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关键词： 静态引射器   天然气开采   数值模拟   参数优化  

摘要： 天然气是一种绿色清洁能源,在工业发展过程中十分重要。新开采的天然气井有压力高、耗散快的特点,如何实现利用高压压力井引射低压压力井的天然气至关重要。基于某地区天然气井的压力井特点,设计具有最高引射效率的静态引射器,并使用CFD方法模拟引射器内部流动状态。改变引射器的几个关键结构尺寸,即喉部半径r_(1)、喉部出口半径r_(2),混合室半径R,研究适合该工况条件下的最佳引射器结构尺寸。最终得出引射器喉部尺寸为5.41 mm,喉部出口半径为5.65 mm,混合室半径为12.24 mm时,引射器的引射效果最佳,引射效率可达108.68%。试验结果表明,该设备在设计条件下具有良好的性能,偏离设计条件时仍有较高好的引射率,具有一定的抗波动能力。

关键词： 高瓦斯   定向钻孔   数值模拟   瓦斯浓度   瓦斯流向  

摘要： 为了研究覆岩裂隙带内定向钻孔施工参数布设合理性,以晋城市境内某矿井21215工作面为工程背景,基于气体流动控制方程机理并采用COMSOL多物理场仿真软件建立三维数值模型,对4种不同顶板定向钻孔方案的瓦斯治理效果进行了模拟研究,结果表明:方案2能够更好地对采空区内瓦斯进行拦截和分流,对于工作面上隅角位置处高浓度瓦斯积聚的治理效果最优;顶板定向钻孔最合理施工参数为水平间距和垂直间距分别取值为3 m和2 m。现场工业性试验期间在回风巷内间隔为310 m的1、2和3号钻场位置处各施工一组顶板定向钻孔,每组内包含12个定向钻孔,能够持续稳定的实现对于工作面开采期间的瓦斯治理。

关键词： 水闸   三维有限元计算模型   闸室结构  

摘要： 为研究某水闸运行多年后的实际状态,采用ABAQUS分析软件建立了由闸底板、闸墩及桩基础等部分组成的水闸闸室三维有限元计算模型,并对水闸闸室不同工况下的应力及变形进行了计算分析。研究表明:在不同工况荷载作用下,水闸底板和闸墩的应力均小于混凝土设计标准值,中墩变形量大于边墩,但各向位移均小于3cm;桩基础顶水平位移大于两侧边墩,最大值为0.414mm,两项结果均能满足规范及设计要求。本案例分析为确定类似水闸闸室结构的安全分析提供了新的方法。

关键词： 电阻缝焊   电热耦合   数值模拟   铁基非晶涂层  

摘要： 通过电阻缝焊成功在SUS304上制备出铁基非晶涂层,并测量制备过程的温度热循环.基于Comsol采用电-热耦合的有限元方法,重点分析制备过程电流密度及温度场的动态分布及换热机理,对比温度场的试验和模拟结果可知,相同位置模拟与试验的温度热循环曲线误差很小,验证了电-热耦合方法计算电阻缝焊制备制备铁基非晶涂层温度场的可靠性.结果表明,高电流密度区域主要存在于电极轮正下方粉末层底部的某些点位、以电极轮与粉末层接触面左右两端为中心的邻近区域,铁基非晶涂层制备过程的温度场不仅与电流密度分布相关,还受电极轮移动及涂层与附近区域的热交换所影响,使稳定时,在纵向温度几乎没有变化,在x-z截面呈左边高、右边次之、中间低的“凹”字形分布,相对应的热循环曲线则呈“升-降-升”的整体升温趋势.

关键词： 白衣寺塔   变形监测   数值模拟   稳定性  

摘要： 古塔作为中国建筑的典型代表之一,对塔体进行稳定性分析是后续预防性保护的重要措施.以兰州市白衣寺塔为例,运用三维激光扫描技术获取点云数据,查明目前保存现状,采用位移计、摄影测量技术监测塔身整体位移变化、局部裂隙变化,并通过Ansys数值软件模拟白衣寺塔的位移、应力变化,对白衣寺塔进行稳定性分析.研究表明,白衣寺塔目前存在倾斜,东西位移整体向西偏移,南北位移整体向南偏移,倾角为南偏西0.394°,塔底部顶部水平偏移量为0.170 m,整个塔体并未产生应力集中,结构表现为全截面受压,应力值在材料强度允许范围内.正常使用条件下,当塔体倾斜到6.41°时,拉应力达到限值,结构将会发生局部或整体失稳而破坏.

关键词： 大体积混凝土   MATLAB   ANSYS   热学参数  

摘要： 新浇筑大体积混凝土的水化热效应会导致结构内外部温度分布不均匀,结构内外产生应力差异,进而引发施工裂缝问题。采用MATLAB遗传算法与ANSYS二次开发建立温度场反演分析模型,成功反演出关键热学参数,将其应用于某高架桥承台中,结果表明,该方法与实测数据误差小于10%,验证了其有效性。

关键词： 交错垂直开采   围岩稳定性   胶结充填法   无假顶边缘进路  

摘要： 针对下向分层充填采矿相邻分层进路交错垂直开采条件下的进路围岩稳定性问题,建立进路围岩结构受力模型,并分析不同开采条件下充填假顶对进路围岩稳定性影响特征,得到三期进路开采下充填假顶力学状态。利用FLAC3D数值模拟对下分层“三期”进路开采下的进路围岩应力演化特征进行模拟分析。结果表明:在下分层一、二期进路回采充填过程中,两矿体侧帮在推进方向上,水平应力呈驼峰状分布,一期开采过程中,进路两帮垂直位移出现对称的正负值;三期进路回采过程中,未回采进路矿体承载上覆载荷越来越大,危险系数逐渐增加;受采动影响,下分层边缘进路稳定性较差,尤其无假顶边缘进路回采时,岩体稳定性差,危险系数高,回采时需要加强支护。

关键词： 冷却孔   燃烧性能   壁面冷却   数值模拟  

摘要： 为提高燃烧室出口温度分布均匀性并解决火焰筒前端壁面烧蚀问题，本文建立了带有多斜孔发散冷却结构的贫燃预混燃烧室三维模型，基于k-ωSST湍流模型、FGM燃烧模型、离散相模型及DO辐射模型等，模拟研究了冷却孔直径和角度对燃烧室性能及壁面冷却效果的影响规律。结果表明：当冷却孔直径从0.5 mm增大至1.0 mm时，出口温度分布系数从0.068增至0.438，径向温度分布系数从0.06增至0.419，燃烧效率从99.94%降低至99.25%；随着冷却孔直径的增大，燃烧室出口平均温度和燃烧效率不断降低，出口温度场分布逐渐恶化；当冷却孔角度为20°、40°和60°时，火焰筒前端受到高温旋流燃气直接冲击，冷却效果较差，而冷却空气在火焰筒中后段形成了发展光顺、厚度均匀的温度层，冷却效果较好；当冷却孔角度为90°时，垂直布置的冷却孔能够改善火焰筒前端高温旋流燃气冲刷壁面的问题，但火焰筒中后段的壁面冷却效果大幅恶化。研究结果能够为贫燃预混燃烧室发散冷却结构的设计提供一定的参考。

关键词： 热冲压   摩擦因数   数值模拟   双极板  

摘要： 构建了一个高温摩擦实验装置,用于测量厚度仅为0.1 mm的超薄316L不锈钢双极板在5种不同温度下的名义摩擦因数。实验结果表明,在200℃时,超薄不锈钢板的名义摩擦因数为1.05,远高于室温条件下的摩擦因数(0.29)。基于摩擦因数随温度变化的实验结果,建立了双极板热冲压过程的有限元模型,并利用温度相关摩擦因数模拟了0.1 mm厚316L不锈钢双极板在热冲压成形后的微流道厚度分布。结果显示,相比于使用恒定摩擦因数的模型,采用摩擦因数随温度变化的有限元模型可以更准确地预测微流道截面的厚度分布,其预测准确性提高了192%。

关键词： 采动巷道   叠加支承压力   巷道稳定性   数值模拟  

摘要： 为了明确采动过程中侧向-超前支承压力叠加影响下巷道应力环境,以东滩煤矿为工程背景,构建了工作面采动模型,分析了工作面超前区域支承压力与回采距离之间的响应关系。结果表明:不同的推进距离下叠加支承压力影响范围不同,最大可使166 m范围内的围岩支承压力发生变化。巷道围岩在距工作面6~18 m的位置极易出现应力集中,距工作面30~40 m的巷道两帮变形量最大,实体煤侧巷道围岩变形量整体大于沿空侧帮部的变形量。研究成果可为回采巷道超前支护范围优化方面提供科学依据。