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城市固废焚烧过程二[口恶]英全生命周期预测模型的构建:耦合数值仿真和模糊森林回归的方法
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作者 汤健 崔旺旺 +2 位作者 陈佳昆 王天峥 乔俊飞 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4628-4647,共20页
城市固废焚烧(MSWI)是实现废弃物管理和能源回收的关键技术之一,该过程不可避免地产生持久性有机污染物二[口恶]英(DXN)。该污染物产生机理至今模糊不清且难以直接检测。为洞悉DXN生成、分解、再生成、吸附和排放的全生命周期机理,本文... 城市固废焚烧(MSWI)是实现废弃物管理和能源回收的关键技术之一,该过程不可避免地产生持久性有机污染物二[口恶]英(DXN)。该污染物产生机理至今模糊不清且难以直接检测。为洞悉DXN生成、分解、再生成、吸附和排放的全生命周期机理,本文提出了基于耦合数值仿真和模糊森林回归的DXN全生命周期模型构建方法。首先,采用FLIC、Aspen Plus和Aspen Adsorption开发DXN全生命周期数值仿真模型。随后,进行双正交实验设计与实施以获得多工况下虚拟机理数据。最后,利用T-S模糊森林回归算法(TSFFR)建立DXN全生命周期模型。结果表明,该模型能够获取MSWI过程DXN全生命周期不同位置的浓度,为后续实现污染减排与优化控制提供了有效支撑。 展开更多
关键词 城市固废焚烧 二[口恶]英 全生命周期建模 耦合数值仿真 模糊森林回归 机理模型
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基于耦合数值模型的降雨诱发滑坡-泥石流危险性评价
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作者 赵晨澄 李秀珍 +3 位作者 李泉林 龚俊豪 孙建国 张世哲 《人民黄河》 北大核心 2025年第7期66-72,77,共8页
黄河上游地貌地质条件复杂脆弱,受极端降雨天气影响,泥石流等灾害时有发生,常造成严重的经济损失。以黄河上游贵德县二连村二连沟泥石流为主要研究对象,在资料收集、野外调查和遥感解译的基础上,基于TRIGRS模型、Flow-R模型和FLO-2D等... 黄河上游地貌地质条件复杂脆弱,受极端降雨天气影响,泥石流等灾害时有发生,常造成严重的经济损失。以黄河上游贵德县二连村二连沟泥石流为主要研究对象,在资料收集、野外调查和遥感解译的基础上,基于TRIGRS模型、Flow-R模型和FLO-2D等物理力学和经验统计模型,从降雨诱发滑坡为泥石流提供物源的角度将滑坡和泥石流有机联系起来,构建了降雨诱发滑坡-泥石流动态演进的耦合数值模型,并定量评估了50 a一遇降雨情景下二连沟泥石流的动态危险性。该耦合模型不只考虑了成灾环境背景条件对泥石流物源的影响,还考虑了降雨诱发滑坡为泥石流提供的动态物源,具有较好的评价及预测效果。 展开更多
关键词 耦合数值模型 泥石流 动态演进过程 危险性评价 黄河上游
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基于多尺度耦合模型的超长隧道纵向通风数值模拟
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作者 张文龙 王凌翔 +2 位作者 黄萍 刘春祥 余龙星 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3847-3860,共14页
为解决超长隧道纵向通风模拟中存在的三维模型计算效率低和一维模型精度不足的问题,提出超长隧道纵向通风多尺度(三维-一维3D-1D)耦合模拟方法。首先,通过Fire Dynamics Simulator(FDS)软件进行冷流与火灾场景的三维建模和多尺度建模;其... 为解决超长隧道纵向通风模拟中存在的三维模型计算效率低和一维模型精度不足的问题,提出超长隧道纵向通风多尺度(三维-一维3D-1D)耦合模拟方法。首先,通过Fire Dynamics Simulator(FDS)软件进行冷流与火灾场景的三维建模和多尺度建模;其次,对比三维模型和多尺度模型的水平速度(沿隧道纵向方向速度分量)均方误差,验证多尺度模型的可行性;最后,通过1个超长隧道实例,评估该方法的计算效率与模拟精度。研究结果表明:在冷流工况下,多尺度耦合模型能够显著减少计算时间并准确捕捉隧道流场特性;改进后的温度衰减算法能够有效模拟出隧道烟气纵向温度衰减;在火灾工况下,双向多尺度模型比单向多尺度耦合模型更精确地模拟了烟气的纵向传播与分层现象;一维模型温度衰减的计算方法能有效减少模拟计算时间,且一维段占比大于17%时效果更显著。本文提出的多尺度耦合方法及改进的温度衰减算法适用于隧道、地铁站等复杂地下交通系统的通风设计,以实现计算效率与模拟精度的有效平衡。 展开更多
关键词 多尺度耦合模型 超长隧道 纵向通风 数值模拟 火灾工况
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多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩水平井开发热-流-固三场耦合模型
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作者 杨永红 张世明 +4 位作者 崔营滨 杨万芹 易红霞 刘巍 张立松 《岩性油气藏》 北大核心 2025年第5期12-21,共10页
通过引入基岩控制方程、裂缝控制方程和热-流-固耦合关系,并借助COMSOL软件,开展了多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发数值模拟研究。研究结果表明:①建立的数学模型重构了热-流-固耦合关系,修正了裂缝孔隙度和渗透率与应力... 通过引入基岩控制方程、裂缝控制方程和热-流-固耦合关系,并借助COMSOL软件,开展了多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发数值模拟研究。研究结果表明:①建立的数学模型重构了热-流-固耦合关系,修正了裂缝孔隙度和渗透率与应力的函数关系,改进了CO_(2)密度、黏度和比热容随压力与温度的变化关系。②考虑基岩、盖岩和围岩的热补偿作用,提出了多源热补偿模拟方法,据此建立了多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发数值模型。③通过数值模拟,讨论了干热岩的温度场、渗流场及应力场的演化规律,揭示了水平井井网、多簇压裂缝网的布局以及超临界CO_(2)的性质直接影响CO_(2)-EGS的演化过程。④CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发的控制因素包括热-流-固(THM)三场耦合机制、水平井井网参数和多簇压裂缝网参数。THM三场耦合产出液质量流量相对于TH两场耦合提高了5.76%,但取热周期缩短了3.3 a;合理的水平井井网参数为一注两采,水平井长度为1250 m,水平井井距为300 m;最优的缝网参数为缝间距75 m、缝宽3 mm、缝高40 m。 展开更多
关键词 干热岩 CO_(2)-EGS 热-流-固耦合 水平井 数值模型 多簇压裂 最大采热量
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大前庭导水管综合征内耳三维数值模型建立及流固耦合分析
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作者 孙秀珍 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期106-106,共1页
目的通过颞骨薄扫图像建立大前庭导水管综合征(LVAS)患者及正常人内耳三维重建模型,对其行流固耦合数值模拟分析,从生物力学的角度对该病的发病机制进行分析及验证。方法收集了5名儿童颞骨CT图像,通过Mimics、Geomagic软件建立含前庭导... 目的通过颞骨薄扫图像建立大前庭导水管综合征(LVAS)患者及正常人内耳三维重建模型,对其行流固耦合数值模拟分析,从生物力学的角度对该病的发病机制进行分析及验证。方法收集了5名儿童颞骨CT图像,通过Mimics、Geomagic软件建立含前庭导水管(VA)的内耳三维模型,并利用ANSYS软件建立圆窗膜模型和流固耦合模型,对其进行流固耦合分析。结果通过颞骨CT薄扫图像建立了7例VA扩大及1例正常的模型,并成功构建圆窗膜模型,最终组建流固耦合模型。在施加不同压力载荷时,圆窗膜均发生形变,且变形趋势与载荷变化趋势基本一致。圆窗膜的变形和应力随载荷的增大而增大;在相同载荷作用下,圆窗膜的变形和应力随VA宽度增大而增大。结论通过颞骨CT薄扫图像可以建立包含前庭导水管的内耳流固耦合模型。脑脊液压力波动可影响内耳压,VA对脑脊液压力有限制作用,且VA越大对压力的限制作用越小。 展开更多
关键词 脑脊液压力 大前庭导水管综合征 圆窗膜 前庭导水管 流固耦合分析 MIMICS 三维数值模型 流固耦合模型
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基于三角网格重构模型的物体绕流数值模拟研究
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作者 董清晨 刘涛涛 +1 位作者 黄彪 张后胜 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1849-1860,共12页
基于边界数据浸入法(BDIM)的流-固耦合数值模拟中,传统模型离散重构方法存在阶梯状失真问题.为此提出了一种基于三角网格的几何重构方法,结合BDIM实现高精度流场求解,旨在提升BDIM对于复杂流动问题的模拟精度.通过三角网格重构固体模型... 基于边界数据浸入法(BDIM)的流-固耦合数值模拟中,传统模型离散重构方法存在阶梯状失真问题.为此提出了一种基于三角网格的几何重构方法,结合BDIM实现高精度流场求解,旨在提升BDIM对于复杂流动问题的模拟精度.通过三角网格重构固体模型,利用STL文件中的三角形面元信息将固体沿其近似法向方向离散,有效避免了传统方法中沿着笛卡尔正交坐标轴方向离散导致的几何阶梯状误差.采用有限差分法求解N-S方程,采用Chen空化模型构建气体体积分数控制方程,分别通过单相球体绕流与多相Clark-Y水翼空化绕流算例验证了数值计算方法的有效性.数值计算结果表明:与传统方法相比,基于三角网格重构模型的方法显著降低了模型表面的失真情况.对于雷诺数Re=3700条件下的球体绕流问题,文章方法相对于传统方法提高了压力系数与轴向速度分布的预测精度;在流场充分发展之后,计算得到的球体绕流后流场的涡结构与DNS得到的结果有较好的一致性.在Clark-Y水翼绕流空化多相流模拟中,文章方法能更精确捕捉气液界面动态行为.在保证计算效率的同时,旨在为基于BDIM处理具有复杂固体边界问题提供鲁棒性更强的数值解决方案. 展开更多
关键词 流-固耦合 边界数据浸入法 三角网格 模型重构 数值模拟
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城市生活垃圾土生化-渗流-应力耦合行为数值仿真
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作者 马鹏程 陈云敏 杨文东 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第5期115-122,共8页
垃圾土中的生化-渗流-应力耦合行为会显著影响垃圾堆体的变形。该文首先引入了与降解在变形方面等效的附加应力Pb,建立了垃圾土降解-骨架弱化本构模型,该模型能够较好地描述降解变形和降解对压缩性的影响。然后,完善了垃圾土生化-渗流-... 垃圾土中的生化-渗流-应力耦合行为会显著影响垃圾堆体的变形。该文首先引入了与降解在变形方面等效的附加应力Pb,建立了垃圾土降解-骨架弱化本构模型,该模型能够较好地描述降解变形和降解对压缩性的影响。然后,完善了垃圾土生化-渗流-应力耦合模型并采用OpenGeoSys软件开展了二维垃圾边坡耦合行为数值仿真,分析了底物浓度、甲烷产量等生化降解物理量和气压、侧向变形、沉降等力学物理量的演化规律及相互作用,相比仅关注垃圾土一维变形的耦合数值仿真有显著进步。该文研究成果可作为土木工程研究生数值试验课程的典型教学案例。 展开更多
关键词 城市垃圾土 本构模型 生化-渗流-应力耦合 数值仿真
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流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究
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作者 郝婕 王丽珠 +1 位作者 蒋勤 朱刘杰 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1325-1335,共11页
针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗... 针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗日法的MPS-BPM无网格粒子法流-固耦合数值模型.该模型基于压强梯度力量化弹性结构物粒子所受到的周围流体作用;通过建立流体粒子和弹性结构物粒子的压力泊松方程,对流体域和结构域进行统一的数值离散求解,实现弹性结构体对周围流体的反馈作用;利用背景网格法削弱流-固交界面处的数值压力振荡与自由液面的数值波动,增强模型的计算精度和稳定性.首先,通过对弹性悬臂梁在初始瞬时速度条件下的运动模拟,验证改进的BPM法对模拟弹性体大变形运动问题的可靠性.然后,通过对弹性闸门溃坝水流运动与闸门变形、溃坝水流对弹性结构物冲击作用的模拟,分析MPS-BPM流-固耦合模型在模拟复杂的流-固相互作用问题中的适用性.计算结果表明:基于MPS-BPM耦合模型得到的流体速度场和压强场变化合理、弹性结构体内部应力分布平滑且流-固交界面处未出现非物理间隙,该耦合模型能够很好地再现流-固相互作用的运动过程. 展开更多
关键词 流-固耦合数值模拟 移动粒子半隐式法 黏结粒子模型 弹性结构变形 界面耦合
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基于HJC模型的深部岩石爆破裂纹受不耦合系数影响的模拟研究
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作者 何家辉 胡义锋 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期171-181,共11页
在深部岩石爆破开挖中,装药不耦合系数对岩石的破裂程度和损伤范围具有显著影响。基于已有试验数据标定HJC(Holmquist-Johnson-Cook)模型参数,使用有限元软件LS-DYNA引入额外的失效准则以更准确地描述模型拉伸损伤情况,并通过模拟岩石... 在深部岩石爆破开挖中,装药不耦合系数对岩石的破裂程度和损伤范围具有显著影响。基于已有试验数据标定HJC(Holmquist-Johnson-Cook)模型参数,使用有限元软件LS-DYNA引入额外的失效准则以更准确地描述模型拉伸损伤情况,并通过模拟岩石单孔爆破试验和利用经验公式验证模型的合理性;研究不耦合系数和围压与爆破裂隙区范围间的关系,分析不耦合系数变化对粉碎区和炮孔周围环向应力场动态演化过程的影响。研究结果表明:不耦合系数和围压共同决定裂纹的扩展行为,不耦合系数增加,导致环向拉应力减小,径向裂纹扩展效应减弱,而围压的提升限制了裂纹的扩展,改变了径向裂纹的扩展范围;双向等值围压下,裂隙区范围随着不耦合系数和围压的增大呈先陡后缓的缩减趋势,围压对控制裂纹范围占主导地位;构建描述不耦合系数和侧压力系数对裂隙区范围影响的关系式,认为裂纹扩展具有明显的方向性,并根据其中关系,以期能够为深部岩石爆破中实现爆破裂纹的精细化控制,优化岩石破碎效率提供参考。 展开更多
关键词 深部岩石爆破 HJC模型 耦合系数 爆破裂纹 数值分析
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多次落石冲击下棚洞结构动力响应数值模拟
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作者 刘红岩 吕泽鹏 +4 位作者 刘康琦 周月智 常书瑞 薛雷 张光雄 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期157-169,共13页
为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构... 为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构动力响应的影响。结果表明:冲击力、缓冲层顶部冲击位移、棚顶位移、棚洞塑性应变均与落石质量、速度、冲击方向与棚洞平面的夹角呈正相关;长方体落石冲击产生的冲击力、棚顶位移和塑性应变均大于球体落石,球体落石产生的冲击位移大于长方体;对于长方体落石,冲击位移、棚顶位移、塑性应变与接触面积呈负相关;随着落石冲击次数的增加,峰值冲击力通常会先增大而后趋于稳定。 展开更多
关键词 棚洞结构 动力响应 fem-sph耦合数值模型 冲击力 多次落石
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超深层裂缝性致密砂岩气藏多尺度耦合流动数值模拟 被引量:2
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作者 汪如军 唐永亮 +3 位作者 朱松柏 王浩 姚军 黄朝琴 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期143-151,共9页
塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深层裂缝性致密砂岩气藏,该类气藏的储渗空间具有显著的多尺度特征,基质与多尺度裂缝、断层介质的渗透率级差相差5~6个数量级,常规渗流理论难以准确描述其流动规律和开发机理。为此,基于单裂... 塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深层裂缝性致密砂岩气藏,该类气藏的储渗空间具有显著的多尺度特征,基质与多尺度裂缝、断层介质的渗透率级差相差5~6个数量级,常规渗流理论难以准确描述其流动规律和开发机理。为此,基于单裂缝流动物理实验结果及流体力学理论,结合多尺度裂缝几何信息,应用均化理论和体积平均尺度升级方法,将多尺度介质划分为5个流动系统,建立了考虑介质间的非稳态窜流多尺度耦合流动数学模型,并应用有限体积法对耦合流动模型进行了数值求解和数值试井分析。研究结果表明:(1)不同尺度裂缝中具有不同的流动特征,随缝宽增加流速加快,流动模态发生变化;(2)多尺度耦合流动模型与双重介质模型结果存在较大差异,导数曲线具有不同趋势特征;(3)应用所建立的多尺度耦合流动模型成功解释了气藏实际试井数据,模型能够反映实际地层中的流动过程。结论认为,超深层裂缝性致密砂岩气藏多尺度耦合流动模型揭示了多尺度裂缝以及致密基质间逐级动用、协同供气的开发机理,可为类似气藏制订合理开发技术政策及气藏提高采收率提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 塔里木盆地 克拉苏气田 裂缝性致密砂岩气藏 多尺度裂缝 多流动模态 耦合流动模型 数值模拟
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不同损伤模型下偏心不耦合装药爆破特性 被引量:2
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作者 梁瑞 祁芳霞 +2 位作者 周文海 李生荣 楼晓明 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第9期98-105,共8页
在实际爆破工程中,药包因自身重量与炮孔处于偏心不耦合的相对位置。此装药结构下,爆破荷载对其炮孔近区的岩体作用分布不均匀,会造成炮孔近区爆炸能量及损伤演化分布的差异。利用数值模拟软件,分别采用HJC模型和RHT模型建立岩石单孔爆... 在实际爆破工程中,药包因自身重量与炮孔处于偏心不耦合的相对位置。此装药结构下,爆破荷载对其炮孔近区的岩体作用分布不均匀,会造成炮孔近区爆炸能量及损伤演化分布的差异。利用数值模拟软件,分别采用HJC模型和RHT模型建立岩石单孔爆破结构,探究了不同本构模型下偏心不耦合装药岩体的爆炸损伤特性。结果表明,基于本文的模拟环境,同心不耦合装药条件下,炮孔周围损伤程度基本相同,但RHT模型下的损伤范围比HJC模型大近一倍;随着偏心系数的增大,HJC模型损伤范围偏向于炮孔耦合侧,RHT模型炮孔耦合侧与非耦合侧爆破损伤范围分布不均;RHT模型能更准确地呈现实际爆破工程中岩体裂纹的扩展形态。 展开更多
关键词 数值模拟 偏心不耦合 损伤模型 爆破载荷 损伤范围
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基于含瓦斯煤岩固气耦合模型的钻孔抽采瓦斯三维数值模拟 被引量:96
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作者 尹光志 李铭辉 +3 位作者 李生舟 李文璞 姚俊伟 张千贵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期535-541,共7页
通过在多孔介质的有效应力原理中引入瓦斯吸附产生的膨胀应力,得出适用于含瓦斯煤岩的有效应力计算公式。同时利用含瓦斯煤岩的孔隙率和渗透率的动态模型,建立了能描述含瓦斯煤岩固气耦合情况下的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合... 通过在多孔介质的有效应力原理中引入瓦斯吸附产生的膨胀应力,得出适用于含瓦斯煤岩的有效应力计算公式。同时利用含瓦斯煤岩的孔隙率和渗透率的动态模型,建立了能描述含瓦斯煤岩固气耦合情况下的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合模型。以平顶山十矿的相关物性参数为基础进行了数值模拟,首先对建立的三维模型进行了开挖处理,得到了开挖后煤层的应力分布状态,而非简单的均布载荷,然后利用所建立的数学模型进行钻孔抽采瓦斯三维数值模拟。从数值模拟结果得到:①抽采负压对钻孔抽采瓦斯的影响不明显;②随着抽采时间的增长,煤层的孔隙率逐渐减小;③随着时间的推移,钻孔抽采瓦斯的有效抽采半径均逐渐增大,最后会迫近一个定值。 展开更多
关键词 渗透率 固气耦合模型 数值模拟 含瓦斯煤
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脆性岩石破裂过程损伤与渗流耦合数值模型研究 被引量:38
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作者 杨天鸿 唐春安 +3 位作者 梁正召 李连崇 朱万成 谭国焕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期533-541,共9页
大量的实验结果表明,脆性岩石的渗透性不是一个常量,而是应力和应力诱发损伤破裂的函数.建立了一个描述非均匀岩石渗流-应力-损伤耦合数学模型(FSD Model),开发出岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合分析计算系统(F-RFPA^(2D).在该系统中,... 大量的实验结果表明,脆性岩石的渗透性不是一个常量,而是应力和应力诱发损伤破裂的函数.建立了一个描述非均匀岩石渗流-应力-损伤耦合数学模型(FSD Model),开发出岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合分析计算系统(F-RFPA^(2D).在该系统中,单元的力学、水力学性质根据统计分布而变化,以体现材料的随机不均质性,材料在开裂破坏过程中流体压力传递通过单元渗流-损伤耦合迭代来实现.该系统能够对岩石试件在孔隙水压力和双轴荷载作用下裂纹的萌生、扩展过程中渗透率演化规律及其渗流-应力耦合机制进行模拟分析.最后,给出两个算例:算例1模拟载荷作用下岩石应力应变-渗透率全过程.模拟结果表明,非均匀性对岩石的应力峰值强度、峰值前后其渗透性演化规律及其破裂机制影响十分明显,模拟结果和实验结果较为一致;算例2模拟孔隙水压力作用下岩石拉伸断裂过程,通过和物理实验对比验证,验证了模型计算结果的可靠性. 展开更多
关键词 脆性岩石 破裂过程 损伤 渗流 耦合 数值模型 渗透性 F-RFPA^2D系统
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冻土水热力耦合作用的数学模型及数值模拟 被引量:63
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作者 李洪升 刘增利 梁承姬 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期621-629,共9页
将冻土体视为空间弹性体,提出了土体在冻结过程中水分场、温度场、应力场三场耦合的 一般数学模型,并给出了相应的离散方程及其解法.最后给出了数值算例;并与实测值比较, 证明了该模型和算法的正确性.
关键词 冻土 水热力耦合 数学模型 有限元分析 冻胀位移 数值模拟
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松散承压含水层下采煤的流固耦合模型试验与数值分析研究 被引量:20
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作者 李利平 李术才 +5 位作者 李树忱 冯现大 李国莹 刘斌 王静 许振浩 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期679-690,共12页
以松散承压含水层水下采煤为例,通过研制的新型流固耦合相似材料和突涌水物理模拟试验系统真实再现采区突涌水的灾变演化过程,采用光纤光栅技术、声发射技术和电阻率层析成像技术,全程捕捉隔水层围岩应力场、位移场、渗流场、温度场、... 以松散承压含水层水下采煤为例,通过研制的新型流固耦合相似材料和突涌水物理模拟试验系统真实再现采区突涌水的灾变演化过程,采用光纤光栅技术、声发射技术和电阻率层析成像技术,全程捕捉隔水层围岩应力场、位移场、渗流场、温度场、电场和声发射信息的变化特征及其异常信号,研究突水前兆多元信息的演化规律及其临突特征。采用可考虑多场耦合效应的数值分析方法,研究突水灾变演化过程中应力场、位移场和渗流场的耦合演化规律,分析突水前兆多物理场信息的响应特征。试验和数值分析结果表明:在隔水层破断突水前,围岩应力变化持续增长后发生回跌,但已濒临突水。围岩位移变化持续增长后发生跳跃,在跳跃前出现孕育突水前兆的稳定突升段。围岩渗透压力变化持续降低后发生急剧跌落,在突水前很长时间里出现孕育突水前兆的异常波动段。围岩视电阻率和声发射能量也在突水前产生明显的突升和激增现象,尤其是视电阻率突升段的增长点出现在突水前较长的时间段。通过对多场信息变化规律的内在联系及其对突水预测的有效性分析,发现隔水层的渗透压力、视电阻率以及位移变化信息在突水前具有明显的前兆特征,是松散含水层开采突水灾害预警和监测的重要前兆信息源。研究结果有助于加深对煤矿突水灾变演化过程的认识,为突水前兆信息演化规律及实时监测理论的建立提供科学依据。 展开更多
关键词 水下采煤 突水前兆 流固耦合模型试验 数值分析 演化规律
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多场耦合作用下氯离子分布场的数值模型 被引量:5
17
作者 付传清 金贤玉 +2 位作者 田野 金南国 顾祥林 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A02期119-125,共7页
为了研究温度场、湿度场和CO2分布场对氯离子分布场的影响,基于Fick扩散定律和质量守恒定律,主要考虑氯离子扩散系数、湿度以及氯离子结合和释放4个敏感参数,推导了混凝土中氯离子三维分布场控制方程,给出了初始条件和边界条件.利用ANSY... 为了研究温度场、湿度场和CO2分布场对氯离子分布场的影响,基于Fick扩散定律和质量守恒定律,主要考虑氯离子扩散系数、湿度以及氯离子结合和释放4个敏感参数,推导了混凝土中氯离子三维分布场控制方程,给出了初始条件和边界条件.利用ANSYS内部集成的参数化程序设计语言APDL建立了数值分析框架.结合试验参数,进行了湿度场作用下混凝土中氯离子分布场的数值计算,并进行了模型参数敏感性分析.结果表明:该模型可以实现不同边界条件下二维和三维多场耦合的数值计算.湿度扩散系数、氯离子扩散系数、边界氯离子浓度以及氯离子结合等温线的取值对氯离子浓度分布影响显著.数值计算结果与实验结果吻合良好,数值模型具有足够的可靠性. 展开更多
关键词 多场耦合 湿度场 氯离子 数值模型
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预应力硬态切削的热力耦合模型及数值模拟 被引量:7
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作者 彭锐涛 叶邦彦 +1 位作者 唐新姿 刘雄伟 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期18-22,共5页
基于预应力切削原理,分析了工件材料的本构关系、刀屑接触面的摩擦模型以及热控制方程等切削模拟中的关键技术.采用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)和网格自适应技术实现了切屑的分离,建立了预应力切削的三维热力耦合有限元模型.对轴承套圈... 基于预应力切削原理,分析了工件材料的本构关系、刀屑接触面的摩擦模型以及热控制方程等切削模拟中的关键技术.采用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)和网格自适应技术实现了切屑的分离,建立了预应力切削的三维热力耦合有限元模型.对轴承套圈的预应力硬态切削过程进行了模拟,获得了不同预应力条件下的切削力、切削温度和已加工表面残余应力的分布规律,并与实验数据进行了比较和分析.结果表明,两者具有较好的一致性. 展开更多
关键词 预应力 硬态切削 耦合模型 数值模拟 残余应力
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基于离心模型试验的路桥变形耦合特性数值模拟研究 被引量:17
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作者 蒋关鲁 王力伟 杭红星 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期148-157,共10页
基于离心模型试验,采用有限差分仿真法建立路桥过渡段三维数值分析模型。通过数值模拟计算结果和离心模型试验结果的对比分析,证明了所建立的模型可合理预测路、桥台变形耦合特性。数值分析结果表明:①距台背不同位置过渡段路基面沉降... 基于离心模型试验,采用有限差分仿真法建立路桥过渡段三维数值分析模型。通过数值模拟计算结果和离心模型试验结果的对比分析,证明了所建立的模型可合理预测路、桥台变形耦合特性。数值分析结果表明:①距台背不同位置过渡段路基面沉降均随过渡段地基处理程度的加强而减小,离台背距离越近,路基面的沉降坡度越大;②桥台沉降稳定后再填筑路基有利于减小桥台自身的水平位移及台背处的差异沉降值。填筑时应注意填筑速率,重点关注桥台及过渡段路基的整体稳定性和过度的不均匀下沉,防止地基因填土堆载发生滑动破坏及路基层状几何形态的变坏所引起的路基刚度的急剧下降;③不同地基处理程度情况下路桥衔接处均存在差异沉降,因此,有必要在桥头设置搭板将路桥交界处的台阶式跳跃沉降变成斜坡式连续沉降;④过渡段路基收敛沉降值与桥台的水平位移和倾角成正相关性,在数值计算的基础上提出了台后20m处过渡段路基收敛沉降值这一控制指标,并将台后过渡段填料的容许剪应变引入到过渡段设计中。 展开更多
关键词 离心模型试验 数值模拟 路桥过渡段 变形耦合 收敛沉降 桥台倾斜
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基于流固耦合模型的隧道施工数值分析 被引量:4
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作者 杨宇友 张钦喜 +2 位作者 杜修力 潘东旭 张在明 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期104-108,共5页
地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施... 地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施工引起的地面沉降问题,运用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟,并把数值模拟的结果与工程实测曲线进行比较. 展开更多
关键词 流固耦合模型 隧道施工 数值分析
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