河谷坡度对岩体地应力场影响的数值模拟

通过选取河谷坡高及谷宽作为引起坡度变化的主要因素,采用FLAC3D计算程序,并结合河谷发育演化史,研究了坡度变化对河谷岩体地应力的大小、方向及分布的影响。研究结果表明：(1)谷底应力集中现象明显,呈现河谷区典型的“应力包”分布特征,应力集中区范围及最大主应力量值均随坡度的增加而增大;(2) 谷坡上方浅部属于低应力区,最大主应力值随坡度的增加而减小,而谷坡下方靠近坡脚附近的最大主应力值随坡度的增加而增大;(3) 主应力方向分布特征在河谷不同部位存在明显的差异,且坡度越大,差异越明显。最后,以南水北调西线工程阿达坝区为例,对坝区地应力场分布特征进行分析,进一步验证了数值模拟结果的正确性及合理性。     

考虑注采关系的三维地应力场数值模拟研究

在油气田开发过程中,地应力受注水、火烧油层等因素的影响状态发生改变,对油气生产有较大的影响.以地下流固耦合理论为基础,建立了考虑油水井注采关系的地应力场的数学模型,应用有限元方法考虑孔隙压力变化的三维应力场有限元数值模拟;应用组合网格法解决地层尺寸和井口尺寸的巨大差异造成的计算困难;以油田地质和开发实际数据作为计算输入,通过三维地应力场数值模拟系统计算得出油田注采开发时的流体压力、饱和度、固体变形以及应力场在空间的分布和时间上的动态变化情况;其结果为油田开发采取适当措施,达到最优开采目的提供可靠的依据,同时也为后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据.     

坡度对浊流流动及沉积影响的三维数值模拟

采用自行开发的首款具有智能网格生成功能的Simusoft软件生成水下直梯形及弯曲梯形渠道三维模型网格,模拟分析坡度对渠道浊流流速、浊流密度、沉积厚度及沉积物粒径分布的影响。结果表明：随坡度增加直梯形和弯曲梯形渠道内的浊流流速均呈非线性变化,垂向断面流速极大值更趋于底床;直梯形渠道内坡折处浊流密度最大,随坡度增大浊流头部密度衰减较快;弯曲梯形渠道内随坡度增大浊流密度增加,且浊流的外溢逐渐增强;多次浊流事件在低坡折渠道中的沉积量由上游往下游逐渐减少,高坡折渠道则为上游侵蚀增强而坡折后的沉积增加。本文研究对根据观测浊积岩特征,推断浊积岩形成环境,进而确定相关的浊流机制以及可能的油藏规模等有一定的参考。     

节理分布对岩体破坏影响的数值模拟研究

为研究含断续节理岩体的宏观破坏过程和特征，采用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统，分析了断续节理岩体中裂纹的产生、扩展机理与过程．结果表明，当节理倾角从30°，45°到60°时，岩体强度从小到大增加，并且破坏前期的声发射现象增强、变形增大；随着节理密度的增大，裂纹的产生从互不影响到相互抑制，裂纹扩展长度减小；中间节理受压剪作用很快与相邻节理贯通导致节理岩体破坏．据此，明确界定断续节理产生贯通破坏的范围就是围岩破裂区．     

离散裂隙网络对岩体力学特性影响数值模拟研究

为了研究结构面对破碎岩体力学参数的影响,以溧阳抽水蓄能电站地下厂房工程建设为例,在现场围岩地质条件、岩体结构特征及岩体质量分级等研究的基础上,分别选取主厂房顶拱、上游边墙和下游边墙三处裂隙的密度、迹长和倾角等参数进行统计,基于Monte-Carlo法构建离散裂隙网络,最后通过三轴压缩试验离散元模拟研究离散裂隙网络对岩体...     

坡度对隧道拱顶烟气最高温度影响的数值模拟与实验研究

为研究坡度及隧道通风状况对城市隧道拱顶最高温度的影响,本文通过数值模拟和实验研究等手段,对0~3 m/s纵向通风风速下,坡度为0~±5%的城市地下隧道内拱顶最高温度的分布进行了研究;通过数值模拟和实验研究验证了无坡度时、Kurioka隧道顶棚最高温度理论模型,同时提出了坡度存在时该模型的修正模型.     

岩体初始地应力场计算模型自动生成与快速反演

对AutoCAD进行了面向对象二次开发,利用程序自动读取CAD地形图地面高程并快速生成反映地表起伏变化的三维有限元计算网格模型.采用三维非线性有限元反演回归分析计算方法,提出了三维应力侧压系数函数拟合法,通过三维有限元开挖模拟反演岩体初始地应力场.对蒲石河抽水蓄能电站地下厂房区域初始地应力场进行了反演回归分析,结果表明:实测点地应力拟合较好,该方法计算快速准确,较合理地反映了地形地貌对初始地应力场规律的影响.     

浅埋岩体隧洞初始地应力场位移反分析方法研究

对于隧洞开挖数值计算问题,能否合理的模拟初始地应力场是技术关键.由于在浅埋岩体隧洞数值计算过程中,初始地应力场控制隧洞围岩变形规律,岩体力学参数控制围岩变形大小.根据初始地应力场的数值计算方法,假设垂直方向的初始地应力为岩体自重,在考虑两个水平方向的初始地应力不相等基础上,提出了以开挖相对位移比例和开挖相对位移增量比例为对象的浅埋隧洞初始地应力场反分析方法,并且通过-简单隧洞反分析实例,说明了该方法简单易行、结果合理,符合工程实际.     

螺旋管内流场数值模拟

螺旋管以其结构简单等优点在油水分离领域得到广泛应用。数值模拟作为一种可替代实验研究的 方法,广泛应用于螺旋管内流场变化规律的研究。采用VOF模型对螺旋管油水两相流进行数值模拟,得出了螺旋 管内流场变化特性:第9圈油水分离度达到95%,近进口端水相分布较大,沿重力方向水相分布变化不大并出现油 水重混合现象;靠近进口处湍动能强度、动压最大,动压在进口处突降而在外沿轴向线性递减;在进口端外侧剪切应 力最大,沿管道轴向分布变化不大。螺旋管内的油水分离数值模拟,为螺旋管油水分离技术的改进提供了一定的理 论基础。     

双污染源对室内浓度场分布影响的数值模拟研究

在工业生产过程中会产生大量污染气体,研究污染气体的分布规律将为改善工业室内空气品质奠定一定的基础.通过运用计算流体力学(CFD)方法,对单污染源单独散发和双污染源共同作用的情况进行了数值模拟,分析和比较了单污染源单独散发时污染物浓度场的数值叠加值和双污染源共同作用下的污染物浓度场间的差异,定义并运用了叠加差的概念,分析和比较了室内污染气体的浓度分布,得出单污染源单独散发浓度场的数值叠加值整体要高于双污染源共同作用值,但是在源项上方时双污染源共同作用值要高于单污染源的数值叠加值,所以研究多污染源散发时不能将单污染源进行简单的叠加;并通过改变源项污染物浓度,总结源项浓度对叠加差值的影响.     

挡墙形状对二维爆炸场影响的数值模拟研究

研究二维爆炸场中挡墙的形状对冲击波传播的影响 .在整个模拟过程中不考虑外力、外源和热交换的影响 ,采用流体网格得到了可压缩流体的偏微分守恒方程 ;并且通过使用多流体网格方法及运用“和”分裂格式完成了输运步的计算 ;同时对于爆轰产物采用了JWL状态方程 ,并将空气简化成理想气体 .最终获得了挡墙的两侧边缘的形状对冲击波传播影响的具体情况 ,并列出了二者之间的关系 .可以看出靠近爆源一侧的挡墙形状对冲击波传播的影响更明显 .     

燃烧器分组对炉内空气动力场的影响及数值模拟

提出将大高宽比燃烧器进行上下分组，并采用带有侧二次风的水平逍缩煤粉燃烧器来解决炉壁结渣的问题。对此进行的冷态模化试验研究和数值模拟研究指出；燃烧器分组使炉内气流放置相对直径，壁面附近切向速度与最大切向速度之比，放置动量等明显减小，炉膛内充灌度良好。     

皮卡车外流场的数值模拟

采用CFD进行皮卡车的外流场模拟,得到了车身表面压力分布、尾流典型剖面流速值和尾流流场结构,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好。模拟结果表明,皮卡车尾涡存在于货箱上方和尾挡板后方两个区域。进行了皮卡车几种几何改型的CFD模拟,所得阻力系数变化与实车试验结果有相同的变化趋势,证实了尾挡板的减阻作用。由此得出CFD用于皮卡车外流场模拟,可获得较高的模拟精度。     

连拱隧道围岩渗透系数对渗流场影响的数值模拟研究

以昱岭关隧道工程为依托,结合数值模拟方法,采用Midas-GTS软件,遵循D-P准则,对常水位作用下连拱隧道渗漏水特点以及围岩渗透系数大小对渗流场特征的影响进行了研究,并结合实际工程与数值模拟结果得出了一些有益的结论.     

豫西白坪滑动构造带地应力数值模拟分析

为探讨滑动构造带地应力分布对煤与瓦斯突出的影响,采用ANSYS软件对白坪滑动构造带的顺层面和切层面应力分布进行数值模拟。结果表明,滑动构造转折端部位应力最为集中,滑动构造切层部位下伏岩体应力较大,滑动构造顺层部位应力变化幅度不明显。以分析白坪矿11171工作面滑动构造带的应力分布与动力现象为例,验证模拟结果的准确性。     

红菱煤矿开采保护层对 煤岩体透气性的数值模拟

以红菱煤矿保护层开采为工程实例,通过开采11#煤层,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层进行 卸压,利用FLAC3D数值模拟中小同步开挖的渗透率变化情况,对保护层开采过程中煤岩体的渗透性进行了分 析,得出了煤岩体透气性变化规律。结果表明:煤岩体的透气性随着工作面推进不断增强;开采保护层上覆岩体 的渗透率明显比底板岩体的渗透率大;卸压效果越好,渗透率越大。     

岩体REV和力学参数的数值模拟

在某磷矿采场边坡岩体工程稳定性分析中,为了获得力学参数的准确值,利用各种随机模拟技术对概化出来的节理统计模型进行再现,并通过大量抽样,模拟数值"加载试验",并对"试验"结果进行统计分析,分析表明最后得到岩体变形强度参数的估算值符合工程实际.为今后的工程实践中获得岩体力学参数提供了一条切实可行的方法.     

离心浮选机结构对流场影响的数值模拟

为探讨浮选机结构对流场的影响,对整体浮选机流场的分布特性进行了数值模拟.以自吸式离心浮选机为模型,使用计算流体动力学软件STAR CCM+,运用Realizable k-湍流模型和VOF多相流模型,采用SIMPLE算法对速度和压力进行耦合求解,得到了速度、压力、湍动能以及气液相含率的分布规律.模拟结果表明,吸气量、喷嘴出口动能和湍动能值随喷嘴直径增大而减小,当喷嘴直径为19 mm时效果较好.外筒体流场存在较大的速度梯度,速度值从7~8 m/s降至1 m/s以下.矿化气体在外筒体的弥散程度较低,入料初始阶段气含率均一度仅为20%~30%.     

流化床布风板结构对流场影响的数值模拟研究

应用CFD软件Fluent对流化床炉内布风板入口0.5 m段进行冷态流场模拟。研究在一定的开孔率下不同的布风板板孔布置（正方形、圆形和三角形）与不同开孔直径（0.5 mm、0.6 mm、0.8 mm）下对流化床冷态流场与布风板压降的影响。最终实验表明：孔径为0.5 mm、板孔三角形结构的布风板更容易使气流稳定,有益于物料的正常流化。     

井底漫流场数值模拟研究

理论研究、台架实验和现场经验表明：井底流场的特性与钻井效率、钻井安全、钻头寿命等有着密切的关系。而喷嘴几何形状、喷嘴布置方式是决定井底漫流场是否合理的关键因素。为了发展有预见性的定量化井底流场研究技术，应用热流理论井底漫流场进行了数值模拟。模拟结果与台架实验对比表明，井底漫流场数值，模拟能比较客观的反映不同喷嘴组合、不同侧倾角、不同后倾角条件下几股射流的相互作用情况，可为评价井底流场的优劣、钻井效率的高低提供一定的理论依据。