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关键词： 换热器   铵盐结晶   正交分析   数值模拟   腐蚀失效  

摘要： 铵盐结晶问题对于加氢装置换热系统的安全生产至关重要，极易导致换热系统堵塞、腐蚀泄漏和非计划停车，对铵盐结晶过程的研究有着重大意义。针对柴油加氢装置高压换热器铵盐腐蚀失效问题展开探究，依据组分浓度确定铵盐结晶温度，编写C++铵盐结晶模型及用户自定义函数(UDF)。通过对换热器等比建模，利用ANSYS Fluent有限元分析软件并嵌入UDF对其多相流场、传热、传质过程进行数值模拟计算，分析腐蚀失效的内在原因。结果表明，NH4Cl结晶分为传热控制和传质控制两种机理，NH4Cl结晶腐蚀的位置与实际腐蚀吻合；通过正交实验分析得到影响铵盐结晶的显著因素，并对显著因素进行独立性分析得到各因素对铵盐结晶的具体影响。研究可为工艺装置操作优化提供了依据。

关键词： 城市洪涝   水动力学模型耦合   数值模拟   三维场景构建   城市洪涝灾害评估  

摘要： 为了更好地评估城市内涝洪水灾害，探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合，提出了一种城市洪涝数值模拟模型，用于定量模拟洪水过程，获得了城市内涝洪水在不同时间点的流速、水深和流量网格数据。在城市地形和建筑实景模型方面，提出了一种三维洪水场景构建方法，弥补了传统二维场景模型仅具有单一水平面高程信息的不足。以随州市张家坂桥渠排水区为研究区，分析了不同重现期暴雨情况下的城市洪涝模拟效果。结果表明，经过实测降雨验证，模型在研究区域内表现出较高的精度；同时，三维洪水场景能够准确反映城市洪涝过程的状态，为评估城市内涝洪水灾害及城市防洪排涝能力建设提供了技术支持。

关键词： 超大跨隧道   连续变断面   双导洞超前   中柱反向扩挖   数值模拟   现场监测  

摘要： 以青岛市胶州湾第二海底隧道正线与匝道并线超大跨连续变截面段为工程依托，在保证浅埋超大跨连续变断面隧道的开挖施工稳定性的前提下，提出了一种在限定条件下渐变大断面隧道“双导洞超前+中柱反向扩挖”的施工方法，结合有限元分析和现场监测数据，验证了施工方法的合理性和有效性。研究结果表明：在保持原设计的开挖分部的基础上，采用“双导洞超前+中柱反向扩挖”的施工方法，可以极大地提升施工效率，且隧道支护结构的变形和受力在允许范围之内，隧道结构安全稳定。数值模拟分析表明，中导洞反向扩挖会导致仰拱隆起迅速增大，隧道边墙位置容易发生应力集中，尤其是在大跨段。在横向扩挖过程中，下台阶的扩挖会使扩挖临时支撑门架受力快速增大，钢梁衔接位置容易发生应力集中。现场进行横向扩挖施工时，拱顶沉降和净空收敛稳定值均约为9 mm，初支与围岩接触压力最大约为70 kPa，经验算衬砌最大轴向应力为0.354 MPa，围岩变形及支护受力均满足规范要求。“双导洞超前+中柱反向扩挖”施工方法已经成功应用于青岛胶州湾第二海底隧道进口浅埋超大跨渐变断面段，可为后续的分岔隧道并线形成的连续变断面隧道施工提供借鉴和参考。

关键词： 隧道工程   山区   断层破碎带   数值模拟  

摘要： 为探究山区深埋公路隧道穿越断层破碎带围岩应力应变状态及支护结构作用效果，以莲峰山隧道工程为研究背景，基于ABAQUS大型有限元数值计算程序，建立深埋隧道穿越断层破碎带施工力学计算模型，对隧道开挖衬砌后结构应力状态、山体水平和竖向沉降变化规律进行研究。结果表明: 隧道开挖时破碎带沉降远大于正常岩体；破碎带处围岩与外围山体应力差较大，且与正常山体交界处应力差较大；隧道开挖导致的沉降影响范围为50 m，双隧道中心处沉降随垂直高度增加而增加；双隧道施工中第二条隧道的开挖会引起第一条隧道应变增大。上述研究成果可为类似山体隧道的安全分析提供理论参考。

关键词： 天然气   泄漏因素   气泡运移   数值模拟  

摘要： 采用VOF模型对水下天然气管道泄漏的微小气泡运移特性进行模拟，研究泄漏孔径、位置和速度等因素对微小气泡运动和聚并等行为的影响。实验结果表明，从上浮高度50 mm处起，上浮高度与时间曲线增幅呈逐渐变缓趋势，上浮过程中，上浮高度增大，气泡的运动速度增大，气泡所在位置处的压力与出口处的压力差随上浮高度的增加而减小，直径4 mm和5 mm气泡上浮时间相差较小，直径5 mm的大气泡会产生剧烈形变。泄漏位置直线距离增大，两气泡聚并所用时间和聚并时的速度不断增大。泄漏速度变大时，两气泡聚并时间和速度先减小后增大，聚并前单一气泡速度的变化与聚并时速度变化趋势相吻合。

关键词： 冲击荷载   SHPB   FDM-DEM耦合   应变率效应  

摘要： 钙质砂作为岛礁基础设施建设中重要的珊瑚礁岩土材料，常面临飞机起降、波浪流等动力冲击荷载的影响.为了探究钙质砂在中高应变率下的冲击动力学特性，通过开展一维微型霍普金森压杆（SHPB）单颗粒冲击试验，建立有限差分-离散元耦合（FDM-DEM）的数值模型，研究了中高应变率下钙质砂单颗粒宏观冲击特性和微观破碎机理.结果表明，随着应变率从10～3s-1提高到10～4s-1，代表断键开始的相对时间从93%先下降到59%，又上升到78%，裂纹扩展的开始时间先提前后延后；代表相对断键时程的相对时间从7%先上升到63%，又下降到31%，裂纹扩展速度先减缓后加快.此外，当颗粒出现应力峰值时，其破碎程度显著增加；颗粒在破碎前的压缩量增加，表现出一种阻止颗粒进一步破碎的黏滞性.

关键词： 骨料矿山   大块率   孔间延期时间   岩体损伤   数值模拟  

摘要： 骨料矿山台阶爆破的大块率是评价爆破开采效果好坏的一个重要指标。以某凝灰岩骨料矿山为例，首先，基于现场块度分布与数值模拟分析，建立爆破块度与岩体动力损伤关联模型；其次，以该模型为依据，选用9、11、13、15、17、20 ms孔间延时分别开展裂隙岩体台阶爆破数值模拟，以降低爆破大块率为主要目的，兼顾粉矿率控制，获取最佳的孔间延时；最后，采用模拟计算优化所得的孔间延时开展现场爆破试验。研究结果表明：爆破块度尺寸与数值模型损伤值之间存在指数函数关系；在上述延期时间中，随着孔间延期时间降低，爆破大块率逐渐减小，粉矿率逐渐增大，当孔间延期时间为15 ms时，爆破效果最佳；矿山现场应用结果表明，当矿山孔间延期时间调整为15 ms后，爆破大块率降低了13.73个百分点，粉矿率增加了0.73个百分点，平均破碎尺寸相应减小。

关键词： 地形演变   伶仃洋   数值模拟   淤积   冲刷   水沙运动  

摘要： 【目的】更充分认识珠江口伶仃洋地区近些年的水沙环境演变特点及趋势，为港口航道的规划提供技术支持。【方法】本文基于Delft3D建立了珠江口伶仃洋地区的二维水动力模型，模拟了2007年7月珠江口伶仃洋地区的水沙动力过程，结果与实测数据吻合较好。采用2007年和2021年实测地形数据对珠江口伶仃洋地区水沙动力和地貌演变过程进行模拟，对比分析了不同年份下的水沙运动及冲淤演变特性。【结果】2007至2021年期间，该区域的含沙量、流速、流向及冲淤演变特性均发生明显变化，大潮涨急落急时，流速最大增幅0.35m/s，最大降幅0.3m/s，流向最大偏转38°，含沙量变化分布与流速变化分布基本一致，且含沙量最大减幅约0.1kg/m3，内伶仃岛北部区域平均淤积厚度为0.03m。【结论】期间，内伶仃岛北部主要为泥沙淤积，东西两槽部分区域则由冲刷转为淤积态势。中滩、东滩将分别向东、西方向持续扩展，内伶仃岛北部采砂坑区域将持续淤积，逐渐变浅。

关键词： 尾矿坝稳定性   季节性冻土   尾矿砂水热耦合特性   数值模拟  

摘要： 季冻区尾矿坝堆积过程中受外界温度影响易在库内形成季节性冻土层，显著影响尾矿库坝渗流特性及稳定状态。为研究库内冻土赋存和消融过程对尾矿坝稳定性的影响，以东北地区某尾矿库为研究对象，采用钻探、井温测试、室内三轴剪切试验等方法查明了库区内部的初始温度分布及尾矿土样力学参数规律，并基于尾矿砂力水热耦合特性，提出了一种适用于高寒季冻区尾矿坝稳定性的分析方法。研究结果表明：尾矿土样的黏聚力、内摩擦角和含水率具有较为明显的负相关关系；冻土消融作用容易诱发尾矿坝失稳破坏，整个融化期间，坝体稳定性下降幅度约为11.8%。此外，外界温度对尾矿坝的影响主要发生在坝体中上层，随着深度的增加坝体内温度变化幅度减小；当遇到极端天气，库区可能存在多层冻土层的情况，易导致尾矿库浸润线抬升，从而降低坝体稳定性。通过采取破冰作业破坏冻土完整性，可加快冻土消融速率以确保尾矿坝体稳定性。研究成果可为寒区尾矿库内冻土演化及其对坝体稳定性影响分析提供理论依据，也可对其他类似工程研究提供了参考借鉴。