FLAC^3D中复杂模型的三维建模技巧

在数值模拟中，模型是实体的简化而不失真的摹体。数值分析的合理性很大程度上取决于模型建立的正确性。解释了FLAC^3D模型建模过程的一些问题。介绍了前期工作，及在FLAC^3D。中建模的特点，并进行了实例模拟。     

多软件联合的煤矿三维数值建模方法及其应用

为了解决复杂三维地质模型构建耗时费力、难度大的问题,提出了一种联合多个软件的复杂三维地质模型快速构建的方法,以钻孔信息为基础资料,利用3DMINE建立岩（煤）层等高线,以dxf文件形式导入GOCAD生成岩（煤）层点阵数据文件,利用SURFER对点阵数据进行网格化处理,导入RHIRO软件之中生成ANSYS可读取的iegs文件,经过ANSYS划分网格后导入FLAC3D中进行数值计算。以山东郓城煤矿的地质模型构建为例进行介绍,给出了以该方法进行地应力反演后得到的区域应力场分布云图。通过多个煤矿应用表明:该方法建模速度快,摒弃了繁杂命令流式建模方法,通过数据的逐步对接,减少了中间过程的人为干扰和误差,兼顾了ANSYS优良的网格划分功能和FLAC3D数值计算能力,且效果较好,可在其他领域和行业复杂地质模型构建中推广使用。     

基于3DMINE-MIDAS-FLAC~(3D)耦合的残矿回采稳定性研究

残矿开采条件极为复杂,回采安全性差。为了保障残采安全,利用3DMINE,MIDAS/GTS,FLAC3D软件的耦合,对残采方案的稳定性进行数值模拟研究,根据残矿开挖后所形成空区的围岩位移、应力及塑性区状态判定回采危险区。选取某矿山浅部中段残采工程为例,研究结果表明:该矿山-47 m中段部分间柱采空区的帮壁和顶板因岩移过大、拉应力过大、拉伸塑性破坏或剪切塑性破坏,出现了11处危险区;顶柱采空区顶板因拉伸塑性破坏,出现了6处危险区。通过此3种软件的耦合可精细建立复杂的数值模型,提高数值模拟结果的合理性,危险区的判定有助于指导矿山残采过程中安全监测与支护措施的实施。     

城市地下通道开挖的支护方案及对周边建筑安全的影响

根据数值分析相关理论,建立地下通道模型,采用FLAC3D有限差分法软件对某地下通道开挖进行数值模拟,根据数值模拟计算结果分析周边建筑是否安全,并提出地下通道开挖过程中所采取的安全措施。数值模拟计算结果反映周边建筑的沉降在允许的安全范围内,且与实际监测结果吻合,地下通道工程和周边建筑在开挖过程中是安全的。     

埋藏深度对盐岩储气库溶腔变形的影响研究

以典型的单一溶腔盐岩地下储气库为例,采用ANSYS15.0建立了盐岩储气库计算模型,并通过ANSYS-FLAC3转换软 件将所建模型导入岩土通用计算软件FLAC3D中,最后通过FLAC3D模拟了七种不同埋藏深度情况下盐岩储气库溶腔的变形 情况。数值模拟结果为:随着埋藏深度的增加,盐岩储气库位移近似呈直线增加,盐岩储气库应力同样近似线性增加; 溶腔中上部及溶腔直径最大处位移及应力最大,溶腔变形最大。根据模拟结果,推荐类似本文所建的盐岩储气库埋藏深 度应控制在800～1 000 m为宜,才能保证其运行过程中最大位移不高于1.19 m,最大应力不高于80 MPa。尽管通过 FLAC3D模拟的盐岩地下储气库溶腔形状过于单一,与实际盐岩地下储气库具有一定距离,但是不乏代表性,同样能够为 盐岩储气库运营期间的安全稳定性提供有益的借鉴作用。     

小凌河矿回采巷道交叉点支护技术研究

为了得出小凌河矿回采巷道交叉点处的支护方案,建立了FLAC3D数值模拟模型。针对南票煤电集团小凌河煤矿-580 m南翼溜煤道处于大倾角、受动载影响的地质条件,理论分析了交叉巷道围岩应力与变形特点,通过FLAC3D数值模拟与工程类比确定了联络巷支护方案。分析了巷道交叉点围岩应力分布和位移规律分布,确定了巷道交叉点处的补强支护方案,顶板采用钢筋托梁组合锚杆支护,并进行锚索补强。交叉的两条巷道在保持原有支护参数的基础上通过增加顶板锚索的根数来提高支护强度。结果表明,在顶板采用钢筋托梁组合锚杆支护和锚索补强,可有效控制围岩离层和结构面变形。数值模拟和传统方法相比,针对性强,更快捷方便。     

采空区埋地油气管道变形数值模拟分析

评价和预测穿过采空区的油气管道变形是油气储运工程制定管道安全预防对策的主要依据之一。结合工程实例,将现场变形监测与基于FLAC 3D的数值模拟结果相比较,采用针对采空区和管道变形特点的三维数值模型、适合采空区岩土和管道性质的本构模型计算单元和计算参数。结果表明,模拟结果与实际监测数据较吻合,管道沉降最大误差小于3.98%,管道上方地表下沉最大值误差小于7.52%。     

基于FLAC3D的盾构隧道施工过程建模影响因素分析

基于FLAC3D对盾构隧道施工过程模拟,研究建模影响因素及其影响程度。首先,综合隧道开挖过程中盾构机前体与岩土层间相互作用的影响因素来模拟隧道开挖过程,确定地表沉降和隧道垂直（Z）方向应力;然后,分别模拟去除其中一种因素后的隧道开挖过程,并求出相应的地表沉降和隧道垂向应力;最后,基于傅里叶变换对各种情况下的地表沉降量和应力应变状况进行比较分析,找出各因素对建模的影响程度,从而为利用FLAC3D进行盾构隧道施工模拟时的影响因子的选择提供参考。研究结果表明：一方面,建模过程中的各种因素对地表沉降的影响大于对隧道Z向压力影响;另一方面,盾构机推进给作业面土体压力、盾尾灌浆延迟于管片拼装造成的暂时对土体支护力不足、盾构机刀盘转动给作业面土体的扭力等因素对模型解算造成的影响最大。     

《地表水环境影响评价数值模拟方法及应用》简介

《地表水环境影响评价数值模拟方法及应用》一书系统地开展了地表水环境影响评价数值模拟的核心数学理论、技术方法及应用研究,全面地向读者展示了数值模拟的发展历程、规范化建模过程和关键问题处理方法.     

基于FLAC3D分析的某铁矿充填效果研究

为解决辽宁某铁矿开采后地表沉陷问题,验证自研的复合激发尾砂胶结充填体充填效果,运用FLAC3D模拟软件对铁矿二步骤充填开采和地表沉陷进行数值模拟计算研究.研究结果表明:采用3种胶结充填体分别进行二步骤充填后,盐基、碱基、水泥基胶结充填体内部的应力平均值分别为0.92,0.79,0.93 MPa,最大位移值分别为38,2...     

复杂形态井巷工程三维激光扫描与MIDAS-FLAC3D耦合建模稳定性分析研究

受井巷工程空间形态的复杂性及探测技术的局限性影响,部分人员无法进入的复杂形态井巷工程的实际空间形态往往很难准确获得,复杂井巷工程的数值分析往往很难进行建模或建立模型与实际误差较大,而在此基础上进行的稳定性分析结果可靠性往往较差。采用三维激光扫描技术对复杂形态井巷工程进行三维激光点云扫描,基于点云数据运用MIDAS软件建立精确形态的复杂井巷工程模型,通过耦合技术建立最终可以在FLAC3D中进行运算并且与实际形态相一致的数值模型。最后以某矿山主溜井为工程实例,利用三维激光精确扫描技术获取该井巷工程的实际空间形态,在此基础上进行MIDAS与FLAC3D耦合方法的建模分析,对该复杂井巷工程的稳定状况进行了稳定性分析。     

基于.NET Framework和Direct3D技术实现危险性液体储罐泄漏过程的三维仿真

由于windows操作系统的大面积使用,使得基于windows操作系统的Direct3D技术在游戏开发和三维仿真方面日益重要,已经成为事实上的3D标准,基于.NET Framework的3D技术的开发也是未来一个趋势,本文研究建立了描述危险性液体储罐泄漏过程的数值模型,基于.NETFramework,运用Direct3D技术开发了动态模拟软件,不仅实现了泄漏过程的三维动态效果,提高仿真的逼真程度,而且可以获取泄漏速率、泄漏量、液面高度和时间的关系。实例分析结果表明,本文所建立的数值模型和仿真方法是可行的,模拟仿真结果为危险性液体储罐泄漏事故后果定量风险评价和事故应急救援提供理论依据和基础数据,也可以应用于科研方面,进一步研究液体储罐泄漏机理,节省研究时人力物力和时间的消耗。     

飞行数据可视化技术研究

针对航空器事故调查和不安全事件分析的结果及改进的需要,研究基于FDR/QAR/DAR/CVR的数据可视化技术。提出基于飞行仪表布局语言(FILL)的仪表模型构建与驱动的技术方案,解决FDR/QAR/DAR记录数据的导入与修正处理、不同分辨率三维地形的生成与显示以及飞行数据与驾驶舱话音同步播放等问题。实践证明,利用数据可视化技术所构建的包括飞机、航迹、仪表、地形、跑道、航图等元素的三维图形飞行环境集成再现了飞行过程,为事故调查和事件分析提供了科学有效的辅助分析工具。     

木材燃烧温度场数值模拟

木材是一种很重要的可燃物,在燃烧过程中产生的热辐射和烟气会对周围的环境造成重大的不利影响。应用数值模拟方法对木材燃烧产生的温度场进行研究,通过设置模拟参数,构建燃烧产生的温度场,设置了温度测点和温度切片,并将模拟结果通过二维和三维图表达出来。该项成果可为可燃物燃烧的研究提供一定的参考数据。     

盾构近接立交桥基础安全影响三维数值分析

为了提高盾构近距离穿越立交桥群桩基础施工中的安全性,采用有限元方法建立三维数值模型对盾构穿越群桩基础过程进行动态模拟,分析了群桩基础水平位移的变化规律以及地表受盾构影响的变形规律。结果表明:盾构掘进对桩基础水平位移影响最大,且水平位移增长过程分为盾构到达前、穿越时以及注浆阶段3个阶段,3个阶段水平位移值比例为6∶3∶1;盾构在竖直方向对桩基础水平位移的影响范围为1D（盾构直径）,水平方向为3D;此外,处于盾构左右双线之间的桥梁结构由于受到土层和桩基础沉降的双重影响,会产生较大的位移,实际施工中建议加强该区域桥梁结构的监测。     

喷雾过程中液滴不稳定破碎的研究

建立喷雾过程数值计算模型,将喷注分为液核区与气液混合区,分别用Ｋ－Ｈ（Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ）和Ｒ－Ｔ（Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ）不稳定性理论来描述液滴的破碎过程,用不稳定性理论中的波长来表示破碎后的液滴半径,建立液滴破碎数学模型,并对一典型燃烧装置中的喷雾过程进行三维数值模拟,获得了液滴运动轨迹的三视图及典型截面上液体蒸汽浓度场等势线图。     

隧道盾构下穿车站出入口数值仿真对比研究

运用基于有限单元法的Ansys软件和基于有限差分法的Flac3D软件作为基本工具,选用满足Drucker-Prager(D-P)屈服准则和Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则的材料弹塑性模型,对某隧道盾构下穿近距离既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析;得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;将所得计算数值与实测数据进行对比研究,其结果相当吻合;同时对不同软件及不同屈服准则的选用所引起的计算结果的差异进行分析比较,所得规律可为类似工程的设计与施工以及相关软件计算结果的使用提供依据和支持。     

多组节理边坡稳定性FLAC3D数值分析

边坡稳定性对工程安全构成直接的威胁,对多组节理且较发育的岩体边坡稳定性安全评价,利用赤平投影方法能比较好地反映不稳定结面与边坡的几何空间关系、不稳定结构体的可能变形位移方向,为FLAC3D数值计算模型的建立提供依据。以某公路段岩体节理边坡稳定性安全评价为研究对象,通过赤平投影和FLAC3D数值计算模型稳定性分析表明,A1,J1节理组对边坡稳定性影响极大;A3,J1,A3,J2与A1,J1组节理构成贯通结构面,边坡不稳定体为两组结构面切割形成的滑体,边坡安全系数为0.67,需要支护加固。该方法对复杂节理边坡稳定性安全评价比较好地避免了采用工程经验建立数值计算模型的盲目性。     

Combustion modeling in large scale volumes using EUROPLEXUS code

Most of the numerical benchmarks on combustion in large scale volumes for hydrogen safety, which were performed up until today have demonstrated, that current numerical codes and physical models experience poor predictive capabilities at the industrial scale, both due to under-resolution and deficiencies in combustion modeling. This paper describes a validation of the EUROPLEXUS code against several large scale experimental data sets in order to improve its hydrogen combustion modeling capabilities in industrial settings (e.g. reactor buildings). The code is based on the Euler equations and employs an algorithm for the propagation of reactive interfaces, RDEM, which includes a combustion wave, as an integrable part of the Reactive Riemann problem, propagating with a fundamental flame speed (being a function of initial mixture properties as well as gas dynamics parameters). Validation of the first combustion model implemented in the code is based on obstacle-laden channels, interconnected reactor-type compartments, vented enclosures and covers all major premixed flame combustion regimes (slow, fast and detonation) with an aim to obtain conservative results. An improvement of this model is found in a direction of transient interaction of flame fronts with regions of elevated integral length scales presented in the velocity gradient field due to e.g. interactions with geometrical non-uniformities and pressure waves.