摘要：为提高迷宫流道灌水器的抗堵塞性能,通过数值模拟的方法对梯形流道内含沙量分布以及水沙流速进行了分析,并采用PIV测试优化前后流道内颗粒运动轨迹和速度来进行验证。结果表明:梯形迷宫流道灌水器流道内高含沙量区域主要在迎水面且流速较低的位置,在优化流道时可适当增加迎水面的修改,结合流道整体和加工需求可适当、甚至不修改流道背水面尺寸;以某一含沙量分布线作为流道边界,通过多次数值模拟获得较低含沙量的流道后,进行标准化再选取流道较宽的流道。该方法基本消除了沙粒大量集中的现象,获得抗堵塞性能较好的流道模型。经水沙速度分析和PIV测试验证了该方法不仅保持了灌水器优化前的水力性能,而且抗堵塞能力得到了提高。

摘要：脉动注浆作为解决松散土体注浆的新工艺,尽管已经得到一定应用,但脉动荷载作用下浆-土耦合的动力响应研究,远滞后于工程实践。基于脉动注浆原理,设计了一套脉动注浆监测响应系统,设定不同脉动周期压力和土体孔隙比,研究不同脉动周期荷载作用砂质土体的响应规律;依托COMSOLMultiphysics平台结合MATLAB,二次开发了适用于模拟脉动注浆浆-土耦合应力-应变的程序;通过物理试验对比现有注浆地层响应理论,验证了数值模拟适用性。研究结果表明:当脉动压力增大,土体的孔隙比不变时,骨架力承担脉动应力传递速率增快;脉动频率越大,土体内部应力越大;脉动压力会破坏恒载作用下土体形成的强弱力链,导致应力传递均布;土体的孔隙比越大,土体越松散,脉动频率越大对于浆液在土体内部运移越有利。脉动注浆相比于稳压注浆会导致应力区域集中,应力区域集中造成的浆液渗透与挤密注浆,有利于降低注浆过程地层抬升位移;相比稳压注浆的浆液易沿小主应力或者地层缺陷处浆液持续劈裂,脉动注浆浆液扩散更可控。数值模拟方法为不同脉动施工参数、地层条件以及注浆材料下,浆液扩散规律研究提供了新思路,研究结论可为工程实践提供较强的指导意义。

摘要：双排开孔圆筒防波堤是基于圆筒、板式结构的一种复合式新型结构型式;基于不可压缩两相流模型建立三维数值波浪水槽,通过RNG k-ε湍流模型进行湍流封闭,并采用TruVOF方法捕捉自由液面,开展波浪与双排开孔圆筒防波堤相互作用数值模拟,探究相对排间距、开孔率对新型双排开孔圆筒防波堤消浪性能的影响,分析了后排开孔圆筒防波堤附近的复杂水动力现象和流动特性.结果表明,在本文研究工况范围内,沿程平均波高随相对排间距的增大先增大后减小,随开孔率的增大而增大,周期对沿程平均波高的影响没有明显规律;当B/D=9,e=23.11%时,新型双排开孔圆筒防波堤消浪效果最优,反射系数在0.4~0.46之间,透射系数在0.3~0.35之间,耗散系数在0.8~0.85之间;自由液面破碎、水气掺混、环状涡运动演化是新型双排开孔圆筒防波堤紊动耗能消波的主要原因;相对排间距会引起后排防波堤附近涡量分布以及剪切层形态的变化,从而导致不同的紊动特性,影响双排开孔圆筒防波堤消浪特性.研究结果可以为新型双排开孔圆筒防波堤工程设计与消浪机理研究提供理论支撑.

摘要：为了探讨海啸波近岸演变特性,本文基于模型实验和数值模拟方法,设计并进行了水槽实验,模拟了孤立波产生、传播及近岸变形的过程。本文对实验模型的设计和布置进行了总体介绍,通过改变孤立波初始波高,探究了波高对孤立波在长缓坡上的传播变形和破碎的影响,对实验数据进行分析处理,并与基于形线约束插值(CIP)算法的数值模拟结果和其他结果进行了对比。通过研究可知:本实验具有良好的可重复性,且和数值结果吻合较好。基于CIP算法的数值模型可以模拟波浪破碎、水汽掺混等强非线性现象。孤立波在长缓坡上传播时,非线性特征发展较为充分且不断增强。波高越大,传播越快,到达峰值越快,破碎也越快。

摘要：再生水和微咸水等用于农田灌溉对缓解农业用水紧缺、保证粮食稳产高产方面作用显著。但这些非常规灌溉水中的盐分进入受灌农田土壤会引起土壤结构性质的改变,进而引起入渗水流运动特征的变化,增大了农业灌水和施肥的管理难度及地下水受污染的风险。本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水盐分浓度(0、1.0、3.0和5.0 g/L)、灌水频率(1天1次、2天1次、4天1次)、含盐灌溉水-清水交替灌溉模式(纯清水灌溉、纯含盐灌溉水灌溉、含盐灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤容重、团聚体结构稳定性、孔隙结构特征、地表入渗性能以及入渗水流运动非均匀特征的影响。结果表明,适度的盐分浓度、较低的灌水频率但较大的灌水定额、含盐灌溉水-清水交替灌溉均有利于提升土壤团聚体的稳定性、抑制土壤板结、改善受灌土壤的地表入渗性能、降低入渗水流运动的非均匀性。研究成果对再生水和微咸水农田灌溉制度设计具有参考价值。

摘要：本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水油脂浓度(0,1.0,3.0和10.0g/L)、灌水频率(1d1次,2d1次,4d1次)和灌溉模式(纯清水灌溉,纯含油脂灌溉水灌溉,含油脂灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤结构性质与水流运动特征的影响.结果显示,随灌水进入到受灌土壤中的油脂主要集中在优先流通道中快速运动,优先流湿润锋处的土壤油脂浓度较高且不受灌溉水中油脂浓度的影响,表明即便是采用较低油脂浓度的灌溉水灌溉,依然对地下水系统存在较高的污染风险;高频率、低定额的含油脂灌溉水灌溉有利于进入到受灌土壤中的油脂向深层土壤运动,使得斥水性土层厚度增大,从而导致入渗水流运动的不确定性及地下水系统的污染风险均增大;油脂对受灌土壤团聚体的再团聚作用只有在其浓度较高时才能形成,含油脂灌溉水-清水交替灌溉因降低了受灌土壤的油脂浓度反而导致土壤团聚体分散和破碎.研究成果对再生水和原污水农田灌溉制度设计具有参考价值.

摘要：为填补通航隧道船舶通航安全关键技术研究的空白,基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVETVD建立了直线运河中通航隧道内船行波运动的数值模型,重点分析了船舶在通航隧道中诱导生成的船首孤立波波高以及波速的时空分布规律,并讨论了船行波对船舶连续通航的安全影响.研究得到了最大船首孤立波波高ηmax与船舶吃水P、Fr、通航隧道的水深、宽度以及船型的多元非线性回归方程;基于孤立波波面方程的理论假设,对通航隧道内船首孤立波的波速进行分析,发现船首孤立波的前波面与孤立波波面方程吻合较好,以孤立波的理论波速作为船首孤立波的传播速度,给出了通航隧道内船舶连续通航时安全航距应满足的关系式.结果表明,该模型能较好地捕捉船行波在通航隧道中的传播演变过程.研究结果可为单线直线运河中通航隧道的设计提供参考和依据,并可为通航隧道船舶通航安全关键技术标准或规范的制定奠定理论基础.

摘要：为获取地下储气库围岩热力耦合效应数值分析的边界条件,基于压缩空气质量和能量守恒方程,提出了利用FLAC3D软件求解压缩空气热力学过程及储气库围岩热力耦合数值分析边界条件的确定方法,通过算例验证了压缩空气热力学过程计算方法的正确性。采用数值分析方法研究了充放气条件下的储气库洞壁边界条件的变化特点,分析了围岩初始温度、对流换热系数以及热传导系数对边界条件变化过程的影响。研究表明:地下储气库力学及传热分析边界在运行过程中具有十分显著的动态变化特点,并与压缩空气的状态、洞壁表面热交换特性及围岩热传导特性密切相关。

摘要：利用地下岩穴进行压缩空气储能是大规模能源存储的可行方式之一。压缩空气地下储存库建设的核心任务是保证储气库的密封性和洞室结构安全性。为了验证浅埋地下储气库的可行性,在湖南平江抽水蓄能电站勘探平硐的花岗岩地层内建造了国内第1个硬岩浅埋衬砌地下储气室,并进行了10次完整的压缩空气充放气循环试验。试验结果表明:储气室内压缩空气温度场呈现出显著不均匀分布的特性,温控系统可以有效地控制储气室的温度变化过程。长时高压储气条件下,试验库的漏气率约为充气率的3.2%,试验库密封性能良好。在8.7 MPa的内压作用下围岩的最大变形量只有0.35 mm左右,高内压引起的变形影响区在10 m范围内,围岩变形安全性良好。试验成果有助于全面深入地认识高压地下储气库的工作性能,并为压气储能地下储气库的设计提供有益参考。

摘要：压气储能电站地下岩穴储气库围岩在循环运行工况下累积损伤效应明显。为研究大规模地下储气库围岩的累积损伤特性,基于损伤理论和FLAC3D软件平台,二次开发了适用于大规模地下储气库循环加卸载条件下的累积损伤分析程序,并对程序正确性进行了验证。在此基础上,研究了储气库截面型式、洞室埋深和运行下限压力等因素对储气库围岩累积损伤特性的影响。研究表明:①储气库截面型式、洞室埋深和运行下限压力都对储气库围岩变形参数损伤影响较显著,且储气库竖直方向损伤深度都大于水平方向损伤深度;②损伤区内围岩变形参数的损伤程度和损伤变量随着洞室埋深或运行下限压力的增加而减小;③对于相同截面型式的储气库,埋深和运行下限压力不同时,储气库围岩损伤区内同一测点位置的损伤变量或变形参数差值随着循环次数的增加逐渐增大。大规模地下储气库围岩累积损伤特性对全面分析储气库的安全稳定性不可以忽略。