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关键词： 稠油   原位改质   水热裂解   溶剂   蒸汽辅助重力泄油   数值模拟  

摘要： 针对稠油油藏注蒸汽中后期热效率低、蒸汽消耗量大等问题,提出了稠油原位催化裂解产生溶剂辅助注蒸汽开采技术。通过数值模拟和物理模拟相结合的方式,对该方法的可行性进行了研究。通过辽河杜84稠油的室内评价实验,研究了稠油催化裂解产生溶剂的机理,结合反应动力学理论建立了反应动力学模型,利用数值模拟方法研究了稠油原位产生溶剂强化的机理。结果表明,在注蒸汽环境下催化裂解可将超5%的稠油裂解为溶剂,其组成包括碳氢化合物轻烃和非凝结气体,具有作为SAGD汽腔中辅助重力泄油的溶剂介质特征,裂解产生的溶剂浓度也满足溶剂辅助SAGD(Expanding Solvent-SAGD,ES SAGD)技术对溶剂的需求,且产生的轻烃组分和气体可在汽腔中循环利用,实现提高泄油效率和油汽比的效果。

关键词： 内弹道   压力波   数值模拟   图像末制导炮弹   装药变换   发射过载  

摘要： 为准确分析图像末制导炮弹内弹道性能及所受的发射过载,根据适配的火炮发射平台、发射装药特性与作用原理,研究了不同装药号发射的内涵本质,建立了图像末制导炮弹内弹道两相流模型,依据两种不同工况条件仿真与实测的相关数据对模型进行了合理性验证;以此为基础,基于验证的内弹道两相流模型,分析了某型图像末制导炮弹不同装药号发射时膛内压力波动、弹丸膛内运动等的演变规律,并通过搭建的发射过载工程计算模型,研究了该型图像末制导炮弹在各装药号下所受的发射过载特性。结果表明,两种验证工况下的膛底最大压力和弹丸炮口速度的相对误差均在2%以内,仿真与实测的膛底压力和膛内压力波随时间的变化规律吻合度也均较高;基于验证的模型获得的不同装药条件下图像末制导炮弹内弹道性能与发射过载变化规律与实际发射过程的一般规律一致。

关键词： 锌电解过程   电极板间距   数值模拟   电位分布  

摘要： 本文旨在探讨电极板间距对锌电解槽电位分布的影响。通过建立数学模型并利用多物理场仿真软件COMSOL,构建锌电解槽的三维有限元模型,模拟锌电解槽中不同电极板间距对电位分布的影响。研究结果表明,过小的电极板间距会导致电位梯度和电流密度过大,电位分布不均匀,这会导致电极损耗和能耗增加。而过大的电极板间距会使电场强度减弱,影响电解反应速率。因此,合理设计电极板间距对于提高电解效率、降低设备能耗和提高设备使用寿命是非常重要的。

关键词： 铀矿开采   延期时间   爆破效果   数值模拟  

摘要： 本文针对某铀矿的地质岩性特点,通过数值模拟方法研究了延期时间对某铀矿矿山爆破效果的影响。本文使用LS-DYNA软件,结合SPH-FEM耦合算法,建立了台阶爆破有限元模型,模拟了不同延期时间下的爆破过程。通过对岩体损伤云图、爆破飞石位移及时程分析,确定了最优的延期参数。研究结果表明,较长或较短的延期时间均会降低岩石的爆破效果,当采用孔间延期时间25 ms、排间延期时间65 ms的方案时,岩石的破碎效果相对较好。此外,在延期方案下,爆堆较为集中,爆破产生的飞石影响范围相对较小。本研究为该铀矿的高效、安全爆破开采提供了理论依据和优化指导。

关键词： 静力触探   标定罐   离散元   有限差分   锥尖阻力  

摘要： 静力触探是岩土工程最重要的原位测试手段之一,然而静力触探不能直接测出土体参数,需借助标定罐试验或数值模拟中已有的锥尖阻力与土体参数的经验关系来确定土体参数。本研究利用离散元(DEM)与有限差分法(FDM)耦合数值方法实现了砂土中标定罐静力触探贯入全过程的高效模拟,探究了影响锥尖阻力的主要因素。模拟中,首先根据砂土单元体宏观力学特性标定了砂土颗粒接触模型参数,并进一步分析了标定罐尺寸、砂土密实度、围压等对锥尖阻力影响,最后建立了归一化锥尖阻力Q和峰值内摩擦角φ_(peak)的关系。研究结果表明,在离散-连续模型径向尺寸比R_(df)为0.67且标定罐归一化径向长度R_(d)为20的情况下,模拟的尺寸效应可忽略。同时,锥尖阻力的模拟结果与小孔扩张理论计算结果吻合良好,验证了数值模拟的可靠性。归一化锥尖阻力Q和峰值内摩擦角φ_(peak)之间呈指数关系,与原位测试结果接近,进一步验证了耦合模拟方法的准确性,其结果可为砂土静力触探锥尖阻力与土体参数经验关系的建立提供重要参考。

关键词： 边坡   数值模拟   颗粒形态   稳定系数   运移特征  

摘要： 岩土材料的颗粒形态对评估边坡稳定性和滑坡运移范围的准确性至关重要,但目前颗粒形态对大尺度边坡相关问题的影响研究尚不明确。为探究颗粒形态与边坡稳定性及滑坡体运移特征的关系,基于实际工程滑坡,采用颗粒离散单元法,构建不同颗粒形态构成的二维边坡。使用球形度和棱角度两个颗粒形态参数分别反映颗粒的整体轮廓特征和棱角数目,研究粒径缩放和颗粒形态对边坡稳定系数的影响。通过强度折减法使边坡破坏,进一步分析滑坡体的运移特征。研究结果表明:对于工程尺度滑坡,粒径缩放对边坡稳定系数预测有一定的影响阈值;颗粒球形度与边坡稳定系数成反比,棱角度与边坡稳定系数成正比,且颗粒球形度与滑坡体的平均滑动速率成正比;滑坡体运移范围受颗粒形态影响,颗粒球形度越高,运移范围越大。研究结果进一步揭示,颗粒形态导致的能量耗散特征差异,是滑坡体运移距离与堆积状态变化的主要内因。该研究可为滑坡致灾范围预测和防灾减灾工程提供参考。

关键词： 钢筋混凝土水闸   数值模拟   非线性   流固耦合   损伤破坏机理  

摘要： 针对目前钢筋混凝土水闸结构抗震分析中存在的缺陷,建立了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤分析方法,并以某VIII度区内防洪闸工程为例,研究了水闸结构在地震作用下的动力响应、损伤破坏范围与程度等,揭示了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤破坏机理。结果表明:(1)该方法考虑了无限地基辐射阻尼效应、混凝土动态损伤、钢筋混凝土黏结滑移作用以及水体和水闸结构间流固耦合作用等因素影响,较为真实地反应了地震作用下钢筋混凝土水闸受力状态,并通过与其他方法计算结果对比,验证了建立方法的准确性;(2)地震作用下排架柱与闸墩连接部位出现混凝土损伤,损伤区域基本覆盖排架柱横截面,且最大损伤值已达到了0.659,此时混凝土基本处于损伤破坏状态;(3)随着地震历时的增加,闸室结构排架柱折角处开始出现混凝土损伤,且损伤数值和区域持续增大,当损伤区域贯穿整个排架柱横截面时,可认为闸室结构已发生震损破坏。

关键词： 框架-剪力墙结构   爆破拆除   倒塌过程   数值模拟   切口形式  

摘要： 基于武汉某实际7层框架—剪力墙结构爆破拆除工程,开展了不同切口形式的框架—剪力墙结构爆破拆除倒塌过程研究。采用ABAQUS有限元软件建立精细化有限元数值模型,对支撑立柱的钢筋和混凝土采用分离式建模,对上部塌落体采用整体式建模,以精确模拟支撑立柱的力学行为并提高计算效率。此外,基于已建模型构建三角形切口形式的数值模型,与实际工程中的梯形切口形式对比分析。通过分析两种不同切口形式下,目标结构支撑柱的受力形式、后坐距离以及塌落体运动特征,讨论了不同切口形式对框架—剪力墙结构的倒塌过程影响。结果表明,数值模拟计算结果与实际倒塌过程在倒塌时间、塌落体运动特征和倒塌历程等方面高度吻合,验证了建模方法的有效性;相对于梯形切口形式,三角形切口形式重心低,起爆后迅速以切口的一个顶点为轴心开始倾斜,后排支撑柱短时间承受大偏心压力,从而迅速失效,塌落体触地时间更短,触地速度更大,塌落体解体更为充分;两种切口形式均发生了不同程度的后坐,因三角形切口形式产生的水平向动能较大,导致其产生的后坐距离更大。

关键词： 稀土   萃取   混合槽   搅拌桨   负压   数值模拟   关联式  

摘要： 萃取混合槽的设计和优化是影响稀土萃取效率的关键因素之一。通过试验与数值模拟对半开式弯叶圆盘式搅拌桨(半开式BWY)、半开式直叶圆盘式搅拌桨(半开式BPY)、闭式弯叶圆盘式搅拌桨(闭式BWY)和闭式直叶圆盘式搅拌桨(闭式BPY)在混合槽中的搅拌性能进行了研究,考察了4种桨型在不同转速下搅拌产生的负压、功率、排量和流场分布。并以闭式BPY为例,对桨叶直径、宽度和弧长,以及圆环内孔直径、混合槽抽吸口直径和桨叶离抽吸口高度6个参数进行了详细的因素分析,建立了搅拌产生的负压、功率准数、湍动能耗散率和排量准数的关联式。研究结果表明:在相同功率条件下,减小桨叶直径和宽度、圆环内孔直径、混合槽抽吸口直径、桨叶离抽吸口高度,增加桨叶弧长,搅拌抽吸能力更强,但桨叶的排量降低。

关键词： 深部开采   进路采矿布置方向   主应力方向   围岩稳定性   数值模拟  

摘要： 随着浅部资源的开采殆尽,深部开采成为我国矿产资源开发的常态。以云南某矿山埋深1000 m处的进路采场为研究对象,进行钻孔取芯并开展了单轴压缩试验和巴西劈裂试验,基于Hoek-Brown准则和莫尔-库仑准则,得到了围岩岩体力学参数,开展了不同进路布置方向下的数值模拟研究,探讨主应力方向对进路采场围岩稳定性的影响,并优化进路布置方案。试验结果表明,1000 m埋深范围赋存的岩石其平均单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量分别为96.48 MPa、3.92 MPa和33.87 GPa,岩体具有明显的脆性特征。进路布置方向对采场的稳定性有着显著的影响,模拟结果表明,随着进路方向与主应力方向的夹角增大,围岩的位移变形范围增大,当进路方向与主应力方向平行时,围岩的位移变形量最小,稳定性最好。基于数值模拟结果,以主应力方向作为掘进方向,开展了机械采矿工业试验,并将采场进路尺寸扩大至4 m×4 m,发现在机械采矿较小的作业扰动下,进路采场稳定性良好。