措施对于拦截雨水效果尤为显著。经过全面评估,这种全面布设式的固坡方法在抗渗透性能上尤为突出,而针对坡脚的定点墩式固坡方案则在确保边坡稳定性和经济成本上占据优势,可为实际工程中的边坡稳定性分析提供参考。

关键词： 竖井贯流泵装置   反向发电工况   低水头能源利用   瞬态特性   轴向力   径向力   压力脉动   数值模拟  

摘要： 为加强对低水头能源的充分利用，低扬程泵站反向发电是实现低水头能源利用的一种有效方式。以竖井贯流泵装置为对象，对正常泵工况与反向发电工况进行全流道数值模拟，对比研究其反向发电工况的瞬变特性。结果表明，在反向发电工况时，高效点出现在1.18Qbep的流量工况，高效区范围约为泵工况的1.43倍。在反向发电工况下，前导叶体轮毂处出现较多正向涡核，随着叶轮持续转动，正反向漩涡相互掺杂。两种工况的压力脉动变化规律基本相似， 但在反向发电工况下的CP幅值整体更高。比泵工况高出约15%。随着流量增大，叶轮叶片所受轴向力也逐渐增大，相比泵工况运行时，轴向力随时间变化波动更为剧烈，且呈现出更强的周期性。径向力在与泵工况同样呈现出3个较为清晰周期的同时，在不同角度出现多个不规则小波峰。轴向力与径向力的对比分析皆表明其流动特性相比泵工况更为复杂。研究结果可为利用竖井贯流泵装置对低水头能源进行反向发电的安全稳定运行提供参考。

关键词： 复杂山区   风场特性   桥隧连接段   数值模拟   风攻角  

摘要： 山区地形复杂多变，风场由此呈现出非定常、非平稳的特性，给桥隧连接段处行车安全带来巨大挑战。为研究复杂山区桥隧连接段风场空间特性变化规律，选取G318与S217交界处直径8 km范围内的山区地形为研究背景，获取研究区域地形的数字高程模型，采用逆向拟合方法建立5种长度桥隧连接段的山体模型。参照标准16方位风向图设置来流工况，利用数值模拟方法，得到不同来流工况下各桥隧连接段处的风场空间分布特性。结果表明，数值模拟结果与现场实测数据的误差基本在20%以内，数值模拟方法具有较高的准确性；在山体坡度近似不变的条件下，受实际复杂地形影响，不同长度的桥隧连接段处的横桥向风速、竖直风剖面与风攻角特性存在一定的差异，但总体趋势相近；来流垂直于桥隧连接段时，受到峡谷加速效应在跨中处风速达到最大，这种加速效应随着桥隧连接段长度的减小而增大，其余工况来流受两侧高陡山体的折减效应而减小，在顺桥隧连接段时风速最小；高陡山体与河道弯曲影响竖直方向横桥向风速分布，在高程较低的峡谷内部，桥隧连接段长度越短，影响越大；风攻角特性也受地形影响变化较大，总体表现出以负攻角为主。复杂山区桥隧连接段风场数值模拟研究得到的变化规律，可为桥隧连接段处的行车安全性研究提供一定的指导和参考作用。