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关键词： 管棚   预加固   直墙拱型   引水隧洞   数值模拟  

摘要： 为明确管棚预加固工法在直墙拱型引水隧洞洞口段的加固效果,建立管棚预加固三维有限元模型,研究管棚在直墙拱型引水隧洞开挖过程中全过程力学演变。研究结果表明:管棚沉降总体上呈凹槽形分布,在掌子面附近,管棚沉降值达到最大;管棚起始端始终具有较大的弯矩值,掌子面附近的弯矩变化比较明显,管棚的梁效应作用位置随掌子面的推进而变化;管棚超前支护能显著减小隧道开挖引起围岩的扰动范围和扰动程度,限制隧道周边位移。

关键词： 煤层注水   粉尘防治   采动应力   全应力-应变   孔隙率   数值模拟  

摘要： 煤岩体内孔裂隙的发育状况对注水渗流的影响占主要因素,随着工作面的推进,采动应力会造成煤层孔裂隙结构的改变。为探究采动过程中煤岩孔裂隙的变化规律,在三轴压缩实验的基础上,利用体积变形表征煤岩孔隙体积变化随应力加载的演化过程,应用Fluent自定义函数(UDF)对孔隙体积随加载时间的变化关系进行编程,以开采时间及注水时间为轴,数值模拟分析采动应力对煤层注水渗流场的影响作用;对比不同应力加载阶段相同时间增量的煤体内钻孔附近渗流场的渗透压力、渗流速度及注水量的变化。结果表明:在相同时间增量条件下,压密阶段、体积膨胀阶段、变形破坏阶段煤体内钻孔周围水压与含水量依次增加,注水润湿范围逐渐增大;采动应力对注水渗流具有重要的影响。

关键词： 川南地区   砖混结构   震害特征   易损性矩阵   经验分析   数值模拟  

摘要： 以川南地区为研究区,并以在建造方式上具有明显当地地域特征的砖混结构房屋为研究对象,结合砖混结构房屋建造特点及川南历史地震(如长宁6.0级地震)震害调查结果等,分析砖混结构房屋典型震害特征,统计其在不同烈度下不同破坏等级的比例,采用经验分析法得到初步的易损性矩阵。在此基础上,针对因样本局限性造成的结构在高烈度下破坏比例不全,使实际易损性矩阵缺失的问题,通过插值法,推算高烈度下的破坏比例,补全经验易损性矩阵,拟合出易损性曲线,建立以震害统计为主、数值模拟为辅的砖混结构易损性分析模型;并基于平均震害指数对比分析,对易损性分析的可靠性进行检验。结果表明,构建的易损性矩阵能客观反映川南地区砖混结构房屋的抗震能力,对开展震害预测、灾害损失评估及震害风险评估等工作具有实际应用价值。

关键词： 金属有机化学气相沉积   砷化镓   数值模拟   气体分配  

摘要： 介绍了适用于光伏行业砷化镓(GaAs)薄膜电池制备所需的大尺寸方形载板金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应腔的多级分气系统,以及该反应腔结构设计过程中的核心参数:喷淋盘孔尺寸、载板与喷淋盘间距(简称“腔室间距”)。基于自研的容量为36×4寸的MOCVD反应腔模型,应用计算流体力学(CFD)方法,同时考虑GaAs沉积过程中的气相反应和表面反应,对不同孔参数和腔室间距时的气流分配和薄膜化学气相沉积过程进行了数值模拟。考察了跨孔压差与气流量分配均匀性的关系,以及腔室间距对反应区气体流动以及GaAs薄膜沉积的影响。结果表明:初级“蜘蛛”形分气盘将主进气口分配成64个子进气口后的分气均匀性较好,质量流量值波动幅度仅为0.22%;增加喷淋盘孔深度可缓慢且线性提高孔压差,而缩小孔径对于压差的增加非常迅速;增加喷淋盘孔压差可提高次级分气均匀性,但提升效果趋缓;大腔室间距下的沉积速率低,且均匀性差;随着腔室间距缩小,沉积速率持续增加的同时,沉积均匀性先变好,后逐渐由于气流震荡而变差。

关键词： 频散与衰减   孔裂隙介质   数值模拟   岩石物理   流体流动  

摘要： 饱含流体孔隙裂隙储层介质的弹性参数频变特性常应用于地震勘探和储层评价中。针对传统有效介质理论不准确及计算精度不高的问题,该研究推导了适用于孔隙弹性储层的Biot固结方程;为了研究模型介质渗透率、流体类型和黏度等参数对频变弹性参数的影响机理,开发了相应的有限元数值模拟流程,用于计算由波致流引起的地震波速度频散及衰减。模拟结果表明:1)与现有岩石物理理论模型对比,该数值模拟方法在宽频段模拟一维/二维孔隙裂隙介质的适用性更好;2)渗透率、流体黏度以及流体饱和模式作为岩心重要的物性表征,显著影响地震波弹性响应,渗透率增大,特征频率右移;黏度增大,特征频率左移;水包气模型相对于油包气模型衰减峰值较大,特征频率略高。综上所述,该研究为深入理解地震波在孔裂隙储层中的传播特性提供了准确的预测方法,有助于揭示储层的非均质性和孔隙结构,提高勘探精度和储层评价的可靠性,对储层预测与流体识别的岩石物理解释具有重要的指导意义。

关键词： 半户内变电站   通风散热   数值模拟   优化研究  

摘要： 为进行半户内变电站通风散热的优化研究,以中山市某110 kV变电站为计算模型,在此基础上提出2种优化方法,降低主变四周墙体高度和提高主变正面墙体距主变距离,由此得到5种工况,通过ANSYS软件对这5种工况进行数值模拟研究,对比分析不同工况下主变压器室内的温度分布和气流速度分布,得到了如下结论:在所假设的模拟条件下,变电站在变压器100%负荷下运行时,主变上方的最高温度为332 K,因此变压器能安全运行,油温不会报警;5种工况下主变正上方空气的平均温度分别为:原始工况315.35 K、工况一314.27 K、工况二313.39 K、工况三314.94 K、工况四314.35 K。由此可知,通过降低主变四周墙体的高度和提高主变正面墙体与变压器的距离,可以改善半户内变电站的通风散热效果。

关键词： 物理光学   传输特性   数值模拟   偏振奇点  

摘要： 为了研究基于分数涡旋光束的偏振奇点在自由空间的动态传输特性,采用数值模拟的方法,进行了理论分析和数据仿真,得到基于分数圆艾里涡旋光束的偏振奇点在自由空间传输时拓扑结构的演变。结果表明,无论在初始平面内是否含有圆偏振奇点,基于分数圆艾里涡旋光束的偏振奇点的自聚焦特性都会在传播过程中影响光场的拓扑结构,使得光场在传输之初并不包含圆偏振奇异点,但是在经过其自聚焦距离传输之后,光场中将会出现若干个圆偏振奇点;与基于整数圆艾里涡旋光束的偏振奇点相比,两者均具有奇异拓扑结构的自恢复特性,而基于分数的涡旋光束会给恢复后的光场中带来更多的圆偏振奇点。该工作将加深对偏振奇点传输特性的理解,为其应用提供理论基础,并拓宽圆艾里光束的应用范围。

关键词： CO_(2)封存   盖层完整性   突破压力   毛细压力  

摘要： CO_(2)地质注入与封存是减少大气温室气体排放的重要手段之一。为评估盖层完整性,必须确定不同条件下CO_(2)突破盖层的压力。基于气水两相渗流理论,建立岩心尺度模型,研究不同含水饱和度对CO_(2)突破盖层压力的影响。方法上,采用有限元软件,通过设置插值函数,模拟不同含水饱和度条件下岩心中CO_(2)驱替水的过程。结果表明,随着含水饱和度的增加,CO_(2)突破压力不断增长,两者之间建立了拟合指数方程。同时,岩心内部毛细压力随着CO_(2)注入过程而逐渐降低。研究认为含水饱和度是影响CO_(2)突破压力的关键因素,并对毛细压力的变化进行了微观机理分析,对实际工程实践提供了理论支持。

关键词： 石英纤维毡   结构参数   隔热性能   力学性能   数值模拟  

摘要： 为开发具有良好防隔热和力学性能的高性能石英纤维毡,基于传热数学方程,预测了石英纤维毡的厚度对其隔热性能的影响规律;为提高纤维毡的力学性能,探究了在纤维毡中添加不同层数的石英纤维布对其力学性能的影响规律;此外还探讨了针刺密度对石英纤维毡隔热性能和力学性能的影响。结果表明:石英纤维毡传热模型与实验吻合度可达94.8%;石英纤维毡厚度提升2 mm,其隔热性能提高20℃左右;添加石英纤维布可以显著提高纤维毡断裂强力和撕破强力;针刺密度可以提升纤维毡力学性能,但针刺密度过大会破坏纤维毡结构,使其力学性能下降。

关键词： 引信火工品   小口径弹药   力学响应   数值模拟   轴向过载   离心过载  

摘要： 为探究轴向过载和由高转速引起的离心过载耦合作用下小口径弹药引信火工品装药的力学响应,采用ANSYS软件对实际发射情况和简化情况下药剂最大等效应力和最大静水压力的变化进行了数值模拟研究。结果表明,采用静态等效方法分析时,离心过载对药剂最大等效应力影响很小,基本可以忽略不计,但其对最大静水压力有一定影响;当药剂处于弹性变形阶段时,其最大等效应力基本由最大轴向过载决定,而由高转速产生的离心过载和轴向过载曲线周期对最大等效应力的影响很小;最大等效应力、最大静水压力均与最大轴向过载呈明显的线性关系。