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深部水文地质学裂隙渗流研究挑战与进展
1
作者 董艳辉 王礼恒 +4 位作者 张倩 周志超 文冬光 李守定 万力 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期296-312,共17页
深部水文地质学是地球科学领域近年来快速发展的前沿方向,主要聚焦于地下数百米至数千米深度范围内的基岩裂隙含水系统。随着我国深部资源能源开发、环境保护与空间利用需求的不断增加,对深部地下水系统的认知程度与调控能力已成为支撑... 深部水文地质学是地球科学领域近年来快速发展的前沿方向,主要聚焦于地下数百米至数千米深度范围内的基岩裂隙含水系统。随着我国深部资源能源开发、环境保护与空间利用需求的不断增加,对深部地下水系统的认知程度与调控能力已成为支撑国家战略的关键科技问题。本文系统综述了深部水文地质学的研究进展,重点阐述了深部裂隙介质渗流的关键科学问题、研究方法与工程实践。首先,提出了深部水文地质学核心科学问题:深部地下水的来源与年龄、深浅层水循环相互作用机制、高度非均质含水系统表征、深部流体与工程相互作用以及深部生物圈影响。其次,系统梳理了深部裂隙介质渗流研究的关键方法与技术,包括实验室尺度的高精度观测与测试技术、现场实验与长期监测手段、多尺度数值模拟与多场耦合建模技术,以及多学科集成与人工智能研究范式。第三,聚焦典型工程背景,深入探讨了四类深部水文地质问题的研究进展:(1)深部低渗岩体裂隙渗流,以高放废物地质处置为例,分析了北山预选区深部地下水系统特征与水文循环模式;(2)深部低渗岩体裂隙溶质运移,以页岩气水力压裂为例,探讨了深部流体向上迁移的水文地质控制机制;(3)深部流体反应溶质运移,以深层碳酸盐岩储集空间为例,揭示了深部热液流体对储层改造的主控作用;(4)深部裂隙热流耦合,以增强型地热系统开发为例,分析了多场耦合作用下储层裂隙演化与热开采持续性的主控机制。最后,展望了深部水文地质学六大未来研究方向,包括深部观测技术系统建设、高精度裂隙渗流建模、多场耦合模拟能力提升、地球物理成像与水文融合、高分辨率水化学分析以及人工智能与大数据集成。本文对深部水文地质学理论、方法与应用的全面总结,旨在为高放废物地质处置、页岩气开发、二氧化碳地质封存、增强型地热系统以及深层至超深层油气资源开发等深部地质工程提供理论指导与技术支撑,为深部地下水资源的可持续管理与环境安全评价提供科学基础。 展开更多
关键词 深部地质工程 深部水文地质学 裂隙渗流 多场耦合 数值模拟
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松辽盆地干热岩热储水力压裂参数敏感性分析
2
作者 张延军 孙铭浩 +1 位作者 于子望 刘玉龙 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期88-94,共7页
水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值... 水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值模拟结果相比室内试验结果的误差为2.6%,说明该模型用来研究水力压裂是准确可靠的;通过极差分析法对各参数进行敏感性分析可知,对裂缝宽度影响最大的因素是岩石弹性模量,压裂液排量的影响程度最小;对起裂压力影响最大的因素为水平应力差异系数,岩石弹性模量的影响程度最小。研究结果可以为松辽盆地干热岩储层水力压裂施工提供一定的指导。 展开更多
关键词 干热岩 水力压裂 数值模拟 敏感性分析 有限元
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考虑参数不确定性的地下水数值模型误差补偿校正方法
3
作者 胡立堂 甘霖 +3 位作者 孙建冲 刘宏博 田蕾 沈琦 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期432-443,共12页
模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离... 模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离插值技术估计误差的空间分布,最后将误差补偿应用于模型中其他网格点,实现整体模拟精度的提升。研究基于自主研发的地下水流数值模拟软件,设计了三种真实非均质介质、定流量和变流量抽注水、不同开采井和观测井数量组合的多种模拟情景,系统评估了均质水文地质模型误差补偿校正方法对水头模拟的效果。结果表明,误差补偿校正后的观测井水头模拟精度显著提高,且精度提升程度与渗透系数的平均值成反比、与其方差成正比。在多井抽水注水及强非均质变流量条件下,均方根误差由1.5 m降至0.25 m。通过对多种校正点数量情景的比较分析发现,所提出的方法在校正点位置的模拟效果显著提升,但对空间范围内地下水水头的整体模拟效果提升较为有限。研究方法可提升已识别地下水数值模型的模拟精度,具有较好的推广应用价值。 展开更多
关键词 地下水数值模型 非均质 误差校正补偿 参数不确定性 模型仿真性
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高速铁路采空区地基“活化”及临界荷载研究
4
作者 高保彬 陈志斌 +4 位作者 任连伟 邹友峰 王昕 朱宏博 任闯难 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期70-76,共7页
目的为了合理预计高速铁路列车动荷载是否会引起下方采空区“活化”的阈值,开展高速铁路采空区地基“活化”及临界荷载研究。方法采用理论分析计算和数值模拟相结合的方法,系统分析高速铁路采空区地基“活化”判定、采空区高速铁路列车... 目的为了合理预计高速铁路列车动荷载是否会引起下方采空区“活化”的阈值,开展高速铁路采空区地基“活化”及临界荷载研究。方法采用理论分析计算和数值模拟相结合的方法,系统分析高速铁路采空区地基“活化”判定、采空区高速铁路列车动荷载及对应的列车速度与轴重的计算。基于高速铁路采空区地基“活化”判定与高速铁路列车动荷载计算,建立采空区高速铁路临界荷载计算方法,应用于工程实践并得到临界荷载,对应得到高速铁路列车临界静轴重与临界速度;通过MIDAS软件进行数值模拟计算,求取导水裂隙带高度和临界荷载范围,验证采空区高速铁路临界荷载计算方法及理论分析计算结果的可行性和正确性。结果结果表明:在高速铁路列车通过采空区地表时,临界荷载为26.60 t。以设计静轴重17 t通过采空区地表时,临界车速为188.24 km/h,以设计速度250 km/h通过采空区地表时,临界静轴重为15.20 t。高速铁路列车以不超过计算的临界荷载26.60 t运行时,采空区地基不易“活化”;若同时以设计速度250 km/h和设计静轴重17 t通过采空区地表时,高速铁路列车荷载29.75 t已超过计算的临界荷载,为保证高速铁路和列车安全,应进行采空区处理。结论研究结果对高速铁路在采空区地表的建设和治理方案选择具有一定的指导价值。 展开更多
关键词 高速铁路 采空区 采空区“活化” 交通荷载 数值模拟
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生物医疗材料Ti13Nb13Zr铣削稳定性建模与仿真研究
5
作者 陈东菊 吴建强 +3 位作者 吴水源 潘日 孙锟 范晋伟 《北京工业大学学报》 北大核心 2026年第1期1-12,共12页
针对新型β钛合金Ti13Nb13Zr作为良好的生物植入体医疗材料却因强度高、韧性大、加工过程中易产生颤振等问题,综合考虑铣削过程中再生效应、模态耦合效应、过程阻尼效应等因素,将铣削过程简化为二自由度铣削模型,建立系统动力学方程,并... 针对新型β钛合金Ti13Nb13Zr作为良好的生物植入体医疗材料却因强度高、韧性大、加工过程中易产生颤振等问题,综合考虑铣削过程中再生效应、模态耦合效应、过程阻尼效应等因素,将铣削过程简化为二自由度铣削模型,建立系统动力学方程,并采用二阶全离散法进行求解。通过对比仿真结果,证明了模型有效性,并探究了各项因子对铣削稳定性的影响规律。最后,设计了三因素四自由度正交实验,将铣削方式、刀具磨损带带宽、刀具浸入比等因素依据对稳定性影响程度进行排序,并且得出保证稳定性前提条件下Ti13Nb13Zr最佳铣削方案为采用逆铣,刀具浸入比为0.25,刀具磨损带带宽为35μm。 展开更多
关键词 Ti13Nb13Zr 过程阻尼 模态耦合 铣削加工 再生效应 数值仿真
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葛洲坝库区裂隙河岸地表水地下水交互特征
6
作者 文章 李一鸣 +3 位作者 郭绪磊 万坦 罗清树 周宏 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期1-13,共13页
地表水地下水交互是流域水循环与物质迁移的关键过程,其机制取决于河岸带含水层结构与水动力特征的精细刻画。现有研究多聚焦于沉积河岸带,而岩溶裂隙河岸带因介质非均质性与流动路径复杂性,其交互机制仍存在认知空白。本研究以葛洲坝... 地表水地下水交互是流域水循环与物质迁移的关键过程,其机制取决于河岸带含水层结构与水动力特征的精细刻画。现有研究多聚焦于沉积河岸带,而岩溶裂隙河岸带因介质非均质性与流动路径复杂性,其交互机制仍存在认知空白。本研究以葛洲坝库区南岸典型裂隙河岸带为靶区,通过钻孔监测网络解析地下水对长江水位波动的响应模式,并构建三维基岩裂隙溶蚀宽大裂隙耦合数值模型,定量刻画双层裂隙含水系统的水量交换过程。主要结论如下:(1)研究区地下水赋存体系为双层裂隙含水层系统复合3条宽大裂隙密集带。地下水动态受长江水位的调控较为明显;(2)深层含水层排泄量大于浅层含水层;(3)宽大裂隙是地下水赋存迁移以及与长江进行水量交换的主要通道,其排泄量比基岩裂隙含水层高3个量级;(4)宽大裂隙是浅、深层裂隙含水层之间水量交换的主要通道。本研究定量刻画了裂隙河岸带双层裂隙岩溶耦合系统的交互通量与通道效应,为基岩区河岸带水资源精细管理和长江大保护提供了可直接落地的科学依据与技术范式。 展开更多
关键词 葛洲坝库区 地表水地下水交互 裂隙河岸带 数值模拟
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基于结构安定性的半潜式平台立柱耐撞性分析
7
作者 刘成名 刘帆 +2 位作者 石天赐 冯国庆 任慧龙 《工程力学》 北大核心 2026年第1期269-280,共12页
为分析半潜式平台立柱结构在船舶撞击下的损伤特性并建立撞击安全性评估方法,基于结构安定性原理开展了撞击试验和数值模拟。通过设计开展加筋板准静态侵彻和动态反复撞击试验,分析了伪安定状态下结构的承载力和撞深特性。通过开展材料... 为分析半潜式平台立柱结构在船舶撞击下的损伤特性并建立撞击安全性评估方法,基于结构安定性原理开展了撞击试验和数值模拟。通过设计开展加筋板准静态侵彻和动态反复撞击试验,分析了伪安定状态下结构的承载力和撞深特性。通过开展材料拉伸试验建立了材料硬化模型和基于B-W断裂准则的损伤模型,完成了加筋板撞击试验的数值模拟。应用建立的数值模拟方法开展了立柱船撞分析,获得了立柱的临界弹性变形能,给出了保证立柱完整性撞击船应满足的质量和航速特性,初步提出了立柱结构撞击安全性评估衡准,可为半潜式平台立柱结构的耐撞性分析和评估提供参考。 展开更多
关键词 半潜式平台立柱 船舶撞击 撞击试验 伪安定 B-W断裂准则 数值模拟 安全性评估
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重载车辆经过震荡带路面的振动效应及对民用建筑的影响研究
8
作者 乔雄 王森 +2 位作者 刘锦龙 冯勇 朱小明 《地震工程学报》 北大核心 2026年第1期80-90,共11页
针对重载车辆通过震荡带时产生的振动效应及其对周围民用建筑的影响,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,以308国道白银段旁的一户民用建筑为研究对象,系统开展振动响应分析。结果表明:(1)当重载车辆以30 km/h的速度经过震... 针对重载车辆通过震荡带时产生的振动效应及其对周围民用建筑的影响,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,以308国道白银段旁的一户民用建筑为研究对象,系统开展振动响应分析。结果表明:(1)当重载车辆以30 km/h的速度经过震荡带时,建筑物基础处产生的振动速度为0.178 cm/s,超过了规范允许的安全振动速度限值(0.177 cm/s);(2)对比分析车流量大小对周围民用建筑的影响,发现当车流量增大时,车致振动速度也随之增大;(3)现场实测的振动传播规律符合理论传播规律,振动波随距离增大出现振速降低现象;(4)频域分析显示,振动频率主要集中在0~50 Hz范围内,最大振动速度对应的频率集中在0~20 Hz范围内,接近基础质点的车致振动频率;(5)综合三种方法所得结果,并参照相关规范,建议将重载车辆的通行速度限制在30 km/h以下,以有效降低车致振动对周围民用建筑的影响。 展开更多
关键词 重载车辆 震荡带 振动效应 现场实测 数值模拟
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基于OBE理念的油气管道输送数值模拟课程改革与实践
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作者 王勇 潘杰 +2 位作者 赵金省 徐士祺 秦国伟 《高教学刊》 2026年第2期132-136,共5页
运用OBE教育理念,分析油气储运工程专业中油气管道输送数值模拟课程教学中存在的问题及产生原因。以培养学生运用管网仿真技术分析和解决实际工程问题为目标,开展课程教学改革,包括优化课程内容和教学体系、结合行业发展动态建设课程仿... 运用OBE教育理念,分析油气储运工程专业中油气管道输送数值模拟课程教学中存在的问题及产生原因。以培养学生运用管网仿真技术分析和解决实际工程问题为目标,开展课程教学改革,包括优化课程内容和教学体系、结合行业发展动态建设课程仿真案例库、提高实践教学比重、建设线上教学资源和师生互动教学平台4个方面。课程改革实践取得较好成效。学生成绩逐渐提高,参加学科竞赛积极性增强,运用计算机解决油气管输问题的综合实践能力、创新能力及自学能力得到有效提升和发展。该课程改革方法和实践对油气储运工程专业人才培养具有一定借鉴意义。 展开更多
关键词 OBE理念 油气管道输送数值模拟 课程改革 实际应用 人才培养
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工程域人工智能
10
作者 张嘎 罗方悦 《土木工程学报》 北大核心 2026年第1期1-12,共12页
目前工程力学行为和安全分析方法仍不能满足实际需求,照搬已有人工智能方法不能从根本上满足工程对输出结果稳定性和可靠性的严格要求。针对这一问题,通过模拟专家思维和决策过程,将以力学分析方法为代表的“机理”和多源信息同化后的... 目前工程力学行为和安全分析方法仍不能满足实际需求,照搬已有人工智能方法不能从根本上满足工程对输出结果稳定性和可靠性的严格要求。针对这一问题,通过模拟专家思维和决策过程,将以力学分析方法为代表的“机理”和多源信息同化后的“数据”实时耦合,以工程的力学分析模型为核心建立了多源数据同化-质量评价方法、机理-数据耦合驱动的人工智能方法和跨工程协同分析方法等3个主要方法,逐层递进提出工程域人工智能理论,构建新一代的工程智能体,实现从“人工智能单向赋能工程”到“人工智能与工程一体化构建”的质变。针对堰塞坝、边坡和风力发电机群等重要工程建立人工智能系统,开展工程服役性能演化预测分析。实际应用表明,工程域人工智能理论突破工程领域数据数量偏少、质量参差不齐、多源且关联弱等问题的制约,克服力学分析方法难以考虑工程及环境复杂条件、工程材料结构参数难以精准测定等困难,实现工程变形溯源、行为预报、风险预警、调控预演等功能,为工程安全及其高效运行提供科学技术支撑。 展开更多
关键词 工程域 人工智能 机理-数据耦合驱动 数据同化 数据质量评价 数值模拟
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圆柱立铣刀螺旋槽磨削接触线建模与高效数值解法
11
作者 游明琳 刘富毅 张继 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期183-190,共8页
圆柱立铣刀螺旋槽的精密磨削是其制造过程中的关键环节,精确建立磨削接触线模型对提升刀具加工质量与效率具有重要意义。文章针对现有接触线方程通用性不足与数值求解效率低的问题,构建了综合考虑刀具几何参数、砂轮廓形及磨削运动关系... 圆柱立铣刀螺旋槽的精密磨削是其制造过程中的关键环节,精确建立磨削接触线模型对提升刀具加工质量与效率具有重要意义。文章针对现有接触线方程通用性不足与数值求解效率低的问题,构建了综合考虑刀具几何参数、砂轮廓形及磨削运动关系的通用接触线数学模型,并提出一种基于多区间二分法的高效数值求解策略。该方法能够稳定求取接触线方程的全部解,有效避免漏根与奇异解问题,且通过多组不同规格刀具的实例验证表明,所建模型能准确表征磨削接触关系,数值算法在计算效率与精度上综合优于传统方法,为高精度刀具数控磨削提供了可靠的理论基础与工艺支持。 展开更多
关键词 圆柱立铣刀 螺旋槽磨削 接触线方程 数值解法 几何分析
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边水碳酸盐岩气藏注CO_(2)提采及封存潜力预测
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作者 汤勇 陈樟池 +3 位作者 何佑伟 秦佳正 唐良睿 宋俊杰 《工程科学学报》 北大核心 2026年第2期251-261,共11页
目前注CO_(2)提高采收率技术已成熟应用于油藏,但国内有关边水碳酸盐岩气藏注CO_(2)驱及封存协同研究较少.为明确边水碳酸盐岩气藏注CO_(2)驱提高采收率及CO_(2)封存机理,以M边水碳酸盐岩气藏为例,开展了气藏注CO_(2)驱–封存协同数值模... 目前注CO_(2)提高采收率技术已成熟应用于油藏,但国内有关边水碳酸盐岩气藏注CO_(2)驱及封存协同研究较少.为明确边水碳酸盐岩气藏注CO_(2)驱提高采收率及CO_(2)封存机理,以M边水碳酸盐岩气藏为例,开展了气藏注CO_(2)驱–封存协同数值模拟,优选了CO_(2)注入井,进行了注CO_(2)驱方案优化设计,基于最优方案完成了生产及封存预测.研究结果表明:(1)M气藏最优开发方案为三注七采,全区日注气量为22.5×10^(4) m^(3)·d^(–1),气驱阶段注入量为16×10~8 m^(3),关井时机为生产井中CO_(2)摩尔分数达10%~30%,全区日产气量为22.5×10^(4) m^(3)·d^(–1),最优方案气驱19.5年,相对于衰竭开发预计提高采收率7.89%,最终采收率达到84.5%.(2)CO_(2)经注入后,由注入井向四周扩散,由高部位向低部位移动,使地层中气体密度增大,注入井附近含水饱和度呈降低趋势,气水界面明显下降(50~100 m),能有效抑制边水水侵.(3)最优开发方案下的CO_(2)有效封存量为14.29×10^(6) t,其中超临界封存量、溶解封存量、矿化封存量分别为13.56×10^(6)、0.53×10^(6)和0.20×10^(6) t,数值模拟结果与数学模型预测结果误差较小,M气藏注CO_(2)驱开发与封存潜力巨大.研究成果对边水碳酸盐岩气藏的高效开发具有科学指导意义,为碳减排技术应用提供了支撑. 展开更多
关键词 边水碳酸盐岩气藏 CO_(2)驱 CO_(2)封存 提高采收率 数值模拟
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功率超声在冶金中的数值模拟研究进展
13
作者 高映辉 林国 +3 位作者 王仕兴 李世伟 胡途 张利波 《工程科学学报》 北大核心 2026年第2期274-292,共19页
功率超声凭借独特的物理化学作用,在湿法与火法冶金过程强化中展现出显著优势.其作用机理主要包括空化效应、声流效应及声化学反应,这些作用不仅能有效改善液固界面的传质行为、加快反应速率,还可在高温熔体中促进夹杂物的迁移去除、细... 功率超声凭借独特的物理化学作用,在湿法与火法冶金过程强化中展现出显著优势.其作用机理主要包括空化效应、声流效应及声化学反应,这些作用不仅能有效改善液固界面的传质行为、加快反应速率,还可在高温熔体中促进夹杂物的迁移去除、细化凝固组织,从而优化金属的综合性能.近年来,随着计算流体力学、多物理场耦合建模以及高性能计算技术的发展,数值模拟已成为揭示功率超声在冶金体系中作用规律的重要手段.本文围绕湿法与火法冶金两个典型领域,系统综述了功率超声在传质强化、夹杂物净化及晶粒细化等方面的数值模拟研究进展.湿法冶金方面,模拟结果表明超声辐照可在液相中形成高强度空化区与稳定声流结构,显著降低扩散阻力、提升金属浸出率,并在电沉积过程中改善成核行为与镀层均匀性.火法冶金中,功率超声通过改变钢液流场结构,缩短均混时间并提高夹杂物去除效率,同时在金属凝固阶段产生均匀的温度场与溶质场,抑制粗大枝晶的生成,实现组织细化与性能提升.结合有限元、有限体积及多尺度耦合等数值方法,研究者已能够对声场分布、空化强度演化及流固热耦合特征进行定量分析,并在多种超声参数与反应器构型下进行优化设计.综上,功率超声数值模拟不仅为揭示冶金外场强化机理提供了可视化和定量化依据,也为工业化工艺优化与放大设计提供了理论支撑与参数指导.未来,需进一步加强模拟与实验的耦合验证,发展跨尺度、多场协同的高精度模型,探索复杂工业环境下的声场调控策略,以推动功率超声在绿色高效冶金体系中的规模化应用. 展开更多
关键词 超声强化 超声湿法冶金 超声火法冶金 数值模拟 超声空化
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超低渗砂岩微观水驱油及剩余油分布特征研究
14
作者 王国环 肖文联 +4 位作者 王建宁 宋鹏 郑玲丽 张熙 郑多闻 《岩矿测试》 北大核心 2026年第1期142-159,共18页
超低渗砂岩孔隙结构复杂且润湿性非均质性强,导致水驱油过程中油水流动规律与剩余油分布特征需进一步明确。现有研究手段主要集中于岩心尺度实验分析,难以在微观孔隙尺度准确捕捉流体在非均质多孔介质中的动态流动规律,对微观驱油机理... 超低渗砂岩孔隙结构复杂且润湿性非均质性强,导致水驱油过程中油水流动规律与剩余油分布特征需进一步明确。现有研究手段主要集中于岩心尺度实验分析,难以在微观孔隙尺度准确捕捉流体在非均质多孔介质中的动态流动规律,对微观驱油机理的认识仍存在不足。为此,本文基于鄂尔多斯盆地超低渗储层岩石,制作了真实岩心可视化模型开展水驱油实验,并结合数值模拟,研究了水驱油过程中油水流动及分布特征。研究结果表明,超低渗岩石的水驱油模式为指进驱替,且岩石孔喉半径减小和非均质性增强均导致驱油效率降低;随注入速度增加,油湿岩石的驱油效率最高提高17%;而水湿岩石的驱油效率则先增后降,在黏性力与毛细管力达到平衡时,驱油效率最高;岩石润湿性从强水湿向强油湿转变时,驱油效率下降20.2%,剩余油的赋存形式从角隅状、喉道状逐渐过渡到连片簇状;在混合润湿条件下,水相驱替路径发生显著变化,连片簇状剩余油占比高于完全油湿或完全水湿条件17.2%~33.4%,表现出比单一润湿性更低的波及效率和驱油效率;受毛管效应的影响,混合润湿性条件下孔隙入口处的润湿性对流体流动起决定性作用。本研究为超低渗油藏有效注水开发提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 水驱油 剩余油分布 孔隙尺度 润湿性 数值实验
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2021年青海玛多M_(S)7.4地震震后余滑有限元数值模拟
15
作者 魏巍 谭凯 +3 位作者 熊维 鲁小飞 张彩红 李承涛 《地震研究》 北大核心 2026年第1期92-99,共8页
2021年青海玛多发生的M_(S)7.4地震,是近30年来巴颜喀拉块体内唯一的1次强地震,震后形变显著,对区域构造运动和地震活动有很大的影响。采用速率强化摩擦准则的应力驱动余滑模型,建立玛多M_(S)7.4地震断层的三维有限元网格模型,以震后6个... 2021年青海玛多发生的M_(S)7.4地震,是近30年来巴颜喀拉块体内唯一的1次强地震,震后形变显著,对区域构造运动和地震活动有很大的影响。采用速率强化摩擦准则的应力驱动余滑模型,建立玛多M_(S)7.4地震断层的三维有限元网格模型,以震后6个月GPS形变资料为约束,研究震后形变的动力学参数。首先计算玛多M_(S)7.4地震断层的同震剪切应力,以此作为震后余滑的驱动源,正演震后余滑,探究震后断层最佳参考滑动速率和摩擦参数。结果表明:余滑与同震破裂在空间分布上有一定的互补关系,余滑主要集中在同震滑动的下倾区域,10~20 km深度范围内的余滑约占震后余滑总量的80%,最大滑动量达到1.1 m。最佳参考滑动速率V_(0)=400 mm/a,摩擦本构参数aσ=0.4 MPa。 展开更多
关键词 玛多M_(S)7.4地震 震后余滑 应力驱动 有限元数值模拟
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含铜镍硫化物镁铁-超镁铁岩中岩浆混合机制探讨——以黄山东矿床为例
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作者 曹盛轩 邓宇峰 +5 位作者 袁峰 宋谢炎 高立翔 韦帅 李卫东 谢军辉 《岩石学报》 北大核心 2026年第1期273-289,共17页
镁铁质-超镁铁质晶粥由于镁铁质矿物晶体比例较大,晶间熔体比例较小,故镁铁-超镁铁质晶粥之间的混合并不会发生大范围混合。目前,关于其混合机制的研究工作还较为薄弱。本次工作以黄山东岩浆铜镍矿床中的镁铁质岩与超镁铁质岩之间的岩... 镁铁质-超镁铁质晶粥由于镁铁质矿物晶体比例较大,晶间熔体比例较小,故镁铁-超镁铁质晶粥之间的混合并不会发生大范围混合。目前,关于其混合机制的研究工作还较为薄弱。本次工作以黄山东岩浆铜镍矿床中的镁铁质岩与超镁铁质岩之间的岩相过渡段作为研究对象,进行全岩地球化学、矿物地球化学分析,并进行数值模拟计算,借此来探讨镁铁质-超镁铁质晶粥间的混合过程。黄山东矿床ZK+10-1钻孔中发现辉石岩下部与角闪辉长岩上部以及角闪辉长岩下部与二辉橄榄岩之间存在两个长度不一的岩相过渡段。上部过渡段长度较长,其中出现斜长石捕掳晶,且捕掳晶与硫化物的含量均随深度增加而增多;下部岩性过渡段长度较短,并没有出现斜长石与硫化物的含量变化。岩石及矿物地球化学特征显示,超镁铁质岩浆的注入会导致岩相过渡段的Cr 2O 3含量上升,并使其中的斜长石产生反环带结构,但是不同的SiO_(2)、CaO、Al 2O 3的变化趋势代表了不同的混合方式。当辉石岩晶粥从上方侵入角闪辉长岩晶粥时,由于受到重力的作用,辉石岩晶粥中较大密度的硫化物发生沉降,但不能大量渗滤进入下方粘度较大的角闪辉长岩晶粥中,这与数值模拟计算的结果相吻合;角闪辉长岩晶粥的顶部在被上方辉石岩晶粥加热后,自身的粘度减小,密度较低的斜长石会获得更大的浮力导致向上运移形成捕掳晶。在当密度大的超镁铁质晶粥从下方侵入镁铁质晶粥时,只能发生简单机械的混合。所以在镁铁-超镁铁质晶粥间的混合主要由于密度差,导致两种晶粥间的矿物之间发生交换,同时粘度、孔隙度等因素均对混合过程有着一定程度的影响。 展开更多
关键词 镁铁-超镁铁质岩 晶粥 岩浆混合 密度差 数值模拟
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融合数值模拟和机器学习的民勤盆地地下水潜力评价与主控因素识别
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作者 周斐然 尹子悦 +3 位作者 孙晓敏 宋健 杨蕴 吴剑锋 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期511-522,共12页
绿洲作为干旱区生态安全的核心载体,其稳定性高度依赖地下水资源的可持续性,地下水潜力区的精准识别能为干旱区水资源优化配置提供决策支撑。本研究将民勤盆地作为西北干旱区内陆河流域的典型绿洲系统,提出了一种融合数值模拟和机器学... 绿洲作为干旱区生态安全的核心载体,其稳定性高度依赖地下水资源的可持续性,地下水潜力区的精准识别能为干旱区水资源优化配置提供决策支撑。本研究将民勤盆地作为西北干旱区内陆河流域的典型绿洲系统,提出了一种融合数值模拟和机器学习的干旱区地下水潜力综合评价方法。通过地下水数值模拟获取高精度的地下水埋深空间分布以及渗透系数、给水度两个关键参数,综合考虑气象、水文、土地利用、地形和地质5大类共18个影响因素,分别采用6种机器学习模型,系统评估了地下水潜力空间分布特征。研究结果表明:绿洲区地下水潜力呈现南高北低的空间格局,LightGBM模型(准确率为87.87%,F_(1)分数为0.716,AUC为0.943)预测地下水潜力表现最优,XGBoost和随机森林次之,支持向量机、K近邻和BP神经网络的预测性能则相对较弱。在此基础上,通过随机森林、XGBoost和LightGBM 3个树模型计算特征重要性,结果显示地下水埋深(权重17.1%~18.5%)是影响民勤绿洲地下水潜力的关键主控因素,其次是潜在蒸散发(12.5%~14.2%)、大气降水(8.6%~12.5%)、NDVI(6.2%~12.8%)及地表高程(6.7%~11.4%)。本文提出的研究方法适用于干旱区的地下水潜力多参数评估体系,为干旱区绿洲地下水资源评价提供了科学依据。 展开更多
关键词 地下水潜力 机器学习 数值模拟 民勤盆地 干旱区
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采用欧拉-拉格朗日方法的针栓推力室燃烧性能数值仿真
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作者 余航 刘赟聪 +4 位作者 孙五川 黄佐华 李龙飞 卞香港 张英佳 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第1期171-179,共9页
针对带有边区液膜冷却的针栓式喷注器火箭发动机“效率-冷却”的固有矛盾,以甲基肼/四氧化二氮(MMH/NTO)针栓发动机为研究对象,采用k-ωSST湍流模型、欧拉-拉格朗日方法及涡耗散概念模型耦合多步化学反应机理,开展了推力室燃烧过程三维... 针对带有边区液膜冷却的针栓式喷注器火箭发动机“效率-冷却”的固有矛盾,以甲基肼/四氧化二氮(MMH/NTO)针栓发动机为研究对象,采用k-ωSST湍流模型、欧拉-拉格朗日方法及涡耗散概念模型耦合多步化学反应机理,开展了推力室燃烧过程三维数值仿真研究,系统剖析了边路冷却比例和动量比对推力室性能的影响机制。研究结果表明:双排孔针栓喷注器的射流雾化结构呈现3个锥角的典型特征,燃烧高度依赖雾化掺混效果;随冷却比例增加,壁面温度显著降低,当冷却比例超过27%时,推进剂混合比偏离最佳值,推力室室压降低。综合考虑壁面温度安全性与推力室性能,边路冷却比例最优区间为20%~27%;动量比对推力室流场分布和燃烧效率影响显著,存在最佳动量比区间,偏离该区间均导致掺混效果不佳,进而使得推力室性能下降,双排孔针栓喷注器的建议动量比区间为2.10~3.06。该研究为MMH/NTO双组元针栓喷注推力室设计优化提供重要依据,为实现针栓发动机高效、安全运行提供工程指导,也为同类型姿轨控发动机性能优化提供设计参考。 展开更多
关键词 姿轨控发动机 针栓式喷注器 甲基肼/四氧化二氮 三维数值仿真
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单股直径变化对等股径三股绳索水动力性能的影响
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作者 张锦涛 黄六一 +8 位作者 毕春伟 蓝恭海 尤鑫星 李焕然 张学文 张锦辉 张荣军 吕昊元 冯卫东 《水产学报》 北大核心 2026年第1期223-234,共12页
【目的】研究单股直径变化对等股径三股绳索水动力性能的影响。【方法】以公称直径40 mm等股径三股捻绳为原型,基于三股绳索横截面数学方程构建原型绳索(编号40-40)和4种变股径绳索模型。4种变股径绳索是以公称直径48、44、36和32 mm三... 【目的】研究单股直径变化对等股径三股绳索水动力性能的影响。【方法】以公称直径40 mm等股径三股捻绳为原型,基于三股绳索横截面数学方程构建原型绳索(编号40-40)和4种变股径绳索模型。4种变股径绳索是以公称直径48、44、36和32 mm三股绳索中的单股替代原型绳索单股构建的模型,编号分别为40-48、40-44、40-36和40-32。通过3D打印制作绳索实物模型,利用水槽试验与数值模拟方法研究雷诺数7.96×10^(3)~5.57×10^(4)区间,单股直径变化对绳索水动力系数、流场分布特征的影响。【结果】①各绳索阻力系数随着雷诺数的增大变化较小。②绳索阻力系数随单股直径的减小而减小,而侧向力系数变化不大;40-32、40-36的阻力系数平均值比40-40分别小7.06%、4.49%,40-44、40-48的阻力系数平均值比40-40分别大2.22%、5.51%。③绳索周围高速区大小与绳索表面正、负压区的面积随单股直径的减小而减小,且绳索后方湍流随之减弱,导致绳索压差阻力降低,阻力系数减小。【结论】单股直径减小能够有效降低绳索阻力,减弱绳索后方湍流。研究结果可为渔具水动力学研究、绳索等渔具材料的创新设计提供参考。 展开更多
关键词 绳索 水动力特性 水槽试验 数值模拟
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高地应力高温条件裂隙介质地下水非线性渗流研究进展
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作者 许林 马海春 +4 位作者 王京平 张庆 黄逸航 钱家忠 王万林 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期313-327,共15页
随着深部资源勘探、地热能源开发和核废料地质处置等工程活动的深入推进,地下水在高地应力高温环境下的渗流行为成为研究热点,进而关于如何构建适用于高地应力高温条件的多物理场耦合理论模型,以准确反映在真实地应力和温度条件下水岩... 随着深部资源勘探、地热能源开发和核废料地质处置等工程活动的深入推进,地下水在高地应力高温环境下的渗流行为成为研究热点,进而关于如何构建适用于高地应力高温条件的多物理场耦合理论模型,以准确反映在真实地应力和温度条件下水岩相互作用、裂隙形态演化与流体特性变化的动态过程成为重点关注的问题。本文系统综述了高地应力高温条件下地下水渗流的基本理论、实验研究与数值模拟进展,重点阐述了传统立方定律在裂隙渗流模拟中的适用性与局限,并介绍了非达西流与广义达西流的理论拓展,分析了地应力与温度对渗透率的耦合调控机制;总结了多项地应力与热力耦合实验成果及其渗流参数演化规律,探讨了数值模拟中地应力主导下裂隙几何形态演变与渗透通道演化过程;评价了高温环境下矿物热膨胀、热破裂与裂隙粗糙度变化对渗流路径的影响,评估了热水力耦合模型及数据驱动方法的预测潜力;评述了当前理论模型在高地应力高温多场耦合机制、裂隙尺度效应及长期演化方面仍存在不足,展望了未来的研究方向。 展开更多
关键词 高地应力 高温地下水渗流 热水力耦合 裂隙介质 渗透率演化 实验研究 数值模拟
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