基于多孔介质传热模型探测堤坝渗漏

岩土体发生渗漏,集中渗漏通道内的流体与岩土体会发生热量交换,造成渗流通道附近地层温度发生改变.结合集中渗漏通道自身特点将渗漏通道视为多孔介质通道,考虑固相和流相相互作用的能量耗散和流体流动方向的传热效应,基于饱和多孔介质能量方程建立流体在多孔介质通道中的传热模型.根据确定的边界条件,利用叠加原理和分离变量法得到多孔介质在局部热平衡时温度的解析解.将该模型应用于工程实际,将工程实测的温度数据及参数代入模型,反演出渗漏流速.结果表明,所建立的传热模型是可行的.     

基于管道流理论的岩溶地层深基坑渗漏特性数值模拟研究

以佛山地铁三号线中山公园站岩溶地层深基坑工程为研究背景，针对岩溶地层深基坑渗流通道渗流特性的表征方法开展研究，并对岩溶基坑三种渗漏模式下的渗漏通道进行概化分析，构建岩溶基坑渗漏水力计算模型，基于水力学管道流理论对概化管道等效渗透系数进行定量表征，实现岩溶基坑渗漏通道的定量分析。     

砂土管涌的细观机理研究

利用数码可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术进行管涌细观模型试验,从细观角度研究砂土管涌机理.研究得到管涌发展过程中颗粒的移动规律,渗漏通道的形成特点,流速、颗粒位移场等随水力梯度的变化特点,并从级配角度分析土样的稳定性,得到土体的稳定性与级配曲线形状及不均匀系数等因素有关的结论.结果表明,管涌形成过程中流速、颗粒运动和渗透通道形成规律很大程度上取决于骨架颗粒、可动颗粒以及水之间的相互作用,表明水土相互作用贯穿管涌发展的全过程.     

双层堤基条件下管涌逸出的颗粒流模拟

基于颗粒离散元理论,结合实际工程中的双层堤基管涌对管涌口颗粒逸出问题进行仿真模拟。基于颗粒流程序平台PFC2D(Particle Flow Code in Two Dimension)建立了管涌口附近地层的数值模型,通过模拟实验确定了颗粒参数,分别采用线性接触刚度和平行粘结本构模型定义黏土层和砂性土层的接触模型。通过与水的耦合作用,得到管涌口从发生到扩展的管涌演化全过程。采用FISH语言开发程序,分别得到其流失量、孔隙率、流速等参数并进行分析。宏观方面的研究结果表明,采用颗粒流模拟的结果与实际管涌的宏观现象基本吻合;细观方面,管涌颗粒在管涌发生发展过程中沿着实际水流速度最大的通道溢出,流速的分布情况存在从相等的平均流速状态向局部流速集中并逐渐增大的改变过程,局部细小通道逐的流速集中,引起周边颗粒的加速流失,最终导致管涌通道的形成。这些结果为PFC2D在渗透破坏方面的深入研究应用提供了一定的实用依据,同时也为在细观尺度上解释和分析管涌现象提供了一条新的途径。     

管涌渗透形成集中渗漏通道机理研究

本文从土体微观结构组成的角度分析了堤防管涌渗透破坏的形成过程以及管涌产生集中渗漏通道的机理,阐述了堤防管涌产生、发展的变化规律,同时给出了工程设计中经常使用的关于管涌参数计算方法。     

基于温度示踪法的堤坝渗漏探测研究

温度是地下水渗流的天然示踪剂。地层温度的分布在正常情况下是连续有规律的,温度是随地层深度的增加而增大。但在有地下水渗流的影响下,地层的温度分布会产生异常现象。通过采集钻孔中的温度数据,绘制温度曲线;根据温度的异常变化判断地层渗流的情况,如确定地层集中渗漏通道以及地下水的补给关系等信息。利用温度示踪法对西部某水电站进行了地下水探测分析;根据地层中温度的异常,探测出集中渗漏水是从水平排水条带汇集到坝后量水堰,由此提出了相应的处理措施。     

考虑管径拓展的管涌发展过程模拟

堤基管涌发展试验表明,在管涌通道发展过程中,通常是上游管径较小而下游管径较大,管道尖端土体颗粒比较松散.现有的堤基管涌发展模型采取单一管径处理方法模拟管涌通道发展过程,管涌发展过程中孔隙率保持不变,难以模拟通道侧向扩展特征.本文采用泥沙运动力学方法,考虑通道发展过程中的颗粒级配调整和孔隙率变化,使得管涌通道发展情况更加符合实际.数值模拟表明,改进后的模型能够刻画管涌通道发展中的管径变化、通道发展方向、流量大小和临界水头等主要特征.     

堤坝管涌发展的改进模型

为了解决管涌通道的发展问题和管涌发展的数值计算问题,根据管涌实际形成机理,对管涌的微观物理模型进行了改进:在可动颗粒系统中,对可动颗粒按照粒径的大小进行分类,每个可动粒组作为一个整体圆管,按照粒径大小顺序,从通道管壁向中心依次排列。根据建立的新模型推导出新的可动颗粒起动的临界水头公式,并计算了两种典型级配土样的临界水头。结果表明:改进模型具有可行性和先进性,更适用于管涌动态发展的数值计算,为管涌的研究提供了更为简便的方法,并为管涌的数值计算进一步发展提供一个可行的新思路。?     

某小型土石坝坝体坝基防渗处理措施

某土石坝已运行40多年,由于坝基清基不彻底,坝体填筑质量较差,正常蓄水位运行时坝后出现渗漏,局部存在渗漏通道(管涌),经综合比较采用冲抓套井回填黏土防渗墙方案,防渗处理后坝后再没有出现渗漏点,渗流得到有效控制.     

基于示踪方法的土石坝绕坝渗漏探测

通过在钻孔中投放放射性同位素,对地下水渗流场进行标记,然后探测其浓度变化,利用同位素单孔稀释法得到钻孔中地下水的渗透流速,确定地层中的强渗漏带。利用温度示踪方法可以判别是否存在库水渗漏,其依据是库水与坝后地层温度分布规律不同,库水底部为低温,而地层温度随深度增加而上升,从而使当地地下水也具有随深度增加的趋势。若钻孔附近存在低温库水渗漏,则在钻孔温度分布曲线会出现拐点或低温谷。将此异常点作为孔中库水和当地地下水的分界点,根据所探测的渗流速度就可以分别计算出两部分的渗漏量。以某土石坝为例,利用同位素综合示踪方法进行了绕坝渗漏的判别和计算,为采取防渗加固措施提供依据。     

1.5m~3独立C型LNG储罐蒸发率简化算法

提出一种考虑罐壁、垫木、管路、绝热层等漏热因素的1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率的简化计算数值模型,验证了各漏热因素的独立性,建立了计算体系,统计回归蒸发率与环境温度之间的关系,提出简化的计算公式.将罐体温度场参数化、将漏热因素简化并参数化,使用有限元方法对罐体的温度场进行数值模拟,得到罐体漏热量.比较罐壁、垫木、管路、绝热层等对蒸发率的影响,分析得出各漏热因素温度场在工程设计情况下不会产生叠加效应这一结论.罐壁对蒸发率影响较大,垫木、管路影响较小.结果表明,该算法可快速有效预报1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率,减少建模计算流程,在LNG储罐方案总体设计阶段有着较高的实用价值.     

利用分布式光纤定位监测土石坝管涌

基于热传导与热对流原理,结合流体横掠管束传热准则,完善了渗流流速的光纤测读算式,可据此监测大坝的渗水流速、渗水量.借助于坝体内光纤的拉曼散射效应测出温度场,找出坝体温度异常区域,即可用确定土石坝内细微管涌发生的位置.     

异常温压复合地层注热流体井井筒传热计算

考虑到储层温度、压力对于注热开采井井筒热损失的重要性,利用热量传递基本理论和能量守恒原理,建立了含有异常温压储层的注热流体井井筒热损失计算模型。分析了地温梯度和地层压力系数对岩石热物性参数的影响,计算了不同流体注入速率和不同隔热层参数下的井筒热损失程度,并讨论了地层温度压力对井筒流体稳定时间和稳定温度的影响。结果表明,对于单一的砂质沉积,地层压力系数越高,岩石的导热系数越大,热扩散系数越小;温度异常对井筒热损失影响较为明显,存在高温、低压地层的井筒热损失小,井筒流体到达稳定状态时温度较高。该模型可用于现场同类油藏的井筒沿程温度预测。     

Research of refrigeration system for a new type of constant temperature hydraulic tank

Different from the traditional hydraulic oil cooling method,a new type of constant temperature oil tank cooling system based on semiconductor refrigeration technology is designed. This paper studies the principle of semiconductor refrigeration and establishes a heat transfer model. Semiconductor cooler on piping refrigeration is simulated,and influence of the parameters on the outlet temperature,such as pipe pressure difference of inlet and outlet,pipe length,pipe radius,are gotten,and then hydraulic tank semiconductor refrigeration system is proposed. The semiconductor refrigeration system can control temperature at 37 ± 1°C.     

Numerical simulation and experimental study on the leakage of continuous rotary electro-hydraulic servo motor

In order to study the influence of inlet and outlet pressure difference and triangular buffer groove on the internal leakage of continuous rotary electro-hydraulic servo motor,the flow field model of motor with and without triangular groove is established respectively.The mesh model is divided.The pressure distribution of the internal flow field under different pressure difference is analyzed by Fluent.Then,the gap leakage under different pressure difference is calculated,and the leakage curve is obtained.Finally,continuous rotary electro-hydraulic servo motor experimental system is built to conduct the internal leakage test,and the leakage under different pressure difference is measured and compared with the simulation results.The results show that the occurrence of leakage in the motor can be reduced by setting the triangular buffer groove on the flow plate,the simulation and experimental results are consistent.It can be concluded that the larger the pressure difference between the inlet and the outlet of the motor,the larger the gap leakage.The research lays foundation for the application of continuous rotary electro-hydraulic servo motor.     

基于反算热流的结晶器内流动--传热--凝固耦合模拟

基于Navier-Stokes动量方程和湍流低雷诺数k-ε方程,综合考虑能量守恒和钢液凝固与糊状区对流动过程的影响,建立了描述结晶器内钢液流动、传热及凝固过程的三维耦合数学模型。以实测温度和结晶器反问题模型计算出的热流为边界条件,模拟计算了结晶器内钢水的流动、传热和凝固行为。钢液流动决定结晶器内的温度和热流分布,铸坯凝固受钢液流动和结晶器热流双重因素的影响。建立的模型以及由此得到的铸坯凝固非均匀特征可为进一步考察浇铸过程中纵裂和其他表面缺陷提供借鉴和参考。     

相变蓄热型Trombe墙冬季供热性能的测试分析

提出相变蓄热型Trombe墙应用于寒冷地区气候条件下的冬季辅助供热系统,对其供热性能开展了实验测试研究。建立设置相变蓄热型Trombe墙的实验系统,对其冬季室内空气温度、室外气象参数、集热板表面温度、空气通道温度及风速进行了测试。详细分析了通风量和供热量。实验测试结果表明:相变蓄热型Trombe墙具有良好的蓄热和辅助供热特性;通过相变材料的蓄热和放热,可以有效延长空气通道的通风时间,进而实现延续供热。测试条件下,内部上风口和内部下风口可在2 h关闭,在日出后1～2 h开启时,效果较好;在全天候可累计提供日所需供热量的28. 9%,具有较好的供热效果。     

基于时滞BP神经网络的铸坯表面温度预报研究

为了快速准确地计算连铸方坯表面温度,提出了基于时滞BP神经网络的温度预报模型.由于传统的基于机理的模型需要直接求解偏微分方程,导致模型的求解消耗时间过长.为了满足连铸动态控制与优化的需求,研究了连铸方坯的传热机理,根据连铸过程热传导的特点,建立了基于时滞BP神经网络的温度预报模型,以历史时刻的表面温度和当前时刻水量作为神经网络的输入,以下一个时刻表面温度作为神经网络的输出.该模型可以快速预报连铸方坯表面温度的动态变化情况.并且依据某工厂的真实数据进行实验,表面温度的预报最大相对误差小于0.1%,取得了较好的实验结果.该方法可以准确地预报连铸坯的表面温度.     

高温法兰连接系统的故障树分析

由于过程工业装置正向着大型化、高参数方向发展,长期在高温高压下服役的关键设备和管道,法兰连接系统泄漏失效引发事故的潜在危险性日益增大。为了分析高温法兰系统失效原因,将法兰连接系统的泄漏失效作为顶事件,分析引起泄漏的各种可能因素,建立故障树。并由故障树底事件构成的最小割集求出底事件的结构重要度。该方法可对现役法兰连接系统进行失效预测和泄漏预防,为高温法兰连接系统的可靠性分析提供指导。