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关键词： 对冲锅炉   燃烧器间距   角度偏置   燃烧   数值模拟  

摘要： 对某台600 MW对冲锅炉进行燃烧器布置优化,对三层燃烧器采用改变间距和燃烧器角度偏置方案,采用数值模拟方法研究不同方案下锅炉燃烧特性。数值模拟结果表明:墙侧燃烧器向内偏斜5°后,炉内流场发展更充分,对冲效果更强;中上燃烧器上移过高,燃烧器所在高度炉膛横截面高温区不对称现象明显,这不利于炉膛截面热负荷偏差的控制;当采用燃烧器偏置5°布置后,墙侧燃烧器火焰明显向炉膛内偏斜,向内挤压,使得中间两只燃烧器火焰长度变长,炉内高温区域更加向炉膛中心聚集。不采用燃烧器偏置时,工况2屏式过热器下部炉膛横向截面上高温区域面积占比最小,采用燃烧器偏置后,高温区面积占比大幅增加,不利于屏式过热器结渣现象的控制,并且NO x排放浓度显著提升。

关键词： 太湖   蓝藻水华   微囊藻   水平迁移   风生流   数值模拟  

摘要： 针对影响微囊藻在太湖中水平迁移-聚集-形成水华规律的介观机理尚未揭示的问题，在实测水动力、微囊藻生物量的基础上，建立了考虑风与光共同作用的微囊藻迁移IBM模型。在通过实测数据率定后，对2017年多次发生的水华面积扩大过程进行了模拟。结果表明：风扰动下的微囊藻垂向分布决定了它的水平迁移速度，越接近水面，微囊藻的水平迁移速度越快。太湖受到风生流的主导，微囊藻存在“低风下表层慢速迁移、适宜风下表层快速迁移、中下层始终慢速迁移”的3种水平迁移模式。在这3种水平迁移模式下产生了一种长期的“水平迁移累积”，也就是微囊藻向下风向湖湾漂移的快，从湖湾向外迁移的慢，其差值产生了微囊藻在下风向湖湾部聚集的效应。

关键词： 高阶段开采   数值模拟   采场结构参数   二步骤回采   参数优化   稳定性  

摘要： 目的:针对大冶铁矿随着采深的降低矿石储量逐渐减小的问题,将-450 m中段及-540 m中段进行并段开采是解决深部开采开拓工程量大、投资高的有效途径,充填法高阶段并段开采的可行性和安全性都有待进行探索及研究。为保证大冶铁矿高阶段并段开采安全高效进行,基于工程地质条件和岩体质量分级结果,开展了大冶铁矿采场高阶段并段开采结构参数优化研究。方法:基于Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算方法,引入矿岩质量指标,分析矿山各个巷道开采安全要求和断面尺寸,合理确定相应的采场结构参数,计算得到采场最大允许安全跨度。针对高阶段并段开采扰动对上覆岩层的影响,利用FLAC 3D有限元模拟软件对采场高度为105、120、135 m三种方案分别进行了数值模拟研究,得到了不同开采方案下采场顶底板位移变化值和应力分布规律。结果:当阶段高度不超过120 m时,最大位移出现在顶底板中部且变形较小,出现塑性破坏区较少,能保证矿山安全开采。当采场高度达到135 m时,充填体两侧出现拉应力,采场两侧充填体位移量较大,超过采场稳定性。结论:1)结合“Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算”方法,综合考虑岩体完整性、节理特征、地下水和地应力等因素的影响,确定大冶铁矿高阶段并段开采极限跨度为20 m。2)基于FLAC 3D数值模拟软件,针对三种采场阶段高度一步骤和二步骤回采前后应力场、位移场和塑性区对比分析,确定采场高度不宜超过120 m。意义:研究结果以期为大冶铁矿高阶段并段安全开采合理的采场结构参数优化提供依据,并为国内外同类矿山高阶段开采采场结构参数设计提供参考。

关键词： 隧道工程   四连拱隧道   爆破   动力响应   数值模拟  

摘要： 由于大跨度四连拱隧道具有复杂且特殊的受力结构,爆破荷载作用下的四连拱隧道中隔墙和先行隧道衬砌极易发生损伤甚至产生破坏。以长沙市银星路观音岩四连拱隧道作为实际工程背景,对先行隧道衬砌的爆破振动速度进行实测,通过回归分析,总结先行隧道的振动波传播规律。同时,采用数值模拟的方法,分析了爆破荷载作用下先行隧道中隔墙和衬砌的振速和位移响应。研究表明:在爆破开挖面纵向30 m范围内的中隔墙振动速度较快;中隔墙迎爆侧墙肩的位移值最大,墙顶的位移值次之,背爆侧墙脚的位移值最小;右辅道隧道爆破时,距离右辅道较近的右主线隧道迎爆侧振动速度较快,且主要分布在迎爆侧拱腰处;右主线隧道衬砌迎爆侧拱腰振速峰值约为左主线隧道衬砌迎爆侧拱腰振速峰值的16倍、左辅道隧道衬砌背爆侧拱腰振速峰值的40倍。

关键词： 便携式设备   风载荷   数值模拟  

摘要： 某便携式设备阵面尺寸较大,重量较轻,地面架设方式简单,因此其架设后的稳定性受风载荷影响较大。为了更准确地进行风载荷预报,采用数值模拟方法,用计算流体动力学仿真软件ANSYS CFX对某便携式设备风载荷进行建模仿真,得到了不同风力等级和不同风向角下的风载荷分布以及周围流场特性分布,并与经验公式的计算结果进行比较。该研究可为相似类型设备的风载荷预报提供参考,为结构总体设计提供依据。

关键词： 碳酸盐岩   缝洞型油藏   流固耦合   油水两相流   数值模拟  

摘要： 为提高缝洞型碳酸盐岩油藏采收率,探究其流固耦合下的油水两相流动特性,根据不同介质中的流体流动规律,建立了Stokes-Darcy两相流体流动模型;基于有效应力原理和广义胡克定律,建立了适用于缝洞型碳酸盐岩油藏的油水两相Stokes-Darcy流固耦合数学模型;分别针对有无流固耦合的缝洞型碳酸盐岩油藏,进行了宏观和细观的油水两相流体流动模拟。研究结果表明:油藏有无流固耦合作用,其油水两相流体流动特性在基质区差异较大,在溶洞内差异较小,注水速度对缝洞型碳酸盐岩油藏的油水流动影响较大。

关键词： 开挖   液压伞钻   反井钻机   竖井掘进机   管理措施  

摘要： 竖井开挖是地下工程施工的关键环节,也是水电站建设工期的控制因素之一。施工时通过分析对比合理选择最优施工方案,并通过组织、安全、技术、资源、信息和进度等多个方面加强施工管理,不仅有利于加快施工进度,降低施工强度,改善作业环境,施工安全可靠,提高施工精度和保证施工质量,而且还具有良好的社会效益和经济效益。针对复杂环境下深大竖井施工爆破法和非爆破法的运用与实践进行分析、对比和总结,对竖井施工方法决策提供更多参考和依据。

关键词： 爆破增透   损伤模型   煤体   数值模拟   动力响应  

摘要： 为探究工作面预裂炮孔近区煤体动力损伤及应力传递过程,选用HJC、RHT损伤模型,对单孔装药及双孔爆破工况开展爆破模拟。研究结果表明:单孔爆破下RHT模型的损伤随时间呈近似线性增长,HJC模型的爆破损伤随时间呈二次函数增长;单孔爆破中峰值压力与爆心距呈二次函数;双孔爆破下HJC、RHT模型的爆炸近区压力峰值相差2.27%,但远区峰值压力差值≥8.0 MPa;双孔爆破下RHT模型应力波传播:两孔贯穿-后向外扩展;HJC模型应力波传播:由爆破孔向四周扩展,后作用孔间区域;单孔/双孔爆破中HJC模型能量吸收时间分别为RHT模型的6~10倍,RHT模型可表征煤岩爆破演化。研究成果可为工作面安全高效施工提供参考。

关键词： 数值模拟   粉末压制   离散单元法   多粒子有限元法   力链演化  

摘要： 数值模拟技术已经成为研究粉末压制过程的重要手段。研究人员运用离散单元法(discrete element method,DEM)从细观角度研究粉末颗粒的力学行为,分析力链特性及力链演化过程,揭示细观结构对宏观性质的影响;使用多粒子有限元法(multi-particle finite element method,MPFEM)从颗粒层面对不同粉末的压制变形机理进行研究。本文对离散单元法和多粒子有限元法两种数值模拟方法在粉末压制中的应用及发展进行综述,总结了多粒子有限元法在粉末压制数值模拟中的难点,分析得到在动态载作用下对粉末力链演化规律及颗粒致密机理的研究可作为未来探索方向的展望。

关键词： 厚煤层开采   膏体充填   分层开采   数值模拟   充填体假顶  

摘要： 针对窑街三矿“三下”厚煤层压覆资源的安全开采问题,采用了下行分层膏体充填开采方法,通过构建膏体充填体假顶力学计算模型,得到了其厚度与极限强度关系式。利用尖点突变理论的势函数,推导了充填体假顶总势能,探究了充填假定的稳定性。采用FLAC3D数值计算软件,建立了下行分层膏体充填开采数值计算模型,研究了充填体假顶的移动变形特征。研究结果表明:充填体假顶的极限强度与其厚度呈幂函数负相关。充填体假顶厚度为3.2 m时,其极限强度为4.9 MPa,当充填体假顶厚度大于3.2 m后,其极限强度逐渐稳定于2.9 MPa。充填体假顶的总势能满足失稳判别式Δ≥0,不会发生突变失稳破坏。充填体假顶与下分层充填体的最大主应力均为1~2 MPa,小于其极限承载的抗压强度,且塑性区出现在下分层充填体层位,充填体假顶未发生剪切或拉伸破坏,所受的拉应力稳定于0.65 MPa,远小于充填体的许用拉应力。现场实测表明:下分层充填开采时,充填体假顶下沉量与上、下分层充填体的压缩量累计仅为75 mm。因此,在上分层充填体假顶的基础上开采下分层,充填体假顶能够承受上部围岩所施加的覆岩荷载,保证其自身稳定性,不会发生破断失稳,从而保证窑街三矿“三下”厚煤层压覆资源的安全开采。