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抢险火箭锚在土体中侵彻特性的数值模拟研究 被引量：2
1
作者 孙东坡 乔驰 +2 位作者 董明家 刘明潇 孟奔 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期9-16,共8页
【目的】江河堤防溃口堵复难以迅速奏效,采用火箭锚侵彻技术,在溃口处快速建立锚固点,能够有效提升抛投物的抗冲稳定性。为堤防溃口快速封堵提供有效方案,研究火箭锚在不同介质中的侵彻过程及力学特性。【方法】选取单体火箭锚为研究对... 【目的】江河堤防溃口堵复难以迅速奏效,采用火箭锚侵彻技术,在溃口处快速建立锚固点,能够有效提升抛投物的抗冲稳定性。为堤防溃口快速封堵提供有效方案,研究火箭锚在不同介质中的侵彻过程及力学特性。【方法】选取单体火箭锚为研究对象,选择土体为侵彻运动介质,借助三维数值模拟方法,建立火箭锚侵彻数学模型,设定不同的初始条件,开展侵彻模拟研究;通过土体侵彻三维模拟,从微观层面研究锚体在侵彻过程中的应力状态、土体的塑性应变以及锚体在土体中侵彻形成的空腔形态特征。【结果】模拟土体阻力造成的局部压强场主要集中在锚体头部,压强梯度变化不稳定;侵彻过程中锚体边界土体范式等效应力的变化与压强场变化同步响应,波动变化规律基本吻合;锚体初速度对其在土体中的侵彻深度有影响,随着初速度的增大,入土侵彻深度增大,但锚体稳定性降低,初速度超过临界值后,锚体会发生偏移,侵彻深度降低。【结论】研究结果有助于抢险专用火箭锚的设计,为科学、高效的堵口新技术应用提供理论基础与技术支撑。 展开更多
关键词 溃口堵复 火箭锚 侵彻运动 数值模拟 初始条件
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主梁断面三自由度耦合非线性颤振分析 被引量：1
2
作者 胡朋 袁邦荣 +2 位作者 韩艳 李凯 陈旭 《工程力学》 北大核心 2026年第1期174-184,共11页
为分析主梁断面三自由度耦合非线性颤振特性并考察侧向自由度对非线性颤振特性的影响,以某典型箱梁断面为例,建立了一种考虑18个幅变颤振导数的三自由度耦合非线性颤振分析方法。采用强迫振动数值模拟技术识别了该断面不同折减风速和不... 为分析主梁断面三自由度耦合非线性颤振特性并考察侧向自由度对非线性颤振特性的影响,以某典型箱梁断面为例,建立了一种考虑18个幅变颤振导数的三自由度耦合非线性颤振分析方法。采用强迫振动数值模拟技术识别了该断面不同折减风速和不同振幅下的18个幅变颤振导数。基于识别的幅变颤振导数采用建立的三自由度耦合非线性颤振分析方法计算了该断面的非线性颤振响应,并与自由振动数值模拟结果进行对比,验证了幅变颤振导数识别结果和非线性颤振分析方法的准确性。量化了侧向自由度对非线性颤振的影响,并揭示了其影响机制。研究结果表明,侧向自由度的参与不仅在一定程度上降低颤振临界风速,也会增大非线性颤振的稳态振幅,且振幅越大这种增幅越明显,这主要是因为侧向自由度的引入降低了扭转模态分支的阻尼比,进而降低了系统的稳定性。进一步地,组成扭转模态分支阻尼比的各项中,扭转-竖向耦合气动阻尼比与扭转-侧向耦合气动阻尼比项均不利于扭转模态运动的稳定。 展开更多
关键词 非线性颤振 箱梁 侧向振动 幅变颤振导数 数值模拟
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考虑爆源不确定性的钢筋混凝土框架结构爆炸易损性分析
3
作者 邓鹏 肖阳 +1 位作者 张超 陈仁朋 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2026年第2期10-20,共11页
建立了钢筋混凝土结构有限元内部爆炸模型,并与试验数据进行了对比分析。在此基础上,开展了两层三跨的框架结构考虑不同爆炸当量及爆源位置的数值仿真分析,提出了构件-楼层-整体结构之间的毁伤关联关系,建立了通过构件和楼层的重要性来... 建立了钢筋混凝土结构有限元内部爆炸模型,并与试验数据进行了对比分析。在此基础上,开展了两层三跨的框架结构考虑不同爆炸当量及爆源位置的数值仿真分析,提出了构件-楼层-整体结构之间的毁伤关联关系,建立了通过构件和楼层的重要性来评估整体结构毁伤程度的方法。考虑爆源不确定性分布的情况,开展了板、梁、柱及整体结构的爆炸易损性分析。结果表明:爆源位于房间内任意位置时,板的毁伤概率最大,梁次之,柱最低;板的中度毁伤和重度毁伤的易损性值均比梁和柱要大,但柱的中度毁伤易损性值要大于梁的重度毁伤;考虑爆源位置的不确定性时,第一层构件较第二层构件更易损坏;对于整体框架结构,在27.8 kg当量时,轻度毁伤与中度毁伤易损性差距最大,差值达31%;在75 kg当量时,轻度毁伤和中度毁伤差值在5%内;在57.7 kg当量时,中度毁伤与重度毁伤易损性差距最大,差值达62%。 展开更多
关键词 框架结构 爆炸荷载 毁伤评估 易损性分析 数值模拟 不确定性
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火箭倒飞逆向喷流干扰特性数值模拟研究
4
作者 张培红 贾洪印 +3 位作者 赵娇 吴晓军 周桂宇 张耀冰 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2026年第1期120-128,共9页
有动力垂直回收是实现运载火箭可重复使用的关键技术之一。垂直回收过程中,火箭倒飞产生的大分离非规则流动,以及发动机逆向喷流与主流相互作用导致的复杂气动干扰,对数值模拟方法提出了严峻挑战。基于NNW-FlowStar软件和非结构混合网... 有动力垂直回收是实现运载火箭可重复使用的关键技术之一。垂直回收过程中,火箭倒飞产生的大分离非规则流动,以及发动机逆向喷流与主流相互作用导致的复杂气动干扰,对数值模拟方法提出了严峻挑战。基于NNW-FlowStar软件和非结构混合网格技术,采用球头逆向喷流标模,以及自主开展的火箭倒飞逆向喷流风洞试验标模,对数值模拟方法进行了验证,研究不同双喷喷流状态对火箭倒飞逆向喷流干扰特性的影响。结果表明:NNW-FlowStar软件可以较好模拟火箭倒飞逆向喷流干扰特性,数值模拟结果与试验结果吻合较好,计算得到的流场结构与风洞试验一致;不同组合喷流形式呈现出不同的喷流干扰特性和流场结构,不同喷流方案轴向力差异明显,对力矩特性影响也较大,甚至会导致全箭本体的纵向静稳定性发生变化,在超声速来流状态采用双喷状态2即2个水平喷管的方案减速效果较好。 展开更多
关键词 火箭倒飞 逆向喷流 干扰特性 NNW-FlowStar 数值模拟
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透明西太平洋:地球系统科学前沿突破
5
作者 吴立新 田纪伟 +4 位作者 孙卫东 刘海龙 陈天宇 曹知勉 荆钊 《中国科学院院刊》 北大核心 2026年第1期142-151,共10页
西太平洋发育全球最典型的沟-弧-盆体系,流固相互作用强烈,是研究地球系统多圈层相互作用的最佳选区。开展西太平洋跨圈层动力过程与物质能量循环研究,不仅是地球系统科学前沿的核心课题,更与全球气候变化应对、海洋资源可持续开发及深... 西太平洋发育全球最典型的沟-弧-盆体系,流固相互作用强烈,是研究地球系统多圈层相互作用的最佳选区。开展西太平洋跨圈层动力过程与物质能量循环研究,不仅是地球系统科学前沿的核心课题,更与全球气候变化应对、海洋资源可持续开发及深海环境保护等重大战略需求紧密相关。文章重点介绍了“西太平洋地球系统多圈层相互作用”重大研究计划实施以来,在海洋多尺度动力过程相互作用、跨圈层物质交换、板块俯冲与地球深部碳循环,以及高分辨率地球系统模拟方面的重要突破,并指出未来研究需着力构建立体化观测与公里尺度地球系统模拟体系,深化跨圈层耦合机制认识,推动人工智能与地球系统科学的深度融合,从而实现西太平洋地球系统的状态、过程和变化透明。 展开更多
关键词 地球系统科学 西太平洋 多圈层相互作用 理论突破 数值模拟
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水下架空式连续构筑物的局部泥沙冲淤研究
6
作者 应宗权 万景琳 +3 位作者 王雪刚 林美鸿 左华楠 潘厚璇 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第2期763-774,共12页
针对连续构筑物在水下布设时引起的局部流场及沉积物变化,采用RNG k-ε湍流模型,建立了架空式连续构筑物的水下泥沙冲淤模型,模拟了桩基附近流场及泥沙的迁移变化。结果表明:桩基迎流侧泥沙由于涡流产生的剪切作用,会出现冲刷现象,冲刷... 针对连续构筑物在水下布设时引起的局部流场及沉积物变化,采用RNG k-ε湍流模型,建立了架空式连续构筑物的水下泥沙冲淤模型,模拟了桩基附近流场及泥沙的迁移变化。结果表明:桩基迎流侧泥沙由于涡流产生的剪切作用,会出现冲刷现象,冲刷坑最大深度出现在迎流桩基之前,与水流逆方向呈45°夹角,且沿桩基轴线对称分布;而出流侧水流会产生尾涡,流速有很大降低,形成少量淤积。当结构物纵深较长,与纵向边界相交时,迎流侧水流只能上升或下潜,导致结构物下方的水流流速陡增,加剧冲刷强度,在桩基与侧壁之间会形成“¬”字形冲刷坑。海床面剪切力与剪切速度均呈现先增大后减小,后趋于平衡的现象。冲淤平衡时剪切力与剪切速度均与冲深成正相关;无架空时会在管廊顶部形成少量淤积,架空高度不影响前排桩基的冲刷情况,但管廊后的淤积厚度与管廊架空高度成正相关。分析结果可为水下架空式连续构筑物的布设提供参考。 展开更多
关键词 连续构筑物 冲淤 水下 架空式 数值
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金字塔型内表面太阳能集热管的传热性能的数值研究
7
作者 林志敏 张航敏 +2 位作者 王朝霞 侯博 王良璧 《太阳能学报》 北大核心 2026年第1期146-157,共12页
为改善槽式太阳能集热管因非均匀受热引起的较大周向温差问题,通过冲压工艺在传统金属集热管内壁加工出金字塔型内表面集热管,并采用数值模拟方法,对比分析金字塔粗糙元不同长度比、宽度比、高度比对管内流动与传热特性、集热管周向最... 为改善槽式太阳能集热管因非均匀受热引起的较大周向温差问题,通过冲压工艺在传统金属集热管内壁加工出金字塔型内表面集热管,并采用数值模拟方法,对比分析金字塔粗糙元不同长度比、宽度比、高度比对管内流动与传热特性、集热管周向最大温差、二次流强度以及局部传热特性的影响。研究结果表明:金字塔型粗糙元的引入提高了传统集热管的换热能力,其结构参数会不同程度地影响流动与传热特性,最大强化传热因子达1.59。与传统集热管相比,金字塔型强化管周向最大温差降幅最高可达51.68%。此外,局部努塞尔数(Nulocal)在周向上呈周期性变化规律,在金字塔粗糙元的塔尖和塔底之间出现峰值。截面平均努塞尔数(Nuz)与二次流强度(Sez)沿流动方向的变化趋势一致,同时,Num和Se随雷诺数(Re)的变化趋势也保持一致,表明金字塔型内表面管内二次流强度决定其换热强度。 展开更多
关键词 太阳能集热器 传热 二次流 阻力系数 数值模拟
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含压力释放阀升高座应对内部电弧故障的数值模拟研究
8
作者 邓军 谢志成 +7 位作者 关庆罡 陈星 周海滨 付瑶 王宁 郝蕊 徐强 陈健云 《高压电器》 北大核心 2026年第4期82-88,97,共8页
变压器发生内部电弧放电故障时,如不能有效泄压将导致破坏爆炸,为减少爆炸的隐患和经济损失进行了变压器加装泄压装置数值模拟研究。在变压器升高座模型上,加装了压力释放阀的泄压装置,同时设置了未加装压力释放阀的升高座模型作为对照... 变压器发生内部电弧放电故障时,如不能有效泄压将导致破坏爆炸,为减少爆炸的隐患和经济损失进行了变压器加装泄压装置数值模拟研究。在变压器升高座模型上,加装了压力释放阀的泄压装置,同时设置了未加装压力释放阀的升高座模型作为对照组,对比分析了泄压装置对变压器升高座抗爆的影响。运用Autodyn软件建立了变压器升高座CEL多物质流固耦合模型,进行爆炸模拟和动力结果分析,得到变压器爆炸动态响应的变形云图和应力云图,通过与试验结果的对比,验证了所建耦合模型的可靠性。在此基础上,通过在变压器升高座内壁上布置测点,得到爆炸动态响应的压强曲线和应力曲线,掌握了内爆过程中封闭装置内壁超压分布情况,进一步揭示内爆规律。结果表明:与未设置泄压装置的仿真结果进行对比分析,增加压力释放阀泄压装置能够安全、可靠的预防变压器超压爆裂损坏,研究结果有助于变压器防爆装置的合理优化设计,避免变压器油箱内部电弧放电真实尺寸模拟试验的复杂性与危险性。 展开更多
关键词 变压器 升高座 防爆 压力释放阀 数值模拟
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深部水文地质学裂隙渗流研究挑战与进展
9
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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基于流场调控的PEM电解槽多目标性能优化
10
作者 王亮 刘银萍 +8 位作者 饶云松 郭琳 宋暄 苑盛伟 李东芳 肖俊亮 齐豪 徐春明 徐泉 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2026年第2期607-615,共9页
质子交换膜(PEM)电解槽作为清洁能源转换的关键技术,其效率和稳定性受到气-液传输和热管理等因素的限制。为了解决这些问题,建立多物理场稳态仿真系统,选取PEM电解槽阳极入口水流速0.05~0.50 m/s范围内的10个典型水流速点,对不同入口水... 质子交换膜(PEM)电解槽作为清洁能源转换的关键技术,其效率和稳定性受到气-液传输和热管理等因素的限制。为了解决这些问题,建立多物理场稳态仿真系统,选取PEM电解槽阳极入口水流速0.05~0.50 m/s范围内的10个典型水流速点,对不同入口水流速下PEM电解槽阳极催化层的速度场、温度场、氧气体积分数、液态水饱和度、电流密度、过电位和压降等关键参数进行定量分析对比。结果表明:适当提升进水流速能够显著改善氧气输运能力、降低过电位和提升电流密度,但过高水流速(0.40~0.50 m/s)可能引发局部氧气富集和气体阻塞,影响水管理效率和反应均匀性,同时导致整体温度偏低;而低水流速(0.05~0.15 m/s)下温度分布均匀且利于反应维持。因此,在传质效率、热管理与电化学性能之间实现最佳权衡下推荐阳极入口水流速为0.25 m/s,研究结果为PEM电解槽的流场结构优化和运行参数调控提供了理论依据。 展开更多
关键词 质子交换膜(PEM) 电解槽 蛇形流道 多物理场仿真 数值模拟
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重力和粘结性能对RC梁冲击位移及尺度效应的影响分析
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作者 李健 张仁波 +2 位作者 金浏 兰冬璆 杜修力 《振动工程学报》 北大核心 2026年第2期454-463,共10页
受试验成本与条件限制,根据缩尺试验结果和经典相似律预测原型足尺梁的响应已成为一种常用手段。为研究冲击荷载下经典相似律的适用性,开展了落锤冲击下RC梁跨中位移响应尺度效应的数值分析。建立了考虑重力和钢筋-混凝土粘结滑移关系... 受试验成本与条件限制,根据缩尺试验结果和经典相似律预测原型足尺梁的响应已成为一种常用手段。为研究冲击荷载下经典相似律的适用性,开展了落锤冲击下RC梁跨中位移响应尺度效应的数值分析。建立了考虑重力和钢筋-混凝土粘结滑移关系的RC梁有限元模型,对比了几何相似RC梁的归一化跨中位移时程与峰值,讨论了塑性、重力和粘结性能对RC梁跨中峰值位移及其尺度效应的影响。结果表明:低速冲击下,RC梁跨中峰值位移不满足经典相似律,随着结构尺寸的增大,归一化跨中峰值和残余位移逐渐增大;弹性梁与弹塑性梁和RC梁的冲击位移尺度效应规律不一致,塑性和损伤均为冲击位移产生尺度效应的原因之一;考虑重力和粘结滑移单一或共同作用后,RC梁跨中峰值位移增大,尺度效应增强;建议在开展大尺寸或原型RC梁低速冲击数值研究时考虑重力和粘结滑移作用,以保证跨中峰值位移结果的准确性,进而提高应用峰值位移进行评估或预测的可靠性。 展开更多
关键词 结构工程 低速冲击 数值分析 钢筋混凝土梁 尺度效应
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大坝坝基深厚覆盖层承压水水力响应规律研究
12
作者 窦智 史一博 +4 位作者 徐海洋 庄超 王泽君 张学羿 周志芳 《水电能源科学》 北大核心 2026年第2期150-155,58,共7页
我国西南高山峡谷河流中广泛分布着“强-弱-强”渗透性组合的深厚覆盖层,其承压含水层水力响应规律对水利工程建设和安全运行有着重要影响。引入“水力响应范围”这一概念,围绕因工程建设导致的承压含水层水力响应规律变化问题,建立了... 我国西南高山峡谷河流中广泛分布着“强-弱-强”渗透性组合的深厚覆盖层,其承压含水层水力响应规律对水利工程建设和安全运行有着重要影响。引入“水力响应范围”这一概念,围绕因工程建设导致的承压含水层水力响应规律变化问题,建立了深厚覆盖层地下水渗流三维有限元模型,定量研究了水头差、弱透水层特性(厚度、埋深和渗透系数)对承压水水力响应规律的影响。结果表明,水头差升高导致承压水水力响应范围扩大;在弱透水层厚度较小时,承压水水力响应范围对厚度变化更为敏感,而在弱透水层厚度达到一定范围后,承压水水力响应范围逐渐稳定;随着弱透水层在深厚覆盖层中埋深增大,承压水水力响应范围的临界位置逐渐向下游移动;强弱透水层渗透性差别达到10^(3)时,对承压水水力响应范围的影响最大;敏感性分析结果显示,强弱透水层渗透性差别是深厚覆盖层承压含水层水力响应范围最为敏感的因素。研究结果为相关工程的安全设计和管理提供了理论支持,对复杂水文地质条件下的地下水渗流场分析具有重要意义。 展开更多
关键词 地下水 数值模拟 承压含水层 水力响应 敏感性分析
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苏北盆地页岩油注CO_(2)吞驱一体提高采收率研究
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作者 姚红生 梅俊伟 +9 位作者 唐建信 杨正茂 邱伟生 王明云 曾隽 熊欣雅 昝灵 郑晓英 颜雨竹 肖朴夫 《油气藏评价与开发》 北大核心 2026年第2期225-237,共13页
针对页岩油体积压裂后衰竭开发递减快和采收率低等核心难题,通过机理实验-模型构建-矿场验证的研究思路,探究了苏北盆地页岩油注CO_(2)吞驱一体提高采收率的可行性及优化策略。首先开展页岩岩心渗吸、溶蚀、注CO_(2)吞吐与驱替等多机制... 针对页岩油体积压裂后衰竭开发递减快和采收率低等核心难题,通过机理实验-模型构建-矿场验证的研究思路,探究了苏北盆地页岩油注CO_(2)吞驱一体提高采收率的可行性及优化策略。首先开展页岩岩心渗吸、溶蚀、注CO_(2)吞吐与驱替等多机制渗流实验,揭示不同流体作用下孔隙结构演变及渗吸置换效率差异,定量表征CO_(2)吞驱联作模式下烃类动用特征、压力传播、波及效率;最终结合实验机理与数值模拟,优化注CO_(2)开发关键技术政策(如吞吐轮次、气水交替时机等)。实验研究表明:①碳酸水条件下可显著改善页岩孔隙结构,渗吸置换平衡时间缩短为地层水的15%;②CO_(2)吞吐优先动用轻烃组分,增油量随吞吐轮次增加呈先快后缓趋势,前3个轮次增油效果较好,增油量占比90%以上;③吞吐后岩心经渗吸预处理,注CO_(2)驱替压力梯度更高,促使CO_(2)能进入更小孔隙,且抑气窜能力增强、波及范围更大,驱替效率提升4.24%。据此,结合组分数值模型优化提出页岩油“3个轮次吞吐+气水交替驱”开发模式,优选自喷生产结束为吞吐、驱替注气时机,充分发挥混相、气水交替扩波、抑气窜等作用,进一步扩大CO_(2)动用范围和程度,比衰竭开发提高采收率12.1%。通过矿场2口井试注,证明了苏北页岩油具备良好的注气能力,其中LY1-1井首轮吞吐峰值日产油量达27.9 t,预计累计增油量为2500 t,换油率为0.25 t/(每注入1 t CO_(2)获得的产油量),达到阶段预期目标,证实苏北页岩油具备良好的注CO_(2)开发前景。 展开更多
关键词 页岩油 CO_(2) 吞驱一体 数值模拟 提高采收率
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基于OpenRadioss的RHT模型改进及地下自由场爆炸分析
14
作者 邓鹏 胡世君 +4 位作者 李霖炜 张舵 冉宪文 张超 陈仁朋 《兵器装备工程学报》 北大核心 2026年第1期15-23,共9页
数值模拟是当今研究钻地武器对地下岩石和结构毁伤的主要方法,而岩石和混凝土的动态本构模型是地下爆炸模拟准确可靠的关键。基于3强度面的RHT模型,从残余应力面、拉压子午比、应变率增强因子及拉伸损伤演化模型4个方面进行改进,梳理了... 数值模拟是当今研究钻地武器对地下岩石和结构毁伤的主要方法,而岩石和混凝土的动态本构模型是地下爆炸模拟准确可靠的关键。基于3强度面的RHT模型,从残余应力面、拉压子午比、应变率增强因子及拉伸损伤演化模型4个方面进行改进,梳理了RHT模型的应力更新和本构计算流程,提出了在开源仿真软件OpenRadioss中的实现与应用方法,并开展了混凝土单元拉压测试和地下自由场爆炸模拟分析,分析结果表明:改进RHT模型解决了传统RHT模型双轴压缩没有应力下降段及三轴拉伸不能损伤累积的错误,优化了单轴、双轴拉伸的损伤演化规律;对于地下自由场爆炸,改进RHT模型计算的应力时程曲线在峰值之后的平稳度更好,数值振荡较低,11个测点应力峰值与试验相比平均误差由传统RHT模型的32.58%降低至12.59%。 展开更多
关键词 RHT模型改进 应力更新算法 OpenRadioss 数值模拟 地下自由场爆炸
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轮缘推进器环形间隙内流动机理与尺度效应研究
15
作者 吴浩 夏林生 +4 位作者 梁宁 卢艺文 卜延鹏 曹琳琳 吴大转 《推进技术》 北大核心 2026年第3期156-167,共12页
不同缩比尺度下轮缘推进器间隙内流动结构及流动损失的变化规律仍不够明确。本文采用CFD方法对多个间隙方案进行了数值模拟研究,以探究轮缘推进器环形间隙内流场特性及其在不同缩比尺度下的变化规律。研究结果表明:轮缘推进器环形间隙... 不同缩比尺度下轮缘推进器间隙内流动结构及流动损失的变化规律仍不够明确。本文采用CFD方法对多个间隙方案进行了数值模拟研究,以探究轮缘推进器环形间隙内流场特性及其在不同缩比尺度下的变化规律。研究结果表明:轮缘推进器环形间隙内的逆向流动会在转子环表面产生摩擦损耗扭矩,影响轮缘推进器的推进效率。经计算,转子环扭矩约占总扭矩的1%~1.8%,且进速系数越高、推进器尺度越小,转子环摩擦损耗扭矩占比越高。轮缘推进器环形间隙内存在复杂的三维流动,推进器尺度越大,间隙内流体的轴向速度分量越大,相同时间内间隙流的泄出流量越大。经提取,推进器尺度由小到大对应的泄出流量分别为1.3,5.5,23.5 kg/s。倒圆角的轮缘推进器环形间隙流道构型可有效改善间隙内的流动分离,降低流动损失。 展开更多
关键词 轮缘推进器 间隙流动 尺度效应 敞水性能 数值模拟
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清水条件下对口挑流坝局部冲刷的数值研究
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作者 郭强 赵德平 +3 位作者 黄小卫 唐国强 刘思笛 闫晓惠 《水电能源科学》 北大核心 2026年第1期232-236,共5页
对口挑流坝在海洋、河口等工程中应用广泛,其周围的局部泥沙冲淤特性直接影响工程的安全和稳定。已有研究工作大多基于物理实验观测或经验预报公式,缺乏对其流动结构和泥沙运移规律的深刻认识。为此,基于Delft3D软件构建了清水条件下对... 对口挑流坝在海洋、河口等工程中应用广泛,其周围的局部泥沙冲淤特性直接影响工程的安全和稳定。已有研究工作大多基于物理实验观测或经验预报公式,缺乏对其流动结构和泥沙运移规律的深刻认识。为此,基于Delft3D软件构建了清水条件下对口挑流坝局部泥沙冲淤数值模型,在验证模型准确性后,将单坝和对口挑流坝泥沙冲淤特性进行对比,分析了对口挑流坝的挑流特性、局部床面剪切应力和局部泥沙冲淤形态,并探讨了坝长和流速对其影响。结果表明,对口挑流坝坝间距减小40 m最大无量纲切应力值由2.56增至7.48;而流速增大则进一步扩大绕流范围和流线密集度,最大无量纲切应力由3.17增至5.60,增幅约76.7%,高切应力区域的面积占比由20.27%扩大至34.44%。此外,坝间距减小20 m时坝头最大冲刷值增幅约为45.89%~59.92%,流速增大时最大增幅约为13.41%,同时冲刷坑范围扩大、淤积区域扩散。研究结果为优化对口挑流坝设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 对口挑流坝 局部冲刷 数值模拟 冲淤特性
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基于深度学习的毛乌素沙地植物根系吸水过程模拟
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作者 赵明 王文科 +1 位作者 王一 赵永华 《水科学进展》 北大核心 2026年第1期120-133,共14页
植物根系吸水过程是地下水-土壤-植被-大气连续系统中水分运移的关键环节。然而,受限于传统试验方法和数值模拟技术的局限性,根系吸水机制研究仍面临一定的挑战。本研究通过原位试验监测数据,提出了卷积神经网络-长短期记忆网络(CNN-LS... 植物根系吸水过程是地下水-土壤-植被-大气连续系统中水分运移的关键环节。然而,受限于传统试验方法和数值模拟技术的局限性,根系吸水机制研究仍面临一定的挑战。本研究通过原位试验监测数据,提出了卷积神经网络-长短期记忆网络(CNN-LSTM)耦合模型,模拟典型沙生植物沙柳连续3个生长周期的根系吸水过程。结果表明:CNN-LSTM模型成功实现了根系吸水时空动态的高精度模拟,模型验证的决定系数保持在0.86以上,均方根误差均低于0.01,表现出优异的预测性能;与传统的数值模型相比,CNN-LSTM模型能够以较低的计算成本准确捕捉不同生长阶段的根系吸水过程,且具有较高的泛化性。研究成果可为植被根系吸水过程研究的方法创新提供重要参考。 展开更多
关键词 根系吸水 深度学习 数值模拟 沙柳 毛乌素沙地
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热氮气井下原位热解富油煤温度场数值模拟
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作者 赵玉娇 刘璇 +4 位作者 张波 张海龙 鲁雪莹 王美 梁雨艳 《西安科技大学学报》 北大核心 2026年第1期103-114,共12页
富油煤原位热解作为一种清洁、高效、安全的煤炭资源新兴利用技术,突破了传统煤炭开采-地面加工的高耗能模式,实现油气产物的高效提取与资源化利用,对于助力“双碳”目标具有重要影响。为研究注氮气对流加热以及传导加热原位热解过程中... 富油煤原位热解作为一种清洁、高效、安全的煤炭资源新兴利用技术,突破了传统煤炭开采-地面加工的高耗能模式,实现油气产物的高效提取与资源化利用,对于助力“双碳”目标具有重要影响。为研究注氮气对流加热以及传导加热原位热解过程中不同因素对富油煤的影响,通过Comsol软件构建富油煤原位热解物理场数值模型,分析不同流速与温度的氮气、井距、布井方式以及裂隙数目对富油煤原位热解物理场的影响规律。结果表明:加热36个月,氮气出口流速为0.50 m/s,温度为600℃的煤层热解效果最佳;增加生产井数量,减小注气井和生产井间的距离可以明显提高煤层平均温度,增大有效加热面积占比和能量利用率,但煤层加热效果几乎不受生产井位置影响;3条水平裂隙布置能够满足煤层对热解程度的要求,有效加热面积达到100%。研究为氮气井下原位热解富油煤研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 富油煤 原位热解 注气加热 温度场 数值模拟
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燃料电池汽车氢气泄漏扩散分区域数值研究
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作者 张艺凡 叶芳 +2 位作者 郭航 陈浩 张惟博 《太阳能学报》 北大核心 2026年第2期748-753,共6页
利用计算流体力学(CFD)工具,结合当前氢燃料电池汽车的代表产品丰田第二代Mirai车型,通过改变操作条件和环境工况对氢气在底盘区域和整车区域的泄漏及扩散进行数值模拟,研究泄漏位置、环境温度、通风条件对氢气泄漏扩散的影响。结果表明... 利用计算流体力学(CFD)工具,结合当前氢燃料电池汽车的代表产品丰田第二代Mirai车型,通过改变操作条件和环境工况对氢气在底盘区域和整车区域的泄漏及扩散进行数值模拟,研究泄漏位置、环境温度、通风条件对氢气泄漏扩散的影响。结果表明:氢气在障碍物较少的情况下扩散较为平稳,在障碍物较多的情况下会产生氢气聚积。环境温度的升高会使分子运动更加剧烈,使得氢气在相同时间内扩散范围更大,但整体上环境温度对氢气泄漏扩散的影响作用较小。增设通风条件会促进氢气与空气的融合,且随着通风口数量的增加,氢气扩散效果更为显著,但增设通风条件后,会使车内氢气体积分数在更短时间内达到可燃浓度下限。 展开更多
关键词 氢气 泄漏 扩散 数值模拟 氢燃料电池汽车
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混流式水轮机高负荷工况下尾水管空腔涡研究
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作者 周玉国 王浩博 +3 位作者 刘腾彬 李秘 田子坚 周大庆 《人民长江》 北大核心 2026年第2期168-173,189,共7页
为探究混流式水轮机在高负荷工况下运行时内流场分布情况,并分析由空腔涡带引起的机组流动失稳问题,基于有限体积方法(FVM)建立了混流式水轮机两相流数值计算模型,并结合SST k-ω湍流模型和Z-G-B空化模型探究机组在多种高负荷工况下转... 为探究混流式水轮机在高负荷工况下运行时内流场分布情况,并分析由空腔涡带引起的机组流动失稳问题,基于有限体积方法(FVM)建立了混流式水轮机两相流数值计算模型,并结合SST k-ω湍流模型和Z-G-B空化模型探究机组在多种高负荷工况下转轮和尾水管内部的空化分布情况,揭示了机组在不同空化系数工况下翼型空化和空腔空化带来的流动影响。研究结果表明:混流式机组在高负荷区域运行时,转轮和尾水管内部均有不同程度的空化现象产生,而此时尾水管直锥段处的涡带分布呈现为纺锤体形状;尾水管中空腔空化现象存在着周期性体积分数变化情况,可能会导致机组外特性参数和压力脉动均出现不同程度的低频幅值波动,从而间接引起机组出现低频功率波动现象。研究成果可为制定机组在高负荷工况下的空化抑制措施提供参考。 展开更多
关键词 混流式水轮机 高负荷工况 空腔涡 三维数值模拟
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