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关键词： CO_(2)地质封存   页岩气   人工裂缝   数值模拟   CO_(2)-ESGR  

摘要： 目的页岩储层中的裂缝系统对CH_(4)产量和CO_(2)封存量有着重要的影响,不同的储层地质特征有其对应的最优压裂方案。对鄂尔多斯盆地延长组页岩储层人工裂缝参数对CO_(2)封存和CH_(4)开采的影响进行分析。方法基于鄂尔多斯盆地延长组页岩储层地质条件建立了页岩基质-裂缝双孔双渗均质模型,分析CO_(2)增强页岩气开采技术(CO_(2)-ESGR)中人工裂缝半长、裂缝宽度、裂缝高度、裂缝间距和裂缝数量对CO_(2)封存量和CH_(4)产量的影响。结果CO_(2)封存量和CH_(4)产量与裂缝半长、裂缝宽度和裂缝高度呈正相关,其中裂缝宽度的影响最大,从5 mm增加到25 mm时,最多可使CO_(2)封存量和CH_(4)产量分别增加112.69%和87.11%。裂缝间距和裂缝数量增加可提高CO_(2)封存量和CH_(4)产量,但水平井长度相同时裂缝数量增加对CO_(2)封存量和CH_(4)产量的影响幅度远大于裂缝间距,当裂缝数量从2条增加到6条,最多可使CO_(2)封存量和CH_(4)产量分别增加151.92%和137.81%。结论在开发过程中,合理增加人工裂缝的半长、高度、宽度和数量,可以实现高效CO_(2)封存和CH_(4)开采。

关键词： 高炉喷吹   兰炭   回旋区燃烧   粒度分布   数值模拟  

摘要： 为了探究喷吹煤粉配加兰炭后回旋区燃烧特性的变化,构建了同时考虑粒径分布和燃料成分差异的数值模型,对温度场、组分浓度场、颗粒轨迹及燃尽率进行分析。研究表明,配加兰炭后,由于挥发分含量降低、平均粒径增大,导致着火位置延后、燃尽率略有降低。配加不同兰炭后对比发现,燃料平均粒度较大但其粒径分散性好,50μm以下颗粒占比大时,整体燃尽率反而较高。随着燃料粒径的增大,预热阶段升温变慢,燃烧阶段比表面积变小,轨迹分散性变差,颗粒聚集处氧气相对匮乏等因素共同导致燃尽率降低,且在50~75μm处急剧下降。通过燃料优选与配加,提高整体挥发分含量,增加50μm以下小粒径颗粒占比,是未来喷吹燃料优化的一个方向。

关键词： 数值模拟   切顶高度   切顶角度   坚硬顶板  

摘要： 为了解决坚硬顶板难垮难落的问题,利用数值模拟软件对不同切顶高度及不同切顶角度下的切顶效果进行分析,通过对不同切顶高度及不同切顶角度下巷道应力及巷道顶板下沉量进行分析,确定出最佳的切顶高度为11 m,最佳切顶角度为10°。对最佳切顶角度及切顶高度下卸压效果进行分析,发现经过切顶后煤柱和巷道顶板的应力减小了很多,巷道处于低应力环境,利于巷道稳定性控制。

关键词： 印刷电路板式换热器   熔盐   流动换热特性   数值模拟  

摘要： 印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)换热效率高,结构紧凑,可作为小型模块化熔盐堆热量传输的关键设备,对其流动换热特性的研究具有重要意义。采用数值模拟方法,以翼型通道的熔盐(FNaBe)-氦气换热器为研究对象,通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟计算对其熔盐侧的传热特性和阻力特性进行对比分析,分别得到不同温度、翅片类型和不同节距结构下的熔盐(FNaBe)-氦气换热器的流动换热特性,并与传统直通道结构对比进行综合评估。研究结果表明,数值模拟的计算结果与实验结果对比符合较好,翼型翅片流道结构相较于直通道结构能够强化传热、降低阻力,其中节距为8 mm的NACA0025翼型翅片流道结构的流动传热特性最好。本研究建立的数值模拟方法能够用于印刷电路板式换热器的流动传热特性的预测,拟合出节距为8 mm的NACA0025翼型翅片结构的经验关联式,为后续换热器的设计提供理论基础。

关键词： 高压差动力降水击密法   单点夯击   吹填地基   数值模拟  

摘要： 高压差动力降水击密法是一种结合真空降水与动力固结技术的新型快速动力排水固结法。本文采用FLAC3D6.0进行数值模拟分析,对单点夯击下高压差动力降水击密法处理吹填路基的沉降特性及夯击效果进行研究,进而揭示高压差动力降水击密法的加固机理。研究结果表明:根据孔隙压力影响范围判断强夯有效加固深度具有一定可行性;随着夯击次数的增加,最大竖向动应力峰值增大,超孔隙水压峰值逐渐降低,夯沉最终位移逐渐增大,但增大幅度逐渐减小。研究结果对现场施工效果具有参考价值。

关键词： 圆柱绕流   旋转   近壁圆柱   升阻力   涡层分离  

摘要： [目的]为探讨近壁旋转圆柱尾流及流体力特性,对典型间隙比下旋转圆柱绕流进行研究。[方法]对雷诺数Re=200下3种典型间隙比(G/D=0.2,0.8,1.4)的旋转圆柱绕流展开数值模拟,对比不同间隙比和转速比下的圆柱尾流及流体力特性。[结果]结果显示:当G/D=0.2时,圆柱表面脱涡会受到显著抑制,圆柱表面升阻力无波动;当G/D=0.8和1.4且转速比较低时,会发生“尾流涡”脱落现象,其结构与2S模式相似,升阻力系数呈正弦周期性波动,振幅较小;当正旋转速较大时,圆柱表面无漩涡脱落,形成稳定的D模式尾流(随转速比增大由D+模式变为D-模式),“尾流涡层”与“壁面涡层”发生分离,“壁面涡”呈现多周期性脱落现象,升阻力系数呈多周期波动,振幅显著增大;当反旋转速较大时,圆柱表面被一层正涡量的涡层包裹,漩涡脱落受到显著抑制,升阻力无波动。[结论]所得结论可为高效流动控制技术发展提供参考。

关键词： 超大断面   异型隧道   工法优选   台阶法   数值模拟  

摘要： 为保证超大断面异型隧道的施工安全,依托某超大断面异型隧道建设工程,利用FLAC3D软件对超大断面异型隧道采用四台阶九步法、三台阶七步法、三台阶五步法的位移、应力、安全系数进行了研究。研究结果表明:(1)四台阶九步法所引起的拱顶沉降与收敛值均最小,分别为3.563 mm、0.765 mm、1.715 mm、2.785 mm、2.060 mm,位移控制效果最佳且满足工程规定值;三台阶七步法次之,而三台阶五步法各项收敛值均最大;(2)四台阶九步法最大主应力和最小主应力均小于其他两种工况应力值,且应力分布较为均匀;(3)四台阶九步法最小安全系数最大,为3.98,满足规范要求;推荐该工程使用四台阶九步法进行施工。研究成果可为类似异型隧道施工工法选取提供参考。

关键词： 半煤岩巷   巷道支护   破坏机理   数值模拟  

摘要： 为探究深井半煤岩巷的破坏机理,验证支护参数的合理性,以山脚树煤矿211011回风巷为背景,研究了深井半煤岩巷道的破坏机理,结合工程实况对支护参数进行了验证。研究结果表明,深井半煤岩巷的破坏往往从煤层处开始向着岩层发展,巷道受应力作用煤层部分先破坏,岩层部分后破坏;在深井半煤岩巷支护时,需要提高煤层处的支护强度来保障巷道围岩稳定。现场矿压观测结果表明,本次支护参数合理可行,可有效保证工作面安全生产。

关键词： 公路隧道   多孔隧道   小净距   层次分析法   数值模拟  

摘要： 为解决平行多孔小净距隧道不同孔道数量施工方案比选的问题,针对隧道施工存在多种影响因素,采用层次分析法建立平行多孔小净距隧道施工评价体系,计算各影响因素权重值,并结合有限元软件数值模拟计算结果,对比分析平行多孔小净距隧道不同孔道施工方案。研究表明,在同一隧道的不同孔道数量施工方案影响因素排序中,位移控制为主要影响因素,所占权重为0.103 8;后续依次为爆破震动、运营维护因素、建设成本、断面尺寸、支护措施,计算权重依次分别为0.070 5、0.065 4、0.029 2、0.016 3、0.011 4。有限元计算结果表明,各观测点位的最终位移值,随围岩等级增大而增加;在同一围岩等级下,两孔隧道拱顶沉降、仰拱隆起值大于四孔隧道,两孔隧道左右边墙位移值小于四孔隧道。

关键词： 公路隧道   水库蓄水   止水帷幕   渗流   数值模拟  

摘要： 为研究复杂地质条件下水库蓄水对既有隧道稳定性的影响,以潮惠高速公路某区段隧道为依托,采用有限元数值模拟方法,对比分析了无优化措施与施加止水帷幕措施的情况下,水库蓄水对既有隧道结构及渗流的影响。结果表明:采用加固措施下,水库蓄水后隧道个别部位不能满足规范设计要求,地下水渗流对隧道产生影响较大,需采取必要的加固防护措施;在采用止水帷幕及趾板加固的优化措施后,隧道拱顶位移、轴力、弯矩较前者相比分别降低18.40%、31.52%、29.80%,降幅明显,同时孔隙水压力及渗流流量显著减小,较前者相比分别降低约40%与20%。