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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
1
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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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
2
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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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
3
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
4
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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多层砂土渗透破坏过程试验分析
5
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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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：2
6
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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陆上洪水型优质砂体形成机理——以兰州窑街地区炭洞沟二号坝洪水沉积为例
7
作者 李相博 刘化清 +5 位作者 郝彬 杨占龙 张晶 刘震华 李智勇 李在光 《岩性油气藏》 北大核心 2025年第6期28-34,共7页
通过野外地质考察及实验分析测试,明确了兰州窑街地区炭洞沟泥石流多发地段的洪水沉积特征,并揭示了优质砂体的形成机理。研究结果表明:(1)兰州窑街地区炭洞沟洪水沉积物分为砂砾石(G)、含砾粗砂(C)、中细砂(MS)及含粉细砂泥质沉积(黏土... 通过野外地质考察及实验分析测试,明确了兰州窑街地区炭洞沟泥石流多发地段的洪水沉积特征,并揭示了优质砂体的形成机理。研究结果表明:(1)兰州窑街地区炭洞沟洪水沉积物分为砂砾石(G)、含砾粗砂(C)、中细砂(MS)及含粉细砂泥质沉积(黏土)(FM)4种类型,自上游向下游有序分布,中细砂(MS)在汇水区下游段连续分布,分选良好,为优质砂体。(2)研究区洪水沉积物的有序分布与流体搬运过程中泥石流(非牛顿流体)向牵引流(牛顿流体)转化有关,该转化受区域“V”形拐弯河道及地形坡度变化联合控制;牵引流的机械分异作用及高能洪水颗粒间的碰撞破碎是研究区优质砂体形成的主要原因。 展开更多
关键词 泥石流 牵引流 洪水事件 优质砂体 C-M图 现代沉积 陆相环境
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合水南地区长7段夹层型页岩油储层孔隙结构特征及主控因素 被引量：1
8
作者 付林圃 王喜鑫 +5 位作者 麻书玮 李少华 薛婷 李强强 严睿 杨秦川 《东北石油大学学报》 北大核心 2025年第1期77-90,I0006,I0007,共16页
以鄂尔多斯盆地合水南地区长7段夹层型页岩油储层为例,利用铸体薄片、扫描电镜、XRD分析、高压压汞、恒速压汞及氮气吸附实验,分析合水南地区长7段夹层型页岩油储层孔隙结构特征,探讨沉积、成岩作用对孔隙结构的控制作用。结果表明:合... 以鄂尔多斯盆地合水南地区长7段夹层型页岩油储层为例,利用铸体薄片、扫描电镜、XRD分析、高压压汞、恒速压汞及氮气吸附实验,分析合水南地区长7段夹层型页岩油储层孔隙结构特征,探讨沉积、成岩作用对孔隙结构的控制作用。结果表明:合水南地区长7段页岩油储层孔隙度平均为8.47%,渗透率平均为0.74×10^(-3)μm^(2),属于典型的超低孔、超低渗储层;孔隙类型以残余粒间孔和长石溶孔为主,孔喉半径集中分布在0.02~200.00μm之间,孔隙形态主要为板状平行狭缝孔和半封闭楔形孔;孔隙结构受沉积、成岩作用演化共同控制。沉积作用奠定页岩油储层的物质基础,沉积物粒度细,杂基体积分数高,原始孔渗低;储层在强压实阶段损失大量的粒间孔隙,胶结作用进一步降低储层物性;后期溶蚀作用的改造促使优势储层形成。砂质碎屑流砂体受胶结作用减孔大,浊流砂体受压实作用减孔大。砂质碎屑流砂体经历中等压实、强胶结及中等溶蚀,是研究区优势储层的主要成因。该结果对夹层型页岩油高效开发具有指导意义。 展开更多
关键词 陆相湖盆 夹层型页岩油 孔隙结构 砂质碎屑流 优势储层 长7段 合水南地区
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GPU邻居搜索法在风沙流SPH算法中的应用
9
作者 周鹏 金阿芳 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第3期221-226,267,共7页
为了解决风沙流(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)算法因粒子数目增多导致计算效率低的问题,将GPU并行计算应用在风沙流SPH算法中。分析SPH算法适合并行计算的原因,并以单元链表(Cell-Linked List,CLL)法的邻居搜索法为基础,建立SP... 为了解决风沙流(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)算法因粒子数目增多导致计算效率低的问题,将GPU并行计算应用在风沙流SPH算法中。分析SPH算法适合并行计算的原因,并以单元链表(Cell-Linked List,CLL)法的邻居搜索法为基础,建立SPH风沙流的并行计算模型;通过计算模型进行验证对坡面风场进行分析,得到沙粒水平速度沿高度变化规律和沙粒空间分布变化;对比不同粒子数目下四种风沙流SPH算法的计算效率,结果证明该算法可以提高计算效率。 展开更多
关键词 SPH算法 风沙流 并行计算 CUDA
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接坝区退耕坡地风沙输沙率及粒径特征分析
10
作者 许晶晶 杜鹏飞 +2 位作者 陈吟 赵莹 陈康 《泥沙研究》 北大核心 2025年第3期9-16,共8页
为明晰接坝区退耕坡地土壤风蚀及输沙特征,选取小坝子流域的退耕坡地作为研究区,基于2018—2020年间集沙仪观测数据,分析了不同季节及下垫面类型的输沙率与粒径分布特征,并提出了针对性防治建议。在季节变化上,春季为风蚀最强时段,坡中... 为明晰接坝区退耕坡地土壤风蚀及输沙特征,选取小坝子流域的退耕坡地作为研究区,基于2018—2020年间集沙仪观测数据,分析了不同季节及下垫面类型的输沙率与粒径分布特征,并提出了针对性防治建议。在季节变化上,春季为风蚀最强时段,坡中沙地和坡下农地的平均输沙率分别达到2.68×10^(-2) kg/(m^(2)·d)和5.43×10^(-2) kg/(m^(2)·d),其次是冬季和夏秋季。从下垫面类型来看,坡顶裸岩沙地、坡中沙地、坡脚草地和坡下农地的场次大风输沙率依次为34.28×10^(-2) kg/(m^(2)·h)、34.08×10^(-2) kg/(m^(2)·h)、7.13×10^(-2) kg/(m^(2)·h)和8.20×10^(-2) kg/(m^(2)·h),差异显著。风蚀物粒径以粉粒为主,其次是极细沙和细沙。坡上退耕地和坡下翻耕后农地为防治重点区域,春季为重点防控时段。 展开更多
关键词 风沙流结构 输沙率 粒径 退耕坡地 接坝区
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模拟多场次暴雨条件下3种草坪坡地水土流失特征
11
作者 赵学海 王刘雅 马建刚 《中国水土保持科学》 北大核心 2025年第5期196-206,共11页
水土流失是城市生态修复及建设面临的重要问题。为探究多场暴雨条件下的坡地草坪水土流失特征,采用径流小区室内人工模拟降雨方法,研究6场暴雨(60 mm/h)条件下,白三叶、黑麦草、狗牙根3种草坪坡地的水土流失特征。结果显示:1)白三叶和... 水土流失是城市生态修复及建设面临的重要问题。为探究多场暴雨条件下的坡地草坪水土流失特征,采用径流小区室内人工模拟降雨方法,研究6场暴雨(60 mm/h)条件下,白三叶、黑麦草、狗牙根3种草坪坡地的水土流失特征。结果显示:1)白三叶和狗牙根草地产流时间呈先增加后下降趋势,黑麦草地无稳定规律。其中,狗牙根草地对径流的抑制及延缓效果最好,白三叶次之,黑麦草较差。2)6场降雨下白三叶、黑麦草和狗牙根草坪的产流总量分别为133.02、183.25、143.32 L,产沙总量分别为21.43、9.38、5.89 g;白三叶总产流量比狗牙根和黑麦草低7.19%~27.41%,狗牙根总产沙量比黑麦草和白三叶低37.38%~72.55%。白三叶的减流效益最佳,狗牙根的减沙效果最好。3)3种草坪坡地的径流与泥沙之间呈显著的幂函数关系。综合评价发现,狗牙根水土保持效益最优。多层次水平叶片、匍匐茎草本对于水土流失的抑制效果更佳。研究可为城市坡地草坪选用及草地水土流失、水土保持机制建立提供参考。 展开更多
关键词 坡地草坪 模拟降雨 产流产沙 暴雨 减流减沙
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基于DEM-CFD的混流式水轮机粗沙水流条件泥沙磨损机制研究
12
作者 黄剑峰 姚激 张蕾蕾 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期468-476,共9页
含沙水流条件下水轮机内部泥沙颗粒与湍流两相介质相互作用对水轮机壁面冲蚀磨损机制有重要影响。基于GPU加速耦合颗粒离散元与计算流体力学方法求解混流式水轮机内部颗粒-流体系统。通过泥沙颗粒真实外形建模,DEM-CFD耦合模拟获得水轮... 含沙水流条件下水轮机内部泥沙颗粒与湍流两相介质相互作用对水轮机壁面冲蚀磨损机制有重要影响。基于GPU加速耦合颗粒离散元与计算流体力学方法求解混流式水轮机内部颗粒-流体系统。通过泥沙颗粒真实外形建模,DEM-CFD耦合模拟获得水轮机泥沙颗粒流磨损特性。结果表明:GPU加速可节省计算成本,粗沙水流下泥沙颗粒受水流影响在尾水管内小开度工况以“短螺旋”方式运动,而大开度工况则以“长螺旋”方式运动;小开度工况球形多面体泥沙颗粒曳力最大值比球体颗粒大34.78%。大开度工况颗粒对活动导叶的碰撞强度比固定导叶大74.13%,说明其冲击磨损强于固定导叶;粒子对固定导叶的滑动距离平均最大值比活动导叶大21.43%,说明其剪切磨损强于活动导叶。活动导叶、转轮叶片和尾水管壁面磨损情况与文献试验结果及电站实际磨损一致;在汛期控制水轮机在小开度工况运行是有利的。研究结果可为改善水轮机泥沙磨损破坏提供理论参考。 展开更多
关键词 混流式水轮机 粗沙水流 DEM-CFD 泥沙磨损 数值模拟
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含砂天然气套筒式节流阀内部两相流动特性分析 被引量：1
13
作者 史鸿博 王少聪 +2 位作者 张行 赵新宇 叶际涵 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第2期139-146,共8页
为了提高节流阀在高含硫工况下的节流性能,以某套筒式节流阀为研究对象,采用欧拉-欧拉双流体模型,结合颗粒动力学理论和标准k-ε湍流模型,对阀门内部气固两相流场进行三维数值模拟研究,对比分析不同阀门开度、节流孔结构和尺寸、入口颗... 为了提高节流阀在高含硫工况下的节流性能,以某套筒式节流阀为研究对象,采用欧拉-欧拉双流体模型,结合颗粒动力学理论和标准k-ε湍流模型,对阀门内部气固两相流场进行三维数值模拟研究,对比分析不同阀门开度、节流孔结构和尺寸、入口颗粒固含率下的速度场分布、湍流黏性场分布、流量特性与流阻特性等,并与试验结果进行对比.结果表明:阀门开度的增大可有效降低节流孔内部流速,缓解砂粒对节流孔内壁的冲蚀磨损,进而有利于阀门内部流体的流通;正三角形节流孔处存在明显的流速和压力梯度突变,且位于节流孔出口下游的对冲射流核心区域长度较长,导致严重冲蚀区域呈现出靠近节流阀出口侧的特征;砂粒冲击频次随着入口颗粒固含率的增加而增强,且节流孔入口区域存在的涡旋流动强度略有减弱,从而对节流阀整体的流通性能和冲蚀磨损程度产生影响. 展开更多
关键词 套筒式节流阀 含砂天然气 计算流体动力学 气固两相流 流场参数
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矿砂料仓均匀下料的优化模拟 被引量：2
14
作者 魏代春 倪俊 +4 位作者 曾旺 尹利潭 宫平 寇明银 周恒 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第2期108-113,130,共7页
针对某多粒径分布的矿砂在实际卸料过程易出现料面流动均匀性变差的问题,以该矿砂均匀下料为目标,先采用离散单元法建立了三维料仓下料模型,模拟解析了现有料仓结构下多粒径矿砂的流动行为,并提出了利用高度偏差值指数定量评价下料均匀... 针对某多粒径分布的矿砂在实际卸料过程易出现料面流动均匀性变差的问题,以该矿砂均匀下料为目标,先采用离散单元法建立了三维料仓下料模型,模拟解析了现有料仓结构下多粒径矿砂的流动行为,并提出了利用高度偏差值指数定量评价下料均匀性指数的方法,而后解析了不同导流体结构对矿砂下料均匀性的影响规律.结果表明:现有料仓结构下料过程为典型漏斗流,其流型依次为“一”型至“U”型及“V”型,下料不均匀,高度偏差的最大值达到653 mm;3种类型的导流体均改变了下料流型,使炉料下料均匀性得以改善;其中,叠锥型导流体改善效果最好,高度偏差可降低至300 mm以下,下料均匀性也最优,实际生产中可采用该种导流体结构改善料仓下料的均匀性. 展开更多
关键词 矿砂 离散单元法 导流体 均匀下料 结构优化
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涡旋流动夹气携沙演化过程及作用
15
作者 甘甜 陈风伊 +1 位作者 徐家骏 郭志伟 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第3期86-89,共4页
水气沙三相流是含沙条件下水力机械进水系统中最复杂的流动,其核心特征是漩涡同时夹气携沙进入水力机械系统,加剧叶轮等关键部件的磨损破坏,严重影响其安全稳定运行。采用实验方法观察含沙条件下进水池的三相涡旋流动,重点分析夹气涡对... 水气沙三相流是含沙条件下水力机械进水系统中最复杂的流动,其核心特征是漩涡同时夹气携沙进入水力机械系统,加剧叶轮等关键部件的磨损破坏,严重影响其安全稳定运行。采用实验方法观察含沙条件下进水池的三相涡旋流动,重点分析夹气涡对底部颗粒运动的影响,并进一步探讨含沙条件下临界淹没深度的规律。通过实验观察明确进水池底部的推移质会随着涡旋流动进入水力机械系统,其物理过程显示在附底夹气涡形成到消散的阶段,夹气涡会明显增强底部漩涡携沙运动,使其螺旋向上进入管内。与清水条件下相比,含沙情况下,附底夹气涡出现的频率更高、持续时间更长,并且影响临界淹没深度,说明有必要单独制定含沙条件下的设计标准。 展开更多
关键词 水气沙三相流 进水池 夹气涡 临界淹没深度
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流动环路内水合物-砂粒耦合运移沉积动力学分析
16
作者 马楠 王志远 +2 位作者 孔庆文 李泽钦 张剑波 《中国海上油气》 北大核心 2025年第4期143-153,共11页
在深水水合物的开发过程中,常伴随大量出砂问题,砂粒流入井筒中分散在水相形成微米级砂粒分散体系,进而会显著改变流体的流动特性,使得管柱内的流动参数计算复杂。能否在一定距离的井筒内实现稳定流动而不发生固相沉积,是井筒流动保障... 在深水水合物的开发过程中,常伴随大量出砂问题,砂粒流入井筒中分散在水相形成微米级砂粒分散体系,进而会显著改变流体的流动特性,使得管柱内的流动参数计算复杂。能否在一定距离的井筒内实现稳定流动而不发生固相沉积,是井筒流动保障研究的核心问题之一。借助流动实验环路及数值模拟等手段,从宏观和微观两个层面系统研究微米级砂粒分散体系中水合物的运移沉积特性。构建了考虑砂粒存在的水合物沉积动力学模型,模型预测结果与实验数据的相对误差在8%以内,研究结果为解决合采过程中水合物与微米级砂粒间的微观聚集、管壁粘附及水合物沉积床形成等流动保障问题提供了重要的理论依据和技术支撑,对推动天然气及水合物的安全高效开发具有重要意义。 展开更多
关键词 水合物开发 水合物-砂粒耦合 运移沉积 流动环路实验 数值模拟
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库布齐沙漠北缘锁边林风沙流及其粒度参数垂直分布特征
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作者 解秉林 左合君 +2 位作者 闫敏 席成 柴茵超 《西北林学院学报》 北大核心 2025年第5期52-64,共13页
为探究库布齐沙漠北缘锁边林带典型植被配置对风沙流及其粒度参数垂直分布的影响,以当地5种灌木植被配置和4种乔灌植被配置为对象,以流动沙地为对照,利用野外风沙观测取样与室内分析相结合的方法,分析不同植被配置下近地表0~60 cm高度... 为探究库布齐沙漠北缘锁边林带典型植被配置对风沙流及其粒度参数垂直分布的影响,以当地5种灌木植被配置和4种乔灌植被配置为对象,以流动沙地为对照,利用野外风沙观测取样与室内分析相结合的方法,分析不同植被配置下近地表0~60 cm高度内风沙流沙粒粒度及其粒度参数的垂直分布特征。结果表明:1)各植被配置在不同指示风速(7.5、8.7、10.2、11.3 m/s)下风沙流结构遵循幂函数分布(R^(2)>0.78),输沙集中在0~10 cm高度层,平均占90.99%。不同植被配置风沙流在0~10、10~30、30~60 cm高度层中占比最大的粒级分别为中砂、细砂、极细砂,平均占比分别为57.94%、48.16%、47.51%,随植被盖度增大分别表现为减少、增加、增加。2)各植被配置风沙流的分选性在0~20 cm高度内由较好变为中等,20~60 cm高度内由中等变为较好(0.5~1.06),高于6 cm时偏度由对称向负偏转变(0.248~0.603),峰态均为中等。3)植被盖度高于25%的灌木配置和高于20%的乔灌配置中,风沙流平均粒径与分选系数、偏度及峰态均呈极显著正相关(P<0.01),分选系数与偏度呈极显著正相关(P<0.01),偏度与峰态呈极显著负相关(P<0.01);植被盖度低于25%的灌木配置和低于20%的乔灌配置中,相关性较弱或负相关。植被配置可以显著影响风沙流结构和粒度参数,为了可持续发展,建议当地锁边林建设主要采用植被盖度为25%~30%的灌木配置和20%~25%的乔灌木配置。 展开更多
关键词 库布齐沙漠 锁边林 风沙流结构 粒度参数 垂直分布
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鄂尔多斯盆地西缘奥陶系樱桃沟组等深流-重力流交互作用沉积特征及形成机理
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作者 吴吉泽 李华 +4 位作者 何幼斌 姜纯伟 何一鸣 姚凤南 张显坤 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第5期1522-1535,共14页
为了明确等深流与重力流交互作用下的沉积特征、形成过程及主控因素,对研究区进行了岩性、古水流和粒度分析。研究区发育6种岩相及4种沉积类型:①粉砂质泥(页)岩相,属于深水原地沉积;②块状层理砾屑灰岩相,为碎屑流沉积;③粒序层理砂岩... 为了明确等深流与重力流交互作用下的沉积特征、形成过程及主控因素,对研究区进行了岩性、古水流和粒度分析。研究区发育6种岩相及4种沉积类型:①粉砂质泥(页)岩相,属于深水原地沉积;②块状层理砾屑灰岩相,为碎屑流沉积;③粒序层理砂岩相,为浊流沉积;④波状层理砂岩相、透镜状层理砂岩相和双向交错层理砂岩相,为等深流改造重力流沉积。改造砂沉积具有5个特征:①分选系数更好(0.63~0.70)、次棱角状-次圆状,具有多个粒度次总体;②古水流方向为NW向和NE向,沿斜坡向下的浊流方向为NW向,等深流平行斜坡运动方向为NE向;③概率累积曲线可为一段式、两段式和三段式,具重力流和牵引流沉积特征;④沉积物由底部到顶部粒度变细,为正递变层理,层内部发育冲刷面、顶部多被侵蚀;⑤沉积构造丰富多样,以波状层理、透镜状层理和双向交错层理较为典型。研究区从下至上依次发育改造砂沉积、浊流沉积、改造砂沉积和碎屑流沉积。浊流顺斜坡向NW向运动,等深流大致呈NE向平行于斜坡运动。当浊流能量强于等深流时,以浊流沉积为主;当浊流能量弱于等深流时,等深流可对原始沉积物(浊流沉积等)进行搬运、改造和再沉积,从而形成改造砂。改造砂孔隙度为7.56%,渗透率为2.10×10^(-3)μm^(2);浊流沉积砂孔隙度为2.42%,渗透率为1.74×10^(-3)μm^(2)。改造砂相比浊流沉积储集性能更好。深水原地沉积内发育较好的烃源岩,与改造砂互层沉积形成了有利于油气富集和保存的生-储-盖组合。 展开更多
关键词 重力流 等深流 改造砂沉积 浊流沉积 樱桃沟组 奥陶系 鄂尔多斯盆地
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SiO_(2)纳米溶液的流动性质及防砂机理
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作者 王腾 匡韶华 +3 位作者 吕民 张建国 胡祎 刘定胜 《石油化工》 北大核心 2025年第8期1132-1139,共8页
采用NMR、SEM、流型分析、渗透率测试及可视化微观流动实验等方法对SiO_(2)纳米溶液防砂材料的流动性质和防砂机理进行了考察。实验结果表明,与传统树脂化学防砂材料相比,SiO_(2)纳米溶液流动前沿均匀、覆盖率高且流动阻力小,有效避免... 采用NMR、SEM、流型分析、渗透率测试及可视化微观流动实验等方法对SiO_(2)纳米溶液防砂材料的流动性质和防砂机理进行了考察。实验结果表明,与传统树脂化学防砂材料相比,SiO_(2)纳米溶液流动前沿均匀、覆盖率高且流动阻力小,有效避免了砂固结不均与高能耗问题;经SiO_(2)纳米溶液处理后,岩层能维持较高的渗透率,石英砂表面形成了均匀薄固化膜,岩心孔隙连通性好、氢信号均匀;SiO_(2)纳米颗粒通过吸附、捕集和动力学滞留机制在砂粒间形成桥接结构,对孔隙主通道影响小;SiO_(2)纳米溶液含量为30%~40%(w)时,可实现有效砂固结并达到最大经济效益。该SiO_(2)纳米溶液防砂材料在采油防砂中具有很好的应用潜力。 展开更多
关键词 SiO_(2)纳米溶液 化学防砂 流动性质 岩心微结构
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多沙河流水利枢纽动床模型设计研究
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作者 褚丽 杨张辉 +1 位作者 刘松华 王彦博 《人民黄河》 北大核心 2025年第3期37-41,共5页
多沙河流水利枢纽的常规模型经常无法正确模拟实际工程运行情况,导致拟建工程建成运行后出现这样或那样的问题。为提高多沙河流水利枢纽动床模型试验水平,优化水库泥沙模型设计方法,以某多沙河流水库为原型,针对动床模型试验首要的模型... 多沙河流水利枢纽的常规模型经常无法正确模拟实际工程运行情况,导致拟建工程建成运行后出现这样或那样的问题。为提高多沙河流水利枢纽动床模型试验水平,优化水库泥沙模型设计方法,以某多沙河流水库为原型,针对动床模型试验首要的模型沙选择,确定化学性质稳定、容重适中的拟焦沙作为模型沙,通过分析悬移质和推移质泥沙运动相似条件,依据相关试验结果以及精度较高的沉速和水流挟沙力等计算公式,确定在多沙河流水库模型中满足水流运动、泥沙运动以及异重流运动相似条件对应的各项比尺,为模型制作后完成验证和正式工程方案试验打下良好基础。 展开更多
关键词 水库泥沙模型 模型沙 异重流运动 多沙河流 水利枢纽
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