多孔介质流-固-热三场全耦合数学模型及数值模拟

给出多孔岩体介质的流–固–热三场全耦合数学模型。假定流体为单相流,固体介质为非沸腾的饱和、热弹性多孔介质,该模型由流体物质守恒方程、力学平衡方程和能量守恒方程这3个相互耦合的方程组成,其中包含了众多耦合项,并定义一系列的本构关系及耦合变量。以FEMLAB工具为基础,将该数学模型转化成为一个统一的偏微分方程组,在人机交互的环境下,实现流–固–热三场全耦合数值求解,一次解出渗流场、位移场和温度场,给出更接近真实物理过程的数值解答,避免松散耦合法求解多场耦合问题带来的误差。利用一个已知解析解和数值解的算例来证明了耦合模型及求解方法的正确性。最后模拟通过井孔向岩体中注入冷水时流–固–热全耦合过程,详细地分析全耦合作用对井壁围岩应力的影响,计算结果表明:流–固–热三场耦合作用对井壁的稳定分析有非常重要的影响。     

水平井注蒸汽非稳态传热与流动分析

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响;同时计算分析湿蒸汽参数沿水平井段变化特点。研究结果表明:新建模型揭示了井筒内蒸汽前沿推进机制;在注汽速度8 t/h、注汽干度0.7时,注汽5 d后井筒内积存原油被驱替;受井筒内蒸汽流量变化和井筒与油藏热交换影响,湿蒸汽比焓(或干度)从水平井跟端到趾端下降较快;随着注汽速度和注汽干度的增大水平井吸汽段长度增加。     

基于火-热-结构耦合的火灾后建筑损伤模拟及应用

提出了基于火-热-结构耦合的火灾事故数值模拟方法。用火灾模拟软件FDS与有限元分析软件ANSYS相结合,对火灾过程进行分析,得到火灾过程的热-温度、热-应力变化情况,并研究火灾后建筑的损伤评估和安全修复。将该方法用于某洗衣店火灾的数值模拟及分析,验证该方法的可行性和实用性。     

热采井井筒热应力耦合分析

本文利用ADINA软件建立了热采井井筒热应力耦合的瞬态分析模型。计算结果表明,最大热应力发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;由于套管材料的膨胀系数大于水泥环的膨胀系数,在注汽过程中水泥环限制了套管的热膨胀,从而在套管外壁也产的较大的热应力。焖井结束后,套管上会积累较高的残余应力。该分析为提出合理的热采井套管损坏预防措施提供了可靠的依据。     

基于热-结构耦合的输电铁塔基础变形特征研究

利用ANSYS有限元分析软件,建立铁塔地基基础的二维有限元模型,研究南方极端低温条件下温度场与结构场耦合作用时输电铁塔基础与地基岩土体的变形特征。模拟结果表明:地表温度为负温时,地基岩土体发生冻胀使塔基有轻微隆起,且随着地表温度的降低,隆起程度有所增加;在基础底部附近出现应力集中现象,最大剪应力出现在右侧塔基的外侧,且呈逐渐增大的趋势;塔基应变较小,而基础附近的土体变形应变较大,随着地表温度的降低,最大应变均出现在基础顶部的右侧;由于塔基的不均衡受力,最大位移出现在右侧塔基的外侧,最小位移出现在左侧塔基的外侧,且随着地表温度的降低,塔基水平方向的位移变化非常明显,可以看到地基变形破坏的潜在滑动面。     

稠油油藏热流耦合“两箱”分析模型及应用研究

在热采过程中存在热、流、固等多场耦合作用,目前的研究方法和分析模型存在一定不足。针对油藏特点,提出油藏热质传递过程的“两箱”分析法,即用于一般分析的“黑箱分析法”和用于精细分析的“白箱分析法”,“黑箱分析法”不涉及油藏多孔介质内部热质传递过程,研究油藏与外界的能量传递过程,以及体系内能量的变化,而“白箱分析法”包括“黑箱分析法”的内容,同时要研究体系内部各部分间的能量转换过程。在此基础上,应用CMG软件进行数值模拟计算和分析,对于热采注汽过程中的蒸汽凝结区域和蒸汽凝结前缘位置,给出分析和判定方法。该研究结果可为深入开展稠油热采注汽过程流体运移特性和提高油气采收率研究提供依据。     

高温岩体地热开发的块裂介质固流热耦合三维数值模拟

在深入论述高温岩体地热开发研究与发展现状的基础上，提出了高温岩体地热开发的块裂介质固流热耦合数学模型及其数值模拟方法，提出了该数学模型详细的求解策略与求解方法，对6000m深的高温岩体地热开发进行了详细的数值分析，揭示了：（1）岩体温度随地热提取降低及其分布变化的规律；（2）岩体中基质岩块内、裂缝内应力随地热提取的降低规律；（3）裂缝宽度随地热提取变化的规律，对高温岩体地热开发决策、技术方案选择提供了理论基础及其方法。     

稠油热采注汽锅炉清灰技术研究与应用

辽河油田是以稠油热采为主的油田,稠油热采所需的高温高压蒸气来源于热采注汽锅炉,对流段是稠油热采注汽锅炉重要组成部分,在对流段中,水将吸收大量的热量,但对流段积灰状况、清灰方式等严重影响锅炉热效率。通过分析稠油热采注汽锅炉清灰技术现状,研究安全高效的清灰方式,可以延长清灰周期、降低排烟温度、提高热采注汽锅炉的热效率、减少燃料用量、降低锅炉单耗,从而达到节能增效的目的。     

高放废物处置库花岗岩热-力耦合模拟研究

根据典型高放废物处置库概念模型,应用FLAC3D有限差分程序模拟计算了数百年内热-力耦合(TM)条件下高放废物地质处置库围岩的温度场、应力场和变形场的变化特征,初步得到在一定废物罐热源强度及衰变函数条件下花岗岩体的热力学特征及处置巷道工程设计的合理间距.模拟结果表明:在-500 m水平建造处置库,按设定的释热强度,处置坑合理间距为8～12 m,废物罐表面温度为130 ℃,处置坑中线岩体最高温度为40 ℃,并保持数百年左右.     

煤层气越流固-气耦合模型及可视化模拟研究

应用煤岩体变形与煤层气（瓦斯）越流相互作用的新观点，研究了双层系统煤层气越流运移的机理。在地球物理场作用下，双层系统煤层气越流实质上是可压缩性气体在各向异性且非均质的孔隙与裂隙双重可变形介质中的渗透与扩散的混合非稳定流动过程。依据这一新认识，建立了双层系统煤层气越流与煤岩弹性变形的固-气耦合数学模型，并应用该耦合模型于邻近层煤层气涌出的可视化数值模拟实例中。经实测结果验证，该固．气耦合模型是符合实际的；同时，应用三维数值场计算机模拟技术，直观地再现了煤层气越流场与煤岩体变形场耦合效应的宏观变化特征，为地下煤层气越流场中邻近层煤层气涌出的预测和控制提供了可行的新方法。     

油田稠油注汽管线保温技术应用

油田稠油生产中,由于注汽管线输送介质温度高、使用量大,导致管线散热损失及其造成的经济损失较大,合理选用经济高效的保温材料及保温结构是减少损失的重要手段。通过对比现有保温技术的使用效果,综合评价其散热损失、长期使用经济效益等,可以准确选择最佳保温技术;并通过对设计、产品、施工、验收等环节的控制,可以确保所采用保温技术长期使用的经济性。     

带裂缝的盾构隧道衬砌力学模型研究

盾构隧道管片裂缝是影响结构性能与安全的主要病害之一,本文提出在盾构隧道梁-弹簧计算模型中,在裂缝位置处添加代表裂缝的弹簧单元来模拟裂缝的作用,并据此建立了带裂缝的盾构隧道衬砌力学模型.以上海长江隧道为工程背景,分析了典型断面发生一条和多条宽O.5mm.深15mm裂缝情况下的结构受力,发现裂缝的产生会一定程度上使附近区域的弯矩卸载,但这种作用只是局部的,对结构稍远处的弯矩影响不大,在局部均布五条裂缝情况下,裂缝截面附近弯矩比正常情况下减少了30%,此时结构已经产生了很大的变形(隧道横向收敛变形从38.6mm增加到43.9mm),故对于裂缝要引起充分重视,避免多条裂缝出现.     

多元线性回归在桥梁应变监测温度效应分析中的应用

应变监测是桥梁结构进行施工监控、运营状况监测及评定试验的主要内容。测量得到的应变通常包含温度效应。温度对于结构的影响非常复杂,各种温度作用对结构的作用机理是不一样的。提出将各种温度作用作为自变量,测点应变作为响应变量,建立多元线性回归模型,分析应变监测的温度效应,掌握温度的作用规律。温度作用根据温度测点计算确定,主要有体系温差、梁日照温差、塔日照温差、索梁温差等,具体视桥型而定。对上海恒丰北路斜拉桥应变监测的温度效应,建立多元线性回归模型进行分析。结果表明,各温度作用与测点应变线性关系显著;模型拟合效果好,物理意义明确,不需要大量样本数据,对温度效应能进行准确预测;用总应变测量值减去拟合得到温度效应值,可有效地将温度效应分离。     

蒸汔喷射式热水供暖应注意解决的几个向题

叙述了通过调研 ,发现蒸汽喷射式热水供暖系统运行过程中需要注意的几个问题 ,并提出了相应的解决措施。     

A Sparse Solution Algorithm with Applications to Building Frames

An exact sparse solution algorithm specially designed for triangular block decomposition by microcomputer is presented. The algorithm is useful in multistory building frame analysis. It requires to store only the nonzero elements of the coupling stiffness between adjacent floors and minimizes unnecessary operations on zero elements. less data are needed to transfer between core and disk and less core memory is required when compared to conventional methods. Computer listing of the subroutines and numerical examples are given. A driver program is also illustrated.     

A Parallel Matrix Class Library in C++ for Computational Mechanics Applications

The object–oriented design and implementation of a matrix class library in C++ for parallel computing is described. The main goal of this library is to support the management of matrix data in a distributed environment and the parallel solution of linear systems of algebraic equations typical of computational mechanics applications. By using the object–oriented paradigm, a clean and consistent interface to the library is provided, and the implementation details are hidden from the user. These features improve the clarity and expressiveness of the client code and consequently ease the task of parallel programming. The library was developed and tested originally using a network of Sun Sparc 10 workstations. Test examples subsequently were run on the Intel Paragon XP/S. In these examples, the portability of the library among different distributed environments was demonstrated, and some preliminary performance studies of the library were carried out. Finally, the utilization of the class library in parallel finite–element computations is discussed. It is shown that the present library greatly simplifies the implementation of matrix operations intrinsic to parallel finite–element applications.     

大规模定制在我国保障房建设中的应用研究

保障房建设不仅关系到国计民生,而且关系到社会稳定和公平。引入工业工程中的大规模定制理论,探讨大规模定制在我国保障房建设中应用的可行性,从经济性、个性化和规模性来分析大规模定制应用于保障房建设的优势,给出了大规模定制条件下保障房供应链组织形式和保障房建设的运作流程,构建了大规模定制条件下我国保障房建设的指标评价体系。     

水库微囊藻毒素-LR含量与环境因子的相关性研究

对华北地区某水库水体中溶解性微囊藻毒素（extracellular microcystin—LR，EMC—LR）和藻类细胞内微囊藻毒素（intracellular microcystin—LR，IMC—LR）进行了为期1a的监测，研究了EMC—LR和IMC—LR随时间的变化规律。最后，利用SPSS软件．分析EMC—LR和IMC—LR与环境影响因子的相关性。结果表明，1～3月份和12月份，EMC—LR和IMC—LR均未检出，其高峰值出现在夏秋季。水库全年实测EMC—LR含量为0．9412±1.3379μg／L，最大值为5．6288μg／L，IMC—LR含量为0．0129±0．0165pg／cell，最大值为0．0833pg／cell。EMC—LR与高锰酸盐指数、叶绿素a、藻细胞密度、悬浮物和水温呈显著正相关（P〈0．001），与TN、NO3ˉ—N、TN／TP和透明度呈显著负相关（P〈0．001），IMC—LR与NH3-N呈负相关性（P〈0．05），与TN／TP呈现正相关性（P〈0．05）。     

关于污秽条件下交流绝缘子选取中的修正因数

根据西安电瓷研究所自然污秽试验站和污秽实验室的试验结果导出了污秽条件下交流绝缘子选取中的修正因数。该修正因数考虑了条件下污秽度测量值与人工污秽试验中的污秽度测量值间的差别,考虑了绝缘子外形上的差别。该修正因数只适用于当地条件,它代表了一特有的污秽性质、污秽沿绝缘子表面分布以及污秽现场特有的气候条件(如潮湿条件)的修正。     

Heavy metals in domestic wastewater with respect to urban population in Ostrava,Czech Republic

During dry weather periods, domestic wastewater is a major component of urban wastewater influent to a wastewater treatment plant (WWTP). For this reason, the quantity and quality of domestic wastewater have a considerable effect on the resultant contamination of urban wastewater and on the subsequent selection of appropriate WWTP technology. The aim of this study was to quantify the amount of hazardous elements in domestic wastewater to determine the average daily production of domestic wastewater and risk elements per inhabitant and quantify the proportion of households in the total load of urban wastewater. Wastewater samples were collected from nine local sewer systems in Ostrava, the Kravare WWTP and the Central Wastewater Treatment Plant of Ostrava (Czech Republic). We found that the average production of wastewater from households is approximately 135 L per person per day. The results also show that the share of households in urban wastewater is approximately 60% in the case of Cd, 35–21% in the case of Zn, Cu, As and less than 15% for Pb, Cr, Fe, Ni and Mn.