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南海神狐海域天然气水合物降压开采过程中储层的稳定性 被引量：36
1
作者 万义钊 吴能友 +4 位作者 胡高伟 辛欣 金光荣 刘昌岭 陈强 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期117-128,共12页
储层稳定性是天然气水合物(以下简称水合物)开采所面临的关键问题之一,也是确保水合物安全高效开采的前提,目前相关的研究较少。为了分析降压法开采南海神狐海域水合物过程中储层的稳定性,根据该海域水合物的钻探资料,建立三维水合物降... 储层稳定性是天然气水合物(以下简称水合物)开采所面临的关键问题之一,也是确保水合物安全高效开采的前提,目前相关的研究较少。为了分析降压法开采南海神狐海域水合物过程中储层的稳定性,根据该海域水合物的钻探资料,建立三维水合物降压开采地质模型,采用非结构网格对模型进行离散;在综合考虑水合物开采过程中的传热传质过程和沉积物变形过程的基础上,建立了热—流—固—化四场耦合的数学模型;基于非结构网格技术,采用有限单元方法对模型求解,获得水合物降压开采条件下的储层孔隙压力、温度、水合物饱和度和应力的时空演化特征,进而分析研究了该海域水合物降压开采过程中储层沉降、应力分布和稳定性。结果表明:(1)储层渗透率越大、井底降压幅度越大,沉降量越大,沉降速度越快;(2)开采过程中储层孔隙压力减小会导致有效应力增加,且近井处剪应力增加较明显,易发生剪切破坏;(3)储层有效应力的增加导致了储层沉降,沉降主要发生在开采的早期,开采60 d,储层最大沉降为32 mm,海底面最大沉降为14 mm。结论认为,南海神狐海域水合物储层渗透率低,储层压力降低的影响范围有限,在60 d的开采时间内,储层不会发生剪切破坏。 展开更多
关键词 中国南海 神狐海域 天然气水合物 降压开采 有效应力 储层稳定性 多场耦合数值模拟
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高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究 被引量：20
2
作者 周印佳 孟松鹤 +1 位作者 解维华 杨强 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2739-2748,共10页
为了准确预测高超声速飞行器面临的严峻气动热/力环境以及结构的热力响应,发展了高超声速流动与结构传热耦合框架。采用分区求解方法,通过耦合界面的实时数据传递,实现了基于Navier-Stokes方程的高超声速化学非平衡计算流体力学(CFD)求... 为了准确预测高超声速飞行器面临的严峻气动热/力环境以及结构的热力响应,发展了高超声速流动与结构传热耦合框架。采用分区求解方法,通过耦合界面的实时数据传递,实现了基于Navier-Stokes方程的高超声速化学非平衡计算流体力学(CFD)求解器与结构的热力全耦合有限元法(FEM)求解器的多场耦合计算,建立了高超声速飞行器的多场耦合数值分析方法。首先对经典高超声速圆柱绕流实验进行了耦合计算,结果与实验值吻合良好。然后针对典型的超高温陶瓷(UHTC)材料的耦合传热问题进行了数值研究,考虑热传导效应对气动热环境和结构热响应预测的影响,结果表明对于复杂外形且热导率相对较高的UHTC材料,结构内部热传导对热环境和表面温度分布的影响不可忽略。最后针对UHTC材料热物性(比热和热导率)非线性对高超声速流动传热过程的影响进行了研究,结果表明当比热和热导率处于合理的误差范围内时,材料表面温度响应对其变化并不敏感。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 多场耦合 气动热 数值模拟 热防护
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采空区埋管抽采下自燃“三带”分布规律研究 被引量：18
3
作者 李锋 罗伙根 王超 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第2期169-173,共5页
为了研究煤矿开采过程中采空区埋管抽采瓦斯条件下自燃"三带"分布规律,以保德煤矿81307综放工作面采空区为研究背景,采用数值模拟和现场实测相结合的方法对其自燃"三带"进行研究。结果表明:81307综放工作面采空区... 为了研究煤矿开采过程中采空区埋管抽采瓦斯条件下自燃"三带"分布规律,以保德煤矿81307综放工作面采空区为研究背景,采用数值模拟和现场实测相结合的方法对其自燃"三带"进行研究。结果表明:81307综放工作面采空区埋管抽采下一号回风巷侧0~175 m为散热带,175~330 m为氧化带,大于330 m为窒息带;运输巷侧0~110 m为散热带,110~265 m为氧化带,大于265 m为窒息带。 展开更多
关键词 采空区 埋管抽采 自燃三带 偏Y型 多场耦合 数值模拟
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热处理过程流场-温度场-组织场-应力场耦合模拟研究 被引量：13
4
作者 张李强 王婧 +1 位作者 骆晓萌 顾剑锋 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期181-186,共6页
建立了有限元-有限体积耦合的热处理流场、温度场、组织场、应力场数值模型,并采用真空高压气淬工艺对该模型进行了验证。模拟结果与实测不同位置的冷却曲线和显微组织吻合较好。本研究扩展了热处理模拟的求解域,克服了传统淬火模拟需... 建立了有限元-有限体积耦合的热处理流场、温度场、组织场、应力场数值模型,并采用真空高压气淬工艺对该模型进行了验证。模拟结果与实测不同位置的冷却曲线和显微组织吻合较好。本研究扩展了热处理模拟的求解域,克服了传统淬火模拟需预先获得淬火介质换热系数的局限。模拟可获得工件热处理后的显微组织分布和残余应力分布,进而为热处理工艺的制定提供参考。 展开更多
关键词 多场耦合模拟 数值模拟 扩展求解域 高压气淬
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清水压裂多场耦合下裂缝扩展规律数值模拟分析 被引量：11
5
作者 李士斌 李磊 张立刚 《石油化工高等学校学报》 CAS 2014年第1期42-47,共6页
利用室内实验测试研究层段页岩储层的物性参数、岩石力学参数和天然裂缝分布特征参数,建立了清水压裂过程中缺陷性岩体应力场—损伤场—渗流场耦合本构模型和破坏准则。通过Comsol软件进行有限元数值模拟,分析地层分别在拉伸和压剪应力... 利用室内实验测试研究层段页岩储层的物性参数、岩石力学参数和天然裂缝分布特征参数,建立了清水压裂过程中缺陷性岩体应力场—损伤场—渗流场耦合本构模型和破坏准则。通过Comsol软件进行有限元数值模拟,分析地层分别在拉伸和压剪应力下裂缝的扩展规律,天然裂缝系统开启时,页岩储层水力压裂可以形成人工裂缝网络。当水力裂缝扩展至天然裂缝时,裂缝的宽度有明显的增加,且水力裂缝方向发生改变,沿天然裂缝两翼的其中一翼扩展,另外的一翼并没有扩展。天然裂缝间存在着明显的互相干扰。多裂缝产生的过程是从多个小裂缝向少数大裂缝发展的过程,最终的裂缝条数取决于裂缝之间的连接性;地应力、天然裂缝、射孔井段、射孔方式、地层倾角、施工排量与液体黏度等,是影响多裂缝形成的主要因素。 展开更多
关键词 清水压裂 多场耦合 损伤 有限元数值模拟 多分支缝形成机理
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基于树脂流动的变截面复合材料结构固化过程热-流-固多场强耦合数值仿真 被引量：11
6
作者 李树健 湛利华 +1 位作者 白海明 蒲永伟 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2095-2102,共8页
在考虑树脂流动对固化温度场影响的基础上,将树脂流动引入经典热-化学模型,并在考虑了固化过程材料性能时变特性条件下,建立了复合材料热-流-固多场强耦合有限元模型。通过对比文献中未考虑树脂流动对温度场的影响,本文所建模型温度场... 在考虑树脂流动对固化温度场影响的基础上,将树脂流动引入经典热-化学模型,并在考虑了固化过程材料性能时变特性条件下,建立了复合材料热-流-固多场强耦合有限元模型。通过对比文献中未考虑树脂流动对温度场的影响,本文所建模型温度场较实际结果的最大温差更低,厚度密实精度更高,模型可靠性更好。基于所建热-流-固强耦合有限元模型,对变截面复合材料结构固化过程进行数值仿真。研究发现,变截面复合材料结构较厚区域存在明显温度场、固化度场及树脂流场分布梯度,纤维体积分数分布不均性较大,这与结构不同区域的厚度、固化过程温度传递滞后及局部树脂流动受固化效应不同步产生的影响有关。变截面复合材料结构厚度由3.52mm增加至42.24mm,截面最大温差由0.3℃增加到34.3℃,纤维体积分数分布不均匀性由0.1%增加到1.3%。 展开更多
关键词 复合材料结构 固化过程 树脂流动 多场强耦合 数值仿真
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裂缝性致密碳酸盐岩储层酸压多场耦合数值模拟与应用 被引量：10
7
作者 郭建春 任冀川 +3 位作者 王世彬 苟波 赵俊生 伍林 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1219-1228,共10页
深层高温致密裂缝性碳酸盐岩储层中,酸液在天然裂缝中的动态滤失减弱了酸液对水力裂缝的刻蚀,影响了酸压改造效果。为了提高此类储层酸压设计的准确性及有效性,建立了耦合裂缝扩展与天然裂缝动态滤失的"流场-温度场-化学场"... 深层高温致密裂缝性碳酸盐岩储层中,酸液在天然裂缝中的动态滤失减弱了酸液对水力裂缝的刻蚀,影响了酸压改造效果。为了提高此类储层酸压设计的准确性及有效性,建立了耦合裂缝扩展与天然裂缝动态滤失的"流场-温度场-化学场"三场耦合前置液酸压模型。以磨溪气田龙王庙组X井为例,采用所建立的酸压模型,基于酸压施工压力数据拟合获取了储层天然裂缝特征参数,分析了天然裂缝动态滤失特征及其对酸压裂缝参数的影响;基于无因次产能指数综合评价了不同施工参数下的酸压改造效果。研究结果表明:(1)酸液在天然裂缝的动态滤失对缝内流动、温度均存在较大影响,天然裂缝滤失的精确计算是准确模拟预测酸压效果的关键;(2)裂缝性储层中的酸液滤失量并不随注酸时间的增加而降低,而是随着沟通天然裂缝数量的增加呈现出锯齿状的动态平衡;(3)在裂缝性致密碳酸盐岩储层中,最优注酸排量随注酸量的增加而提高,天然裂缝滤失是施工参数优化最重要的影响因素;(4)综合考虑施工条件及经济因素,X井的最优注酸参数中注酸量为500~600 m^3、注酸排量为6 m^3/min,优化后计算得到的无因次产能指数为拟合所得的2.5倍。 展开更多
关键词 裂缝性碳酸盐岩 多场耦合 酸压 天然裂缝 施工参数优化 数值模拟
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水轮发电机通风散热系统多场耦合的数值分析 被引量：9
8
作者 李伟力 宋厚彬 杨逢瑜 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期85-90,共6页
为研究灯泡贯流式水轮发电机定子的温度变化和通风系统的流体流动规律,以保持水轮发电机内部良好的散热效果,在建立型号为SFWG24-88/7820灯泡贯流式水轮发电机定子和通风系统的三维模型基础上,采用热电耦合原理,根据定子的特点,做相应... 为研究灯泡贯流式水轮发电机定子的温度变化和通风系统的流体流动规律,以保持水轮发电机内部良好的散热效果,在建立型号为SFWG24-88/7820灯泡贯流式水轮发电机定子和通风系统的三维模型基础上,采用热电耦合原理,根据定子的特点,做相应的假设,建立计算定子温度场的三维计算域,对定子的温度场进行直接耦合仿真计算,然后应用计算流体力学技术模拟了灯泡贯流式水轮发电机通风沟的流场,并和实际运行中真机实验所测得定子温度的数据进行了对比,最终验证运用耦合场分析方法的正确性。研究表明在合理的简化条件下,采用数值模拟能准确的模拟灯泡贯流式水轮发电机定子的温度变化规律以及通风系统流场及散热情况,对于灯泡贯流式水轮发电机通风系统与定子之间因多场耦合产生的热效应所引起的结构设计和优化具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 水轮发电机 通风冷却结构 发电机定子 多场耦合 数值模拟
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高超声速飞行器热气动弹性仿真计算方法综述 被引量：9
9
作者 王梓伊 张伟伟 刘磊 《气体物理》 2020年第6期1-15,共15页
高超声速飞行器遭遇的热气动弹性问题具有危险性和复杂性,而型号设计又对计算环境下的热气动弹性仿真提出了效率和精度的双重要求.针对此问题,首先回顾了热气动弹性分析中气动力、气动热、结构热传导、热结构动力学等子学科的仿真计算方... 高超声速飞行器遭遇的热气动弹性问题具有危险性和复杂性,而型号设计又对计算环境下的热气动弹性仿真提出了效率和精度的双重要求.针对此问题,首先回顾了热气动弹性分析中气动力、气动热、结构热传导、热结构动力学等子学科的仿真计算方法,包括工程方法、数值模拟及降阶建模方法.其中,降阶建模方法有望解决目前计算效率和精度的矛盾,是调研的重点.之后,从时空耦合的角度总结了热气动弹性分析的多场耦合计算架构,包括单向、双向空间耦合策略,以及全耦合、松耦合、时域-频域耦合等时间耦合策略.在结论中,提出了基于子学科降阶模型进行多场耦合仿真的思路,并对热气动弹性分析的发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 热气动弹性 高超声速飞行器 多场耦合 降阶模型 数值仿真
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砾岩油藏压裂裂缝遇砾扩展行为机理 被引量：4
10
作者 徐泽昊 刘向君 +3 位作者 梁利喜 丁乙 熊健 段茜 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期115-127,共13页
砾石的随机分布使砾岩储层具有高度非均质性,显著影响局部力学响应,难以控制和预测水力压裂裂缝的扩展。水力压裂裂缝的遇砾扩展机制仍不清楚,使得水力压裂的设计和有效实施充满挑战。基于全局黏聚力单元,在Abaqus平台建立了渗流-应力-... 砾石的随机分布使砾岩储层具有高度非均质性,显著影响局部力学响应,难以控制和预测水力压裂裂缝的扩展。水力压裂裂缝的遇砾扩展机制仍不清楚,使得水力压裂的设计和有效实施充满挑战。基于全局黏聚力单元,在Abaqus平台建立了渗流-应力-损伤多场耦合的二维裂缝扩展模型;在细观尺度上将砾岩视为砾石、基质和胶结面组成的三相复合材料,进行压裂裂缝遇砾扩展行为机理研究。结果表明,水力裂缝遇砾发生穿砾、绕砾、穿砾且绕砾等现象;砾石的渗透性和弹性模量对裂缝遇砾行为影响的作用机理不同:砾石的低渗透性造成憋压现象,裂缝尖端流体压力提高了13%,水平与竖直方向有效应力分别减小了10.1%和12.8%;砾石的高弹性模量造成应力的屏蔽现象,裂缝尖端与砾石间的区域水平方向有效应力减小了5.8%。砾石的低渗透性与高弹性模量都会造成胶结面上发生剪应力集中,增加了胶结弱面破坏的可能性,造成裂缝遇砾发生偏转。 展开更多
关键词 砾岩 砾石 水力压裂 多场耦合 数值模拟 裂缝扩展
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基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)地浸开采的数值模拟 被引量：4
11
作者 牛庆合 何佳彬 +6 位作者 王伟 苏学斌 周根茂 赵利信 袁维 常江芳 胡明伟 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2023年第6期144-152,共9页
为探明不同影响因素对CO_(2)+O_(2)地浸采铀效果的影响规律和影响机理,首先建立了适合CO_(2)+O_(2)地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型,其次,结合实际现场工况,开展了注液速率、渗透率、O_(2)配加浓度、HCO3-配加浓度和铀矿石平均品... 为探明不同影响因素对CO_(2)+O_(2)地浸采铀效果的影响规律和影响机理,首先建立了适合CO_(2)+O_(2)地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型,其次,结合实际现场工况,开展了注液速率、渗透率、O_(2)配加浓度、HCO3-配加浓度和铀矿石平均品位对CO_(2)+O_(2)地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明:CO_(2)+O_(2)地浸过程中,抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势;矿层渗透率、铀矿石平均品位、O_(2)配加浓度、HCO3-配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系,溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系;CO_(2)+O_(2)地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层,同时应该适当加大O_(2)和HCO3-的配加浓度,并控制好溶浸液注入速率,可实现铀资源的高效开采。本研究对CO_(2)+O_(2)地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 CO_(2)+O_(2) 地浸采铀 多场耦合 数值模拟
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高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及防控措施 被引量：7
12
作者 傅金阳 徐光阳 +2 位作者 杨曾 赵宁宁 刘守花 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期105-114,共10页
为解决高地温隧道衬砌混凝土早龄期开裂问题,以我国西部某超高地温隧道为依托,利用理论推导、数值模拟与现场测试方法分析温度与湿度变化耦合作用下高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及针对性保温隔热措施。研究结果表明:高地温与混凝... 为解决高地温隧道衬砌混凝土早龄期开裂问题,以我国西部某超高地温隧道为依托,利用理论推导、数值模拟与现场测试方法分析温度与湿度变化耦合作用下高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及针对性保温隔热措施。研究结果表明:高地温与混凝土早龄期水化产热共同作用形成的温度应力是隧道衬砌早龄期开裂的内在原因,早龄期混凝土强度增长不足是表面开裂直接原因;高地温隧道诱发衬砌混凝土早龄期开裂的围岩温度临界值约为63℃,低于此值时隧道衬砌正常施工不会导致早龄期开裂;超过此围岩温度临界值时,建议在初支与二衬间设置夹心式保温隔热层,避免衬砌混凝土因过大内外温差出现早期表面开裂;采用夹心式保温隔热层相比二衬表面设置表贴式保温隔热层更具施工组织便利性,且可避免衬砌混凝土长期处于高温状态。研究结果可为高地温衬砌混凝土早龄期开裂风险防控和隔热措施设计提供参考。 展开更多
关键词 高地温 开裂机理 多场耦合 数值模拟 早龄期 开裂控制
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双螺杆捏合机螺杆转子多场耦合特性数值模拟 被引量：7
13
作者 魏静 梁新龙 +1 位作者 孙旭建 孙伟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期617-622,共6页
以某新型双螺杆捏合机螺杆转子为研究对象,采用间接耦合以及弱耦合方法实现转子温度场和应力场、流场和应力场的耦合特性的数值模拟。将温度场作为体载荷施加在流固耦合结果上,实现螺杆转子温度场-流场-应力场的多物理场耦合特性数值模... 以某新型双螺杆捏合机螺杆转子为研究对象,采用间接耦合以及弱耦合方法实现转子温度场和应力场、流场和应力场的耦合特性的数值模拟。将温度场作为体载荷施加在流固耦合结果上,实现螺杆转子温度场-流场-应力场的多物理场耦合特性数值模拟,以研究不同工况下在流场温度、流体压力和不同扭矩对双螺杆转子的综合应力和综合变形的多场耦合作用机理,并对螺杆转子在各物理场单独作用及耦合作用下的应力和变形情况进行对比分析。研究结果表明:与流场对转子产生的变形与应力相比,热变形是导致转子实际变形的主要因素,螺杆转子热变形的变化趋势与其实际综合变形的变化趋势基本一致,而由温度场导致的转子热应力值较小,远小于转子受到流场以及扭矩产生的应力值。根据分析结果可以确定双螺杆捏合机中对转子强度、刚度起主要影响作用的因素,以及确定转子合理工作间隙。研究结果对转子微观形貌的主动反演设计以及工作间隙的合理选择提供理论依据。 展开更多
关键词 双螺杆捏合机 多场耦合 数值模拟 热-流-结构耦合
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龙宝煤矿煤层瓦斯抽采渗流运移演化规律
14
作者 陈剑 《煤矿现代化》 2024年第3期119-122,127,共5页
煤层瓦斯抽采过程中的瓦斯渗流规律是影响瓦斯抽采效率的关键,为探究实际煤层瓦斯抽采过程中的瓦斯运移特性,通过引入Weibull分布函数建立了考虑煤层非均质性的瓦斯抽采多场耦合模型,运用COMSOL数值模拟软件分析了瓦斯压力在空间与时间... 煤层瓦斯抽采过程中的瓦斯渗流规律是影响瓦斯抽采效率的关键,为探究实际煤层瓦斯抽采过程中的瓦斯运移特性,通过引入Weibull分布函数建立了考虑煤层非均质性的瓦斯抽采多场耦合模型,运用COMSOL数值模拟软件分析了瓦斯压力在空间与时间上的演化规律,并根据龙宝煤矿实际情况建立了多孔瓦斯抽采模型。结果表明:平行煤层层理方向的瓦斯抽采效果优于垂直煤层层理方向的瓦斯抽采效果,钻孔群抽采对瓦斯的影响范围呈现椭圆形分布状态,数值模拟计算的瓦斯抽采率与现场实测数据相吻合,验证了模型的工程可靠性。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 非均质性 渗流 多场耦合 数值模拟
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电渗–真空联合作用下富水黄土的排水固结特性分析 被引量：2
15
作者 周凤玺 张甲华 +1 位作者 马强 牟占霖 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期724-735,共12页
以富水黄土隧道开挖前围岩的快速排水为目的,提出电渗联合真空的方法,并对其排水固结过程进行了理论分析和试验研究。基于多孔介质理论和非饱和土力学原理,建立非饱和土体在电渗–真空作用下电场–孔压场–位移场相互耦合的数学模型,利... 以富水黄土隧道开挖前围岩的快速排水为目的,提出电渗联合真空的方法,并对其排水固结过程进行了理论分析和试验研究。基于多孔介质理论和非饱和土力学原理,建立非饱和土体在电渗–真空作用下电场–孔压场–位移场相互耦合的数学模型,利用有限单元法数值分析土体在电渗–真空作用下的排水固结规律,并结合室内模型试验进一步验证该方法在富水黄土快速排水中的应用效果。研究结果表明:电渗–真空联合作用可以有效的提高土体的排水效率,但当初始渗透率较大时,联合排水后期会出现“孔压反转”现象,这种现象会导致联合排水后期排水效率低下,揭示联合排水后期增大电压并不能有效提高排水效率的机制;电极间距主要对电渗–真空联合排水后期孔隙水压力的变化有较大影响,且阳极电势一定时,孔隙水压力不随电极间距成单调变化。 展开更多
关键词 土力学 非饱和土 电渗-真空预压 多场耦合 数值模拟
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铝合金超声波半连铸多场耦合的模拟与实验 被引量：6
16
作者 蒋日鹏 李晓谦 +1 位作者 鞠增业 张敏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期85-90,共6页
针对铝合金超声波半连铸过程,建立了声场、流场和温度场耦合的数学模型.利用Fluent模拟得到了声场、流场和温度场分布.仿真结果显示,超声波的导入对宏观流场与温度场分布具有重要影响,在超声输出振幅一定的条件下,选择频率为20kHz的超... 针对铝合金超声波半连铸过程,建立了声场、流场和温度场耦合的数学模型.利用Fluent模拟得到了声场、流场和温度场分布.仿真结果显示,超声波的导入对宏观流场与温度场分布具有重要影响,在超声输出振幅一定的条件下,选择频率为20kHz的超声波处理铝熔体能够获得较为理想的流场与温度场,从而有效促进熔体的传热、传质与柱状晶向等轴晶的转变.通过测量实验铸锭的晶粒尺寸,发现经超声处理的铸锭凝固组织显著细化,长度与宽度方向的平均晶粒尺寸分别较未经超声处理的减小了133μm与32μm.文中还结合数值模拟结果分析了超声波对铝合金大铸锭的细晶机理. 展开更多
关键词 铝合金 半连铸 超声波 多场耦合 数值模拟
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基于流固耦合的露天矿易滑区边坡稳定性分析
17
作者 陈德付 《露天采矿技术》 CAS 2024年第4期74-78,共5页
为揭示露天矿易滑区降雨影响下边坡流固耦合机理,探究降雨全过程边坡内部孔隙水压力与稳定性的变化规律,确定易滑区边坡设计参数;基于极限平衡法,通过SEEP/W和Slope/W耦合分析模型进行露天矿易滑区边坡稳定性分析。结果表明:未降雨状态... 为揭示露天矿易滑区降雨影响下边坡流固耦合机理,探究降雨全过程边坡内部孔隙水压力与稳定性的变化规律,确定易滑区边坡设计参数;基于极限平衡法,通过SEEP/W和Slope/W耦合分析模型进行露天矿易滑区边坡稳定性分析。结果表明:未降雨状态时孔隙水压力沿着地下水方向呈层状分布,随着降雨的进行边坡岩土体内孔隙水压力变化较大,边坡内部浸润线位置随着降雨的进行不断加深,雨停后边坡面附近的暂态饱和区水下渗至非饱和区,而上部暂态饱和区会由于向下的补给缓慢消失转变为非饱和区;不同坡面角下的边坡稳定系数随着降雨的进行都呈现出先减小后趋于平稳,当565 m水平台阶坡面角为45°时,在整个降雨过程中边坡稳定性始终满足设计值要求,故该矿易滑区域的台阶坡面角推荐设置为45°。 展开更多
关键词 边坡稳定性 多场耦合 数值模拟 GEO-Studio 滑动模式
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水力压裂延迟活化断层的多场耦合数值模拟研究——以加拿大福克斯溪地区诱发地震为例
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作者 冷虹 胡隽 《地震学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期394-412,共19页
加拿大西部盆地的福克斯溪(Fox Creek)页岩气开采区自压裂开采以来,地震频度急剧增加,引发工业界和科学界的广泛关注。目前一些典型诱发地震案例的断层活化动力学机制尚未完全厘清。本文以2014年初福克斯溪地区Duvernay地层附近发生的... 加拿大西部盆地的福克斯溪(Fox Creek)页岩气开采区自压裂开采以来,地震频度急剧增加,引发工业界和科学界的广泛关注。目前一些典型诱发地震案例的断层活化动力学机制尚未完全厘清。本文以2014年初福克斯溪地区Duvernay地层附近发生的地震群及构造为研究对象,开展地下断层受流体扰动而活化的多场耦合数值模拟研究。文中重点讨论的1号平台附近发生的诱发地震主要沿着两个较为清晰的发震断层发生,最大震级M_(W)3.9事件发生于压裂井下方约1 km处的结晶基底内,并具有典型的延迟触发特点。本文就上述断层的滞后活化现象开展数值模拟研究。首先,基于PKN裂缝扩展模型计算并验证注入流体的应力扰动输入项,根据地震数据识别出断层的具体位置,结合地层和构造信息建立二维地质模型;然后,耦合固体力学、流体渗流定律和断层活化理论搭建多孔弹性介质内的断层活化数值仿真模型;最后,采用有限元方法数值模拟水力压裂活化断层的全过程,通过计算库仑应力改变量(ΔCFS)的值来观测断层活化前后的流固耦合场和应力应变场的演化特征。结果表明,经过5天注水和15天扩散的流体作用,西断层附近的ΔCFS持续增加,验证西断层延迟活化的主要成因是流体逐渐扩散累积到结晶基底并改变了其应力状态。此外,模拟结果表明东断层的存在使得西断层更容易活化。断层位错产生的正ΔCFS区域与诱发地震发生位置高度吻合。本文的数值模拟研究重现了水力压裂活化断层的物理过程,相关机制的正演分析若能事先开展,将可能为地震危害性预测提供科学依据。 展开更多
关键词 多场耦合数值模拟 断层延迟活化 库仑应力 水力压裂 诱发地震
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THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展 被引量：6
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作者 颜丙乾 任奋华 +2 位作者 蔡美峰 郭奇峰 乔趁 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期47-57,共11页
岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及... 岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向.为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT(Computed tomography)扫描技术,电镜扫描技术(SEM)、核磁共振技术(NMRI)、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度−水流−应力−化学(THMC)多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能.随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持. 展开更多
关键词 裂隙岩体 多场耦合 无损检测 有限元 实验设备 数值模拟软件
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煤层裂隙粗糙度与瓦斯开采效率耦合数值模型
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作者 韩文彬 张迪 +1 位作者 郑义 刘东洋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第8期51-61,共11页
在CO_(2)驱替增强开采过程中,煤层裂隙行为对封存/采收有显著影响。为了解决多物理场耦合效应下裂隙粗糙度演化对工程效率影响尚不明确的难题,建立了一种创新的跨学科数学模型,提出定量描述煤层裂隙粗糙度的参数,并将其与煤层多场效应... 在CO_(2)驱替增强开采过程中,煤层裂隙行为对封存/采收有显著影响。为了解决多物理场耦合效应下裂隙粗糙度演化对工程效率影响尚不明确的难题,建立了一种创新的跨学科数学模型,提出定量描述煤层裂隙粗糙度的参数,并将其与煤层多场效应下的气体流动控制方程耦合,研究了煤层瓦斯开采过程中的热-流-固耦合效应及裂隙网络特性。结果表明:数学模型与实地数据吻合良好,能够表征煤层裂隙粗糙度;裂隙粗糙度对煤层瓦斯剩余压力及注入CO_(2)气压有显著影响;当粗糙度参数由0.24降至0.18时,煤层瓦斯含量最大降低32.5%,CO_(2)压力最大增加26.7%,煤层瓦斯吸附量最大降低31.7%,CO_(2)吸附量最大升高12.1%。 展开更多
关键词 瓦斯开采 非线性渗流 粗糙裂隙 CO_(2)封存 多场耦合 数值仿真
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