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关键词： 空气质量数值模拟   数据挖掘   优化   时间复杂度  

摘要： 近年来,数据挖掘技术被广泛用于优化空气质量数值模拟,以提升模拟精度和效率,但所用方法及其应用效果还有待梳理。因此,本文分类归纳了数据挖掘技术在优化空气质量数值模拟中的主要应用方式、优化效果和计算效率。结果表明:①此类研究根据应用环节分为三类。第一类是模拟结果优化法,对空气质量数值模拟的输出结果进行数据挖掘分析,从而优化预测结果;第二类是模拟过程优化法,利用数据挖掘技术对空气质量数值模拟过程中的输入参数、偏微分方程求解等进行优化;第三类是数据挖掘模型训练法,以数据挖掘技术替代空气质量数值模拟过程,直接预测空气质量。②数据挖掘技术有效提升了数值模型的预测效果和运行效率,尤其模拟结果优化法中的机器学习方法可实现PM_(2.5)、O_(3)预测浓度的RMSE分别降低65%~83%、24%~74%。③尽管数值模型时间复杂度为线性阶,优于数据挖掘,但数值模型的数据预处理量大,且需要计算比研究区域范围更大的嵌套模拟区域,而数据挖掘在矩阵计算、硬件加速方面更有优势,因此数值模型的实际计算开销可能高于数据挖掘。未来数据挖掘技术在空气质量预测模拟中的应用前景广阔,包括集成应用空气质量数值模拟和数据挖掘技术,支撑大气污染防控和决策;此外,还将引入可解释性人工智能技术,解释分析模型预测结果。

关键词： 桥梁工程   曲线钢箱梁   顶推施工   有限元分析  

摘要： 文章以苏州工业园区珠泾路跨沪宁高速主桥步履式顶推施工为背景,通过Midas Civil有限元软件对钢箱梁的顶推施工进行结构整体受力分析,按照墩动梁不动的思路,采用空间梁单元建立钢箱梁顶推施工模型,对每个行程下顶推墩支反力、顶推支架稳定性、钢箱梁应力、导梁应力等参数的变化规律进行分析计算,结果表明,钢箱梁、导梁及顶推墩等结构满足要求,同时需要重点关注特定工况下的结构受力状况。

关键词： 复杂破碎矿体   岩体质量分级   数值模拟   采矿   应力   塑性区  

摘要： 复杂破碎矿体难以实现安全高效回采,其采矿方法的选择仍是当今采矿技术的难题。本文以某铁矿复杂破碎采场为背景,进行采场结构参数数值模拟及提产布局协同技术研究。首先进行岩体结构面调查分析和岩石试件点荷载强度测试,进行岩体稳定性分级;其次在岩体质量分级的基础上,基于Mathew稳定图表法,在综合考虑采准工程和采场顶板与侧帮稳定性的基础上,获得采场允许暴露的结构参数:当宽度为10~18 m时,采场最大允许暴露长度为30~60 m;当采场高度小于30 m时,采场最大允许暴露长度为30~50 m;当高度大于30 m时,采场最大允许暴露长度为45~60 m。在此基础上,提出25种不同开采方案,采用FLAC3D对采场结构参数进行数值模拟优化,通过采场顶板和侧帮位移、应力、塑性区对比分析等,结合开采实际,提出在南部地质条件相对较好区域推行预控顶大直径深孔采矿法,较为破碎的北部区域采用预控顶中深孔落矿分段凿岩采矿法,并不断进行提产布局及排产优化,顺利实现设计产能。

关键词： 压气机   进气畸变   快速评估   体积力模型   耦合作用   气动性能  

摘要： 为快速评估进气畸变对压气机气动性能的影响,发展了一种基于体积力模型的进气畸变三维数值模拟方法。首先研究了体积力源项的建模理论和方法,并将该模型嵌入商业软件CFX中对Darmstadt单级跨声压气机在均匀进气条件下进行了计算及验证。进一步利用该方法对压气机在180°总温、总压畸变条件下的特性及流场进行了数值模拟,结果表明:该方法能再现进气畸变对压气机特性的影响,同时压气机内部畸变流场强三维特征与URANS(全环非定常)结果基本保持一致;在总温和总压畸变条件下,压气机与上游畸变流场的耦合作用趋势相反。相比URANS计算,该方法对计算资源的消耗能降低5个数量级,并能有效捕捉畸变流场在压气机内部的传递特征。

关键词： 安全卫生工程技术   旋风滤布除尘器   压力损失   除尘效率   数值模拟  

摘要： 为了解决传统旋风除尘器对颗粒捕集效率差、袋式除尘器使用寿命短等问题,将传统旋风除尘与滤布除尘有效结合,形成一种优势互补的一体式旋风滤布除尘装置。采用数值模拟和试验相结合的方法,探究在不同出口压力的条件下,旋风滤布除尘器的除尘效率及压力损失情况。利用Fluent软件对旋风滤布除尘器的除尘性能进行模拟,模拟采用雷诺应力模型(Reynolds Stress Model, RSM)和多相流模型(Discrete Phase Model, DPM)。通过搭建试验平台,测试除尘装置的除尘性能,验证数值模拟的可靠性与正确性。结果表明:旋风滤布除尘器的除尘效率相对于旋风除尘有明显的提高,旋风滤布除尘器的除尘效率与出口负压呈正相关,旋风滤布除尘总效率随出口负压的增加而逐渐增加,且旋风滤布除尘器除尘效率的最小值都高于旋风除尘部分除尘效率的最大值;旋风滤布除尘器的压力损失随出口负压的增加而线性增大,压力损失增大使得除尘器损耗的功率也增多,且压力损失的上升速度快于除尘效率的提升速度;在旋风滤布除尘器中,负压增大后,旋风除尘捕获大粒径颗粒,逃逸到滤布部分的颗粒粒径都较小,降低了滤布被大颗粒划破的风险,提高了滤袋的使用寿命。

关键词： 土壤含水率   草甘膦   高效氟吡甲禾灵   土壤残留   HYDRUS模型   数值模拟  

摘要： 为掌握不同施用量的除草剂在土壤中的残留情况,通过开展田间试验,结合HYDRUS模型对河套灌区葵花田土壤含水率、草甘膦和高效氟吡甲禾灵的运移过程进行模拟,探究不同施用量的草甘膦和高效氟吡甲禾灵在土壤中的运移规律。结果表明:不同施用量处理的草甘膦和高效氟吡甲禾灵主要分布在0~5 cm和5~10 cm土层,0~5 cm土层的残留量较多;施药后7 d, 0~5 cm土层草甘膦和高效氟吡甲禾灵的残留量分别减少71.0%~75.8%和94.7%~94.9%,5~10 cm土层草甘膦和高效氟吡甲禾灵的残留量分别减少48.0%~50.0%和86.2%~89.9%;施药后21 d,土壤和地下水中均未检测到草甘膦和高效氟吡甲禾灵。由HYDRUS模型模拟结果可知,土壤含水率、草甘膦和高效氟吡甲禾灵残留量的模拟值与田间实测值吻合度较高,该模型能够用于模拟葵花田土壤水分分布特征和除草剂的运移规律。

关键词： 弱胶结软岩:破坏机制   联合支护   数值模拟  

摘要： 深部软岩巷道常处于“三高一扰动”复杂环境中,其巷道围岩变形一直是支护难题。针对永定庄矿8203工作面顺槽大变形问题,采用理论分析、数值模拟以及现场试验等方法,研究工作面软岩巷道变形破坏机理以及相适应的围岩稳定控制方案;借助FLAC3D数值模拟研究判断锚杆长度、支护密度、反底拱喷层厚度等参数对巷道变形的影响,分析围岩位移、应力变化规律,提出“高预应力锚杆+注浆锚索+反底拱”的联合支护技术方案,并对围岩移近量进行动态监测。结果表明,巷道顶板变形量60 mm,两帮变形量90 mm,底鼓量仅30 mm,试验方案有效维护了巷道的稳定性,工程效果良好。

关键词： 涡轮叶片   掺混损失   数值模拟   吹风比   孔排位置  

摘要： 本文整理了近几年涡轮叶片气膜冷却掺混损失模型的发展历程和趋势,通过数值模拟的方法研究了吹风比以及孔排位置对于燃气涡轮高负荷叶片冷却掺混损失的影响,分析各部分气动损失的变化规律,结果表明,气膜冷却引起的掺混损失随吹风比迅速增加,前缘区域更为明显,高吹风比时不可忽略;吸力面的掺混损失要整体高于压力面,且越靠近前缘位置气膜冷却造成的损失就越大,为后续各个影响因素的整合,损失模型的深入研究提供了数据支持。

关键词： 毛细管作用   硫酸根甲烷界面   甲烷通量   水合物发育顶界   数值模拟  

摘要： 【目的】海洋沉积物孔隙内部的毛细管作用可以升高水合物—水二相甲烷的溶解度,影响天然气水合物的分布。确定毛细管作用对水合物发育顶界的影响,可以为水合物的成藏演化研究及水合物勘察提供理论支撑。【方法】考虑毛细管作用,根据甲烷的质量守恒,建立了基于海底沉积物孔隙水硫酸根浓度计算水合物发育顶界深度的模型,利用数值模拟方法研究布莱克海台ODP994站位沉积物孔隙毛细管作用影响下的甲烷浓度分布和水合物发育顶界。【结果与结论】模拟计算显示考虑实际孔径计算的ODP994站位水合物发育顶界为194 m,与实际的水合物发育顶界深度一致。毛细管作用可以增大水合物—水二相甲烷溶解度,使生成水合物所需甲烷浓度升高。毛细管作用升高流体溶解的甲烷浓度,有利于甲烷运移到更浅的深度,可以使水合物发育顶界更浅。水合物顶界附近的局部的最大孔径沉积层具有更小的水合物-水二相甲烷溶解度,是水合物发育顶界优先发育位置。因此,确定水合物稳定带内的沉积物孔隙特征,是评估天然气水合物顶界的重要基础。

关键词： 流量计量   音速喷嘴   流出系数   Open FOAM   数值模拟  

摘要： 采用Open FOAM数值模拟，并基于中国计量科学研究院的高压p VTt气体流量标准装置实验测量相结合的方法，针对喉径为0.32 mm、1.01 mm、3.20 mm的3支音速喷嘴，在喉部雷诺数4.14×103～8.21×105层流范围内，定量研究了不同气体介质对其流动状态及计量特性的影响。结果表明，氢气和氦气流出系数间的最大偏差达1.14%，氢气和空气流出系数间的偏差在0.45%以内。