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基于GWO-ANN的气固两相流出砂监测方法研究
1
作者 刘升虎 司泽晨 +1 位作者 蒋金桂 邢亚敏 《中国测试》 北大核心 2026年第2期34-39,51,共7页
随着全球石油和天然气行业的快速发展和需求增长,出砂问题对设备和管道的影响显著,导致生产效率下降和安全风险增加。为准确预测出砂量,降低油气开采风险和成本,提出一种基于灰狼优化算法(GWO)和人工神经网络(ANN)结合的出砂量预测模型... 随着全球石油和天然气行业的快速发展和需求增长,出砂问题对设备和管道的影响显著,导致生产效率下降和安全风险增加。为准确预测出砂量,降低油气开采风险和成本,提出一种基于灰狼优化算法(GWO)和人工神经网络(ANN)结合的出砂量预测模型。针对传统模型误差较大的问题,提出的GWO-ANN出砂量预测模型通过灰狼优化算法优化神经网络的权重和偏差,可提高模型的预测精度和鲁棒性。在实验设计部分,通过振动传感器采集气-砂两相流的出砂信号,并利用希尔伯特-黄变换(HHT)分析出砂信号的频带特征,用有限冲激响应(FIR)滤波器对噪声进行滤除。使用主成分分析(PCA)方法减少信号特征的复杂度,将主要特征输入GWO-ANN模型进行训练和预测。实验结果显示,GWO-ANN模型在测试集上最大相对误差较小,表明GWO-ANN模型能够有效地监测出砂量,具有较高的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 出砂量预测 气固两相流 人工神经网络 灰狼优化算法
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滑溜水携砂运移特征与水平管沉砂机理实验
2
作者 郭晓东 张士诚 +3 位作者 邱士鑫 张景臣 蒋建方 袭祥瑞 《石油钻采工艺》 北大核心 2026年第1期75-85,共11页
为解决滑溜水体系在水平井内携带支撑剂过程中易发生沉砂与砂堤堆积、运移机理不清的问题,揭示不同工况下支撑剂沉积与砂堤演化的主控因素及其作用规律,依托自建的室内水平管携砂流动回路实验系统,开展不同工况下的可视化实验。重点考... 为解决滑溜水体系在水平井内携带支撑剂过程中易发生沉砂与砂堤堆积、运移机理不清的问题,揭示不同工况下支撑剂沉积与砂堤演化的主控因素及其作用规律,依托自建的室内水平管携砂流动回路实验系统,开展不同工况下的可视化实验。重点考察滑溜水黏度(5、20 mPa·s)、支撑剂粒径(20/40目、40/70目)、砂比(10%、20%)及排量(0.15~0.63 m^(3)/min)对砂堤形成与运移的影响,并分析沉积与再悬浮对砂堤演化的作用。研究结果表明,排量增大与黏度提升显著增强携砂能力,降低沉砂速率;而砂比升高与粒径增大会促进颗粒沉降,使砂堤高度增加并延迟平衡形成。砂堤演化呈现“前缘推进—高度积聚”的动态平衡特征。各因素影响强度由强至弱依次为砂比>排量>黏度>粒径。基于实验结果,进一步量化确定了临界沉砂排量与严重砂堵排量,为认识水平井内支撑剂运移与沉积规律提供实验依据,并为后续预测模型构建提供支撑。 展开更多
关键词 滑溜水 支撑剂运移 沉砂机理 砂堤演化 临界排量
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基坑围护结构漏水漏砂破坏试验研究
3
作者 王清山 蒋敏敏 +2 位作者 冯大阔 卢海陆 杨震霆 《地下空间与工程学报》 北大核心 2026年第1期184-189,200,共7页
富水砂层中地铁基坑围护结构存在缺陷工程等问题时易引起侧向水砂渗漏,导致工程灾害的发生。设计了一种模拟基坑侧向渗漏破坏的可视化试验装置,研究了水头和砂相对密度对渗漏水砂流失速率和破坏面的影响。结果表明:基坑发生侧向渗漏孔后... 富水砂层中地铁基坑围护结构存在缺陷工程等问题时易引起侧向水砂渗漏,导致工程灾害的发生。设计了一种模拟基坑侧向渗漏破坏的可视化试验装置,研究了水头和砂相对密度对渗漏水砂流失速率和破坏面的影响。结果表明:基坑发生侧向渗漏孔后,水砂首先从渗漏孔漏出、传递到地表,并逐渐向两侧扩展形成V形破坏面,最终达到渗漏变形稳定,在孔口周边土层中形成“流动破坏区”和“稳定区”。水头从0.04 m增大至5 m,砂流失速率和水流失速率分别增大3.3倍和3.5倍,渗漏口处砂破坏面越不易稳定,渗漏稳定的破坏面角度从33.5°降低至32.2°。相对密度从0.5增大至0.9,砂流失速率和水流失速率分别减小48%和64%,渗漏口处砂破坏面越易达到稳定状态,稳定后的破坏面角度从32.2°增大至34.7°。 展开更多
关键词 基坑 水砂渗漏 渗漏流失速率 破坏面
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考虑出砂影响的榆37储气库合理注采参数设计
4
作者 王萍 卫永晟 +5 位作者 郭燕妮 汤诗棋 黄海 屈展 王亮 何雅文 《新疆石油地质》 北大核心 2026年第1期64-73,共10页
储气库注采井反复高强度注采,储集层频繁应力变化,易引发出砂,威胁储气库稳定运行。以鄂尔多斯盆地榆37储气库为例,运用节点分析法,考虑支撑剂运移的临界流速模型,结合地层出砂预测的临界出砂压差模型及临界冲蚀流量模型,明确榆37储气... 储气库注采井反复高强度注采,储集层频繁应力变化,易引发出砂,威胁储气库稳定运行。以鄂尔多斯盆地榆37储气库为例,运用节点分析法,考虑支撑剂运移的临界流速模型,结合地层出砂预测的临界出砂压差模型及临界冲蚀流量模型,明确榆37储气库注采井的合理注采区间,确保储气库在极限生产状态下的运行安全。结果表明:通过对储集层裂缝中支撑剂进行受力分析,建立裂缝中支撑剂启动的临界流速模型,计算出当注入速率与采出速率分别为10.89 m/s和8.19 m/s时,支撑剂达到临界启动流速;考虑3种限制性模型,对节点分析法进行改进,计算出榆43-1井安全运行的合理注采区间,分别为1.79×10^(4)~6.53×10^(4) m^(3)/d和2.82×10^(4)~6.35×10^(4) m^(3)/d;在安全的前提下,计算出榆37储气库10口井的合理注采区间。 展开更多
关键词 榆37储气库 储气库出砂 节点分析法 支撑剂启动 临界流速 临界出砂压差 冲蚀流量
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跨江沉管隧道施工关键技术研究
5
作者 靳航 《黄河水利职业技术大学学报》 2026年第1期40-49,共10页
为了解决软土、高回淤等特殊水域环境下沉管隧道的施工难题,以鱼珠隧道工程为依托,通过有限元模型分析了岸上明挖基坑围护结构的变形规律,明确岸上隧道段基坑结构的稳定性,探讨了跨江沉管隧道施工中沉管基槽开挖、沉管管节安装、沉管管... 为了解决软土、高回淤等特殊水域环境下沉管隧道的施工难题,以鱼珠隧道工程为依托,通过有限元模型分析了岸上明挖基坑围护结构的变形规律,明确岸上隧道段基坑结构的稳定性,探讨了跨江沉管隧道施工中沉管基槽开挖、沉管管节安装、沉管管节水下接头安装、基础施工、回填土覆盖等关键施工技术。 展开更多
关键词 跨江沉管隧道 有限元模型 基槽开挖 砂流法 回填覆盖技术 沉管管节安装 管节水下接头安装
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水泥固化含砂淤泥工程力学性能试验研究
6
作者 罗贤 席志 +3 位作者 王儒波 张圣文 潘荣生 陈海波 《中国港湾建设》 2026年第1期44-49,共6页
室内试验多采用纯净淤泥制备流态固化土,忽略了天然淤泥可能含砂这一事实,导致试验结果与工程实际情况存在差异。为探究含砂量对流态固化淤泥工程力学性能的影响,通过测试新拌浆体的流动值、泌水率、湿密度及固化土的无侧限抗压强度分... 室内试验多采用纯净淤泥制备流态固化土,忽略了天然淤泥可能含砂这一事实,导致试验结果与工程实际情况存在差异。为探究含砂量对流态固化淤泥工程力学性能的影响,通过测试新拌浆体的流动值、泌水率、湿密度及固化土的无侧限抗压强度分析含砂量和水泥掺量对流态固化淤泥的工程和力学性能的影响规律和机理。结果表明,在试验设定配比范围内,增大含砂量或减少水泥掺量均能显著改善浆体流动性,同时导致泌水率上升;提高水泥掺量可通过增加浆体干物质含量、促进水化反应消耗自由水并减少气孔生成,从而有效提升浆体湿密度;此外,降低含砂量会显著降低浆体黏度,在搅拌过程中易引入空气,导致孔隙率增加,进而引起湿密度的非线性变化。无侧限抗压强度试验证实水泥掺量和养护龄期是控制强度的关键因素,但含砂量增大所导致的孔隙增加和结构缺陷会明显削弱材料强度,这种劣化效应在高水泥掺量时尤为显著。 展开更多
关键词 流态固化土 含砂量 流动值 泌水率:无侧限抗压强度
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沟谷区浅埋煤层开采覆岩裂缝发育规律研究
7
作者 武兆鹏 梁运培 +5 位作者 万志军 高杰 李其罡 刘思辰 尹华龙 马云 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期70-83,共14页
针对沟谷地形浅埋煤层开采中覆岩裂缝发育不稳定、突水溃沙灾害区域难以判定的技术难题,以龙华煤矿20202工作面为研究对象,采用无人机航测获取研究区地形特征,建立物理相似模型,与PFC2D数值模型进行对比分析。通过网格统计法系统研究了... 针对沟谷地形浅埋煤层开采中覆岩裂缝发育不稳定、突水溃沙灾害区域难以判定的技术难题,以龙华煤矿20202工作面为研究对象,采用无人机航测获取研究区地形特征,建立物理相似模型,与PFC2D数值模型进行对比分析。通过网格统计法系统研究了平缓与沟谷地形条件下覆岩裂缝的频数、产状及开度分布特征,结合数值模拟得到孔隙率演化、裂缝总数及地裂缝发育时序等参数,阐明了沟谷区覆岩裂缝动态扩展规律,确定了突水溃沙高风险区域。研究成果揭示了沟谷地形浅埋煤层开采覆岩裂缝发育机制,其结论与现场实测数据具有良好的一致性。研究结果表明:平缓地形覆岩以离层裂缝为主导,而沟谷地形促使覆岩裂缝显著发育,其中沟谷下坡段与沟底区域地表裂缝最为密集;沟谷坡段空间位置显著影响覆岩裂缝发育,沟谷地形下复合基本顶永久性裂缝数量最多,主关键层裂缝发育受地形影响最为显著,数值模型裂缝总数呈现典型的“三段两区”分布特征;沟谷地形覆岩强裂缝带呈非均匀分布,沟谷下坡段与沟底下方区域形成主关键层裂缝密集区。该研究成果为同类条件下工作面突水溃沙灾害易发区的判定提供了科学依据。 展开更多
关键词 沟谷地形 浅埋煤层 物理模拟 颗粒流 覆岩裂缝 突水溃沙
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基于风洞模拟的槽状沙障防风效应试验
8
作者 卢佳敏 高永 +2 位作者 韩彦隆 赵晨 牛润军 《干旱区研究》 北大核心 2026年第2期372-383,共12页
为防止直压立式纱网沙障底部严重的掏蚀现象,在障格内形成凹曲面,导致障体边缘歪斜,障格面积改变,防护效益降低。现提出“槽状沙障”这一通过覆沙提高自重而增强抗风蚀能力及地面贴合度的沙障新形状,基于风洞试验,在6 m·s^(-1)、9 ... 为防止直压立式纱网沙障底部严重的掏蚀现象,在障格内形成凹曲面,导致障体边缘歪斜,障格面积改变,防护效益降低。现提出“槽状沙障”这一通过覆沙提高自重而增强抗风蚀能力及地面贴合度的沙障新形状,基于风洞试验,在6 m·s^(-1)、9 m·s^(-1)、12 m·s^(-1)三种风速条件下,获得各障体高度、夹角(前后同高、前低后高、角度型)槽状沙障的风速数据,通过计算分析流场结构、风速廓线及加速率等指标,深入探究其防风效应。结果表明:槽状沙障布设均能有效降低风速,整体防风效果体现为五个特征区域,显著影响近地表气流运动。在相同夹角条件下,随着沙障高度的增加,气流加速率呈现上升趋势,但沙障角度不宜设置过大,以免防风效果减弱。布设沙障后,地表粗糙度随来流风速增大而减小,两者呈负相关关系,摩阻速度均随风速增强而线性递增,表现出显著的正相关特征。本研究结果旨在形成防沙工程优化设计理论及配套技术体系,为工程实践提供科学依据。 展开更多
关键词 槽状沙障 风洞试验 防风效应 流场结构 粗糙度
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风向对路堑周围风沙流场影响的数值模拟 被引量：1
9
作者 石龙 王玉竹 +1 位作者 韩峰 薛春晓 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期131-137,共7页
为认识风沙环境下风向对路堑沙害的影响,利用计算流体力学中的欧拉双流体非稳态模型,分析不同风向角(风向与路堑走向的夹角)场景下风沙流对路堑的响应规律,并研究其响应机理。数值模拟结果与现场监测结果相吻合,但由于数值模型中存在阻... 为认识风沙环境下风向对路堑沙害的影响,利用计算流体力学中的欧拉双流体非稳态模型,分析不同风向角(风向与路堑走向的夹角)场景下风沙流对路堑的响应规律,并研究其响应机理。数值模拟结果与现场监测结果相吻合,但由于数值模型中存在阻塞效应致使前者略微高估了路堑周围的风速。路堑内部沉沙区面积、路堑对气流的扰动能力和路堑内部的积沙量与风向角呈正相关。风向角β≤30°,路堑内部未观察到循环泡,风向角β>30°,路堑内部可观察到明显的循环泡,且随着风向角的增大其面积呈递增趋势。本质上,风向角的减小相当于减缓路堑边坡坡率,进而减少其内部的积沙量。路堑内部沙害程度与风向角呈正相关,为减轻风积沙对线路的危害,路堑应以小风向角穿越风沙地区,有条件时风向角宜控制在30°以内。 展开更多
关键词 路堑 风沙流场 风向 现场测试 数值模拟
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大风环境下沙漠腹地公路综合防护设施防沙性能研究
10
作者 郑中元 杜牧青 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第6期133-138,共6页
基于沙漠腹地现场测试,结合Fluent风沙两相流数值模拟针对大风环境下沙漠腹地综合防护的防沙性能开展研究.在沙漠腹地公路通过两台三维超声风速仪测量得到综合防护设施周围瞬时风速和风向,并为数值模拟边界提供风沙流初始风速.采用Fluen... 基于沙漠腹地现场测试,结合Fluent风沙两相流数值模拟针对大风环境下沙漠腹地综合防护的防沙性能开展研究.在沙漠腹地公路通过两台三维超声风速仪测量得到综合防护设施周围瞬时风速和风向,并为数值模拟边界提供风沙流初始风速.采用Fluent建立高立式沙障、草方格沙障和路基数值模型,基于欧拉双流体模型和多介质理论对综合防护设施以及路基周围风沙流的运动进行数值模拟.结果表明:在高立式沙障背风侧,风速快速降低至0~3 m/s,大颗粒沙粒主要沉积在高立式沙障迎风侧;草方格沙障对近地面风速进一步降低;草方格形成稳定的凹曲面产生回流,能保证大风环境下沙面自身不起沙,又能使气流中携带的沙粒在草方格凹槽周围堆积. 展开更多
关键词 风沙流 沙漠腹地公路 大风环境 综合防护 防风阻沙性能
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多层砂土渗透破坏过程试验分析 被引量：1
11
作者 樊赟赟 吴秀杰 张放 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第3期389-397,共9页
【目的】渗透破坏严重威胁工程安全,研究多层砂土渗透破坏过程对于灾害预测与优化防治工程具有重要的现实意义。由于目前对多层砂土渗透破坏过程的研究仍不够深入,拟采用试验方法对多层砂土渗透破坏过程开展研究,旨在得到砂土层排布顺... 【目的】渗透破坏严重威胁工程安全,研究多层砂土渗透破坏过程对于灾害预测与优化防治工程具有重要的现实意义。由于目前对多层砂土渗透破坏过程的研究仍不够深入,拟采用试验方法对多层砂土渗透破坏过程开展研究,旨在得到砂土层排布顺序对渗透破坏形成条件、破坏形式及水砂运移过程的影响规律,并进一步分析多层砂土渗透破坏的形成机理以及水砂两相的运移特征。【方法】采用自主研发的水砂两相高速渗流试验设备对多层砂土渗透破坏过程进行室内试验研究,并提出了水砂分离的渗透破坏试验方法。通过对不同砂层排列下的试样进行渗透破坏试验,测定了多层砂土渗透破坏的发生条件和破坏形式,并在水砂两相流过程中揭示水砂运移特征。【结果】多层砂土的砂层分布会对渗透破坏的形式和条件产生影响。粒径较小的砂层承受较大的局部水力梯度,当其与下游砂层粒径差别较大时,临界水力梯度较小。当各砂层按粒径由细到粗顺序排列时,试样具有反滤特性,此时临界水力梯度较大。多层砂土的砂层分布会对渗透破坏的水砂运移流量产生影响。缺乏下游砂层保护的细砂层可能会发生流土破坏,在渗流发展过程中迅速形成较大的涌砂量。在细砂层下游设有保护砂层时,涌砂量则会明显减少。多层砂土的砂层分布会对水砂运移流量过程产生影响。在多层砂土管涌过程中,砂土结构逐渐被破坏,流量随之增加。水砂流量过程曲线因砂层的压缩和膨胀交替而呈现规律性的波动变化。【结论】在合理反滤设置下的多层砂土能承受较大水力梯度。细砂层相比其他砂层承担更大的水力梯度,在缺乏下游砂层保护时易发生流土破坏,在下游保护砂层粒径较大时易发生管涌破坏。流土发生时会迅速产生较大的涌砂量,管涌发生时水砂两相流过程呈现规律性波动变化,所得到的渗透破坏临界条件及水砂运移过程数据可作为进一步试验研究及数值模拟正确性验证的参考。 展开更多
关键词 多层砂土 渗透破坏 水砂两相流 水力梯度 流土破坏 管涌破坏 水砂运移特征 涌砂量
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水流诱发砂岩储层出砂临界流速实验及预测模型 被引量：1
12
作者 罗钰涵 谌廷姗 马惠 《复杂油气藏》 2025年第3期357-364,共8页
出砂问题是制约砂岩油气藏经济高效开发的技术瓶颈之一,给油气井正常生产带来极大的挑战。从颗粒的微观受力出发,揭示出砂临界流速条件是预测出砂半径、确定出砂规模以及进行产液强度优化的关键。目前关于水流诱发砂岩储层出砂临界条件... 出砂问题是制约砂岩油气藏经济高效开发的技术瓶颈之一,给油气井正常生产带来极大的挑战。从颗粒的微观受力出发,揭示出砂临界流速条件是预测出砂半径、确定出砂规模以及进行产液强度优化的关键。目前关于水流诱发砂岩储层出砂临界条件的研究,均未考虑孔隙尺寸非均匀分布以及砂粒与孔隙壁面间黏附力的影响。为此,通过将砂岩孔隙简化为抛物线型收缩管模型,并引入扩展Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek(DLVO)理论,考虑孔隙尺寸空间变化以及黏附力的影响,构建了水流诱发砂粒运移力学模型,推导了出砂临界流速公式,并开展了砂岩出砂物理模拟实验,对模型进行了验证。研究结果表明:砂岩储层存在大规模出砂临界流速现象,该临界流速介于0.10~0.17 mm/s,当流速大于临界值时,出砂浓度急剧增加;在沿孔隙长度方向上,砂粒运移的临界流速随着与孔隙中心距离的增大而增大,即砂粒在孔隙收缩处最易发生运移;出砂临界流速随着砂粒粒径的增大、骨架颗粒粒径的减小,孔隙不同位置处的砂粒运移临界流速差异而逐渐减小;模型预测的出砂临界流速为0.106 mm/s,与实验临界流速区间一致,证明了模型的可靠性。提出的出砂临界流速模型是对常规基于井壁失稳出砂预测模型的有利补充,能够为优化产液强度防砂控砂提供理论支撑。 展开更多
关键词 临界流速 出砂机理 出砂临界条件 扩展DLVO理论 收缩管模型
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前缘小翼对风力机翼型风沙冲蚀磨损及气动性能的影响研究 被引量：1
13
作者 李德顺 张睿 +2 位作者 王清 李征宇 付宁 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期541-549,共9页
为研究前缘小翼对风力机翼型抗风沙冲蚀性能的影响,采用RANS方程耦合离散项DPM模型开展风力机翼型风沙环境下的数值模拟研究。研究表明适当位置加装前缘小翼能够实现在提升翼型气动性能的同时增强翼型的抗风沙冲蚀磨损能力,在前缘小翼弦... 为研究前缘小翼对风力机翼型抗风沙冲蚀性能的影响,采用RANS方程耦合离散项DPM模型开展风力机翼型风沙环境下的数值模拟研究。研究表明适当位置加装前缘小翼能够实现在提升翼型气动性能的同时增强翼型的抗风沙冲蚀磨损能力,在前缘小翼弦长25 mm,与主翼型相对距离为125 mm圆弧范围内安装前缘小翼能获得良好的抗冲蚀磨损效果,但在部分安装位置会出现失速攻角减小的情况。通过对比不同主翼型下前缘小翼的抗风沙冲蚀磨损性能,研究发现前缘小翼的抗风沙冲蚀磨损作用更适用于非对称翼型并能使相对厚度较大的翼型磨损量后移。 展开更多
关键词 翼型 流动控制 风力机 沙尘环境 磨损 数值模拟
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沙尘暴环境中低矮建筑风压特性的数值研究
14
作者 胡荻 黄宁 +2 位作者 裴斌斌 Rezaali Pakzad 张洁 《中国沙漠》 北大核心 2025年第1期32-43,共12页
基于欧拉-拉格朗日模型研究了风沙环境中低矮建筑的风压分布特征。结果表明:风场中沙颗粒的存在减小了平均风速,增大脉动风速,沙粒运动使小尺度涡的能量增加;与净风场相比,挟沙风场中的平均风压系数无明显变化,脉动风压系数增大显著;沙... 基于欧拉-拉格朗日模型研究了风沙环境中低矮建筑的风压分布特征。结果表明:风场中沙颗粒的存在减小了平均风速,增大脉动风速,沙粒运动使小尺度涡的能量增加;与净风场相比,挟沙风场中的平均风压系数无明显变化,脉动风压系数增大显著;沙粒的扰动使湍流脉动增强、气流不稳定性增加,屋面的极值风压系数增大6%~10%,且屋面测点间的风压相关性有增大趋势,局部联动出现负压极值而造成围护结构破坏的概率增加;0°和45°风向角模型的非高斯区域均增大50%以上,因此沙尘暴环境中有更多区域的围护结构易发生局部撕裂破坏。 展开更多
关键词 低矮建筑 沙尘暴 风沙两相流 拉格朗日粒子追踪法 风压系数
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风沙流作用下插板式挡沙堤与截沙沟防护效果数值模拟研究
15
作者 张凯 田建锦 +3 位作者 赵彦华 张海龙 张培力 崔建龙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第5期111-125,共15页
为有效治理西北地区铁路沿线路基风沙灾害,基于现有插板式挡沙堤与截沙沟的组合措施,采用数值模拟方法对在不同来流风速、不同插板式挡沙堤与截沙沟间距下的风沙防护效果进行评价,对比分析周围流场分布特征、水平与垂直风速变化规律、... 为有效治理西北地区铁路沿线路基风沙灾害,基于现有插板式挡沙堤与截沙沟的组合措施,采用数值模拟方法对在不同来流风速、不同插板式挡沙堤与截沙沟间距下的风沙防护效果进行评价,对比分析周围流场分布特征、水平与垂直风速变化规律、涡量和沙粒的沉积-侵蚀特性。结果表明:插板式挡沙堤高度(设为H)以下,气流的水平速度持续降低,挡沙堤背风侧距地表2 m高度处风速的衰减率达到96%,明显降低了挡沙堤周围的风沙流;随着来流风速的增大,挡沙堤上风向沙粒沉积区域逐渐减小,下风向沙粒反向侵蚀区域逐渐增大;在截沙沟的协同作用下,随着插板式挡沙堤与截沙沟间距从0增至15H,截沙沟周围截留沉积的沙粒逐渐增多,组合措施致使沙粒沉积的效果显著;插板式挡沙堤与截沙沟的有效防护距离稳定在44H左右,低风速与高风速下插板式挡沙堤与截沙沟的最佳间距建议值分别为8H和15H。 展开更多
关键词 路基 风沙灾害 插板式挡沙堤 截沙沟 流场分布特征 有效防护距离 数值模拟
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波形翼面对风力机翼型抗磨损及气动性能的影响
16
作者 李德顺 李征宇 +2 位作者 张睿 东海 尹航帅 《农业工程学报》 北大核心 2025年第18期42-49,共8页
为揭示波形参数对沙粒撞击特性和翼型气动性能的综合影响规律,找到一种兼顾高气动效率与强抗冲蚀能力的优化设计,该研究对波形翼面流动控制策略在含沙环境下对风力机翼型抗磨损及气动性能的影响进行了分析。该研究采用雷诺平均纳维-斯... 为揭示波形参数对沙粒撞击特性和翼型气动性能的综合影响规律,找到一种兼顾高气动效率与强抗冲蚀能力的优化设计,该研究对波形翼面流动控制策略在含沙环境下对风力机翼型抗磨损及气动性能的影响进行了分析。该研究采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations,RANS)求解流场,并结合离散相模型(discrete phase model,DPM)追踪沙粒轨迹,系统分析了波形起始位置、安装长度、波长及幅值等参数对翼面磨损和气动力的作用机理。结果表明,合理的波形参数能够减少沙尘对翼型表面的冲蚀磨损,提升抗磨损性能;但在低攻角下长度过大会导致压力面压强降低,进而导致升阻比下降。综合性能分析结果表明,在翼型压力面距前缘0.1C(C为弦长)处,施加一段长度为0.356C、波长为4 mm、幅值为0.2倍波长的波形结构,可在抗磨损性能与气动效率之间取得较优平衡。该研究可为沙尘环境中风力机叶片的抗磨蚀设计提供重要参考。 展开更多
关键词 波形翼面 翼型 沙尘环境 流动控制方法 磨损
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风沙流对沙漠光伏组件及其发电效率的影响研究进展 被引量：3
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作者 黄斌 周之杰 +4 位作者 李正农 宫博 王相军 董金爽 刘喜杰 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第4期64-79,I0002,63,共18页
沙漠光伏组件常年遭受风沙流的侵袭,引发了一系列风沙灾害,包括电站地表蚀积、板面积尘、板面冲蚀磨损以及组件的结构破坏。这些不仅严重威胁了光伏组件的安全运行,还显著降低了其发电效率。然而,当前建筑荷载规范尚未涵盖风沙流对沙漠... 沙漠光伏组件常年遭受风沙流的侵袭,引发了一系列风沙灾害,包括电站地表蚀积、板面积尘、板面冲蚀磨损以及组件的结构破坏。这些不仅严重威胁了光伏组件的安全运行,还显著降低了其发电效率。然而,当前建筑荷载规范尚未涵盖风沙流对沙漠光伏组件运行安全与发电效率的具体影响,也缺乏相应的抗风沙设计指南。本文系统概述了沙漠光伏组件在风沙作用下的多方面研究进展。首先,探讨了风沙流的基本特性及光伏阵列干扰下的风沙运动特性,揭示了光伏电站内复杂的风沙流场结构及其对组件的影响机制。其次,分析了光伏组件在风沙环境中的净风荷载、风沙荷载以及沙颗粒冲击荷载特性,指出沙颗粒冲击荷载对组件安全的重要性。随后,研究了板面积尘的规律和冲蚀磨损特性,明确了积尘和冲蚀对组件性能的影响,综合评估了风沙作用对组件发电效率的具体影响,并总结了当前研究存在的主要问题。最后,针对沙漠光伏组件面临的风沙挑战,本文提出采用现场实测、风沙洞试验、数值模拟与理论分析等方法并结合压电传感和扫描电子显微等先进技术,以深入研究沙漠光伏组件的风沙流场特性、风沙作用机制、发电效率损失规律以及抗风沙设计理论与措施,并提高研究的精度和可靠性。本研究不仅加深了对沙漠光伏组件在风沙环境中行为特性的理解,还为未来抗风沙设计规范的制定和沙漠光伏产业的可持续发展提供了参考。 展开更多
关键词 沙漠光伏组件 风沙流场 风沙荷载 板面积尘 冲蚀磨损 发电效率
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间断式改进暗管排水流量的计算方法 被引量：1
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作者 金铭锐 陶园 +1 位作者 王少丽 管孝艳 《水利学报》 北大核心 2025年第2期205-215,共11页
为应对涝渍灾害频发、耕地资源紧缺的问题,提出一种排水流量较大、占用耕地较少的间断式改进暗管排水结构。一般常规暗管渗流可以简化为二维计算,但间断式改进暗管在排水过程中存在柱体砂滤料的三维绕流,形成相对复杂的空间渗流结构。... 为应对涝渍灾害频发、耕地资源紧缺的问题,提出一种排水流量较大、占用耕地较少的间断式改进暗管排水结构。一般常规暗管渗流可以简化为二维计算,但间断式改进暗管在排水过程中存在柱体砂滤料的三维绕流,形成相对复杂的空间渗流结构。基于沙金煊的非完整井排水流量公式和常用的暗管排水流量计算公式,提出地表无积水情况下间断式改进暗管排水流量的简化计算方法,结合田间试验和HYDRUS数值模拟进行验证,并分析排水过程中各部分流量占比。结果表明,提出的间断式改进暗管排水流量的理论计算方法合理可行,间断式改进暗管排水流量的理论计算值与田间试验实测值、模拟值的平均相对误差分别为6.97%和-2.84%;随排水时间增加柱体砂滤料内部排水流量占总流量比值逐渐下降,柱体砂滤料外部进水流量占总流量比值不断增加;柱体砂滤料越高,其内部排水持续时间越长;柱体砂滤料布设间距越小,其内部排水与外部进水流量之和占总流量比值越大;间断式改进暗管排水流量计算方法在壤土、粉土中均适用。研究结果可为丰富农田排水理论和暗管工程建设提供思路与参考。 展开更多
关键词 间断式改进暗管排水 柱体砂滤料 排水流量 HYDRUS
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冲击式水轮机喷射机构结构参数对泥沙磨损特性的影响机制 被引量：2
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作者 李琛玺 李方 +2 位作者 郭鹏程 孙帅辉 沈佩荣 《水利学报》 北大核心 2025年第1期93-105,共13页
泥沙磨损是冲击式水轮机面临的核心问题之一,特别是喷射机构直面高速含沙水流冲击极易磨损破坏,威胁机组安全运行。为深究喷射机构的磨损特性及影响机制,本文基于VOF模型、欧拉-拉格朗日方法及Oka磨损模型,构建了喷射机构的磨损分析模... 泥沙磨损是冲击式水轮机面临的核心问题之一,特别是喷射机构直面高速含沙水流冲击极易磨损破坏,威胁机组安全运行。为深究喷射机构的磨损特性及影响机制,本文基于VOF模型、欧拉-拉格朗日方法及Oka磨损模型,构建了喷射机构的磨损分析模型。结合流动与颗粒运动轨迹分析可知,磨损最严重的位置在喷嘴喉部及喷针尖部,喷嘴喉部呈片状磨损且受迪恩涡对的影响在内侧的磨损范围更大,而喷针尖部主要呈点状磨损。本文选取喷针过渡段直径、喷针角度和喷嘴角度三个喷射机构的关键结构参数开展磨损特性影响机制的研究。结果表明,三个参数对喷嘴和喷针不同区域的磨损特性影响机制不同。其中喷针角度的影响最为显著,且其对磨损特性与水力性能的影响存在互抑性。一定范围内,随喷针过渡段直径的增大,喷针的磨损程度加剧,当过渡段直径增大至接近喷针直径时,针尖的平均磨损率急剧恶化为小直径时的9倍;随喷针角度增大,喷嘴喉部和喷针尖部的磨损程度改善,喷针尖部的平均磨损率最大可降低94.17%,但喷针角度对磨损特性与水力性能的影响存在互抑性;随喷嘴角度增大,可有效抑制喷针过渡段的磨损程度。因此,设计较大的喷针角度,配合较大的喷嘴角度与较小的喷针过渡段直径,可改善喷针的高磨损区与减小整体的磨损范围,并兼顾考虑水力性能的要求,进而可保障机组的高效安全运行。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 喷射机构 水气沙三相流动 泥沙磨损特性 影响机制
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荒漠-绿洲过渡带典型固沙植物根区土壤优先流特征 被引量：5
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作者 杨鹏华 胡广录 +1 位作者 李昊辰 樊亚仑 《干旱区研究》 北大核心 2025年第1期127-140,共14页
本研究以荒漠-绿洲过渡带3种典型固沙植物泡泡刺、梭梭和沙拐枣作为研究对象,在入渗水量分别为10 L、15 L和20 L条件下(模拟小雨、中雨和大雨),采用野外染色示踪方法与计算机图像处理技术,分析染色图像垂直和水平剖面优先流分布规律和... 本研究以荒漠-绿洲过渡带3种典型固沙植物泡泡刺、梭梭和沙拐枣作为研究对象,在入渗水量分别为10 L、15 L和20 L条件下(模拟小雨、中雨和大雨),采用野外染色示踪方法与计算机图像处理技术,分析染色图像垂直和水平剖面优先流分布规律和特征参数,选取特征参数作为评价指标,通过均方决策法探明典型固沙植物根区土壤优先流发育程度,为荒漠-绿洲过渡带固沙植被恢复及水资源有效利用提供参考依据。结果表明:(1)荒漠绿洲过渡带固沙植物根区存在土壤优先流现象,且主要类型为孔隙流,固沙植物种类不同,其根区优先流的垂直和水平分布特征也不同,但随着入渗水量的增加,优先流均发生侧向入渗。(2)在不同入渗水量条件下,3种固沙植物根区土壤染色面积比随土层深度的增加呈非线性减小趋势,梭梭和沙拐枣根区土壤染色面积比曲线变化呈“S”型,且水分呈非均匀下渗现象。(3)优先流评价指数P_(FI)由大到小为梭梭(0.685)、泡泡刺(0.543)、沙拐枣(0.502),梭梭根区土壤优先流发育程度最高。 展开更多
关键词 荒漠-绿洲过渡带 固沙植物 土壤优先流 染色示踪实验
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