多相流中细长颗粒数值模拟研究综述

纤维干燥尾气中的飞灰含有大量的木质纤维、砂光粉和其他粉尘。从形状来看,木质纤维属细长颗粒,和研究较为成熟的球形颗粒在许多方面存在较多差异。目前,国内外学者们已对细长颗粒在多相流中的悬浮、沉降及流化方面开展了大量数值模拟研究,取得了一定的进展;在此基础上,继续完善木质纤维的运动特征、推导出其在换热器表面的碰撞沉积模型是下一步的主要工作。     

深部储层中CO2沿断层泄漏量的影响因素

CGS（CO₂地质储存）是CO₂减排的重要手段之一,天然裂隙的存在则是CGS的潜在风险.CO₂地质储存过程中储层上覆盖层及其浅部含水层是防止CO₂泄漏的天然屏障,为了探究深部咸水层中CO₂沿断层的泄漏过程并获得断层渗透率及储层中超临界CO₂流体初始条件（初始饱和度、初始泄漏压力）对CO₂沿断层泄漏速率和泄漏量的影响程度,依据鄂尔多斯CO₂灌注工程示范区资料,使用多相、多组分溶质运移数值模拟软件TOUGH2建立了2D概念模型.结果表明,深部咸水层中的CO₂在压力差和浓度差的作用下沿断层发生泄漏,到达浅部含水层后开始发生侧向运移,100 a内运移了约200 m的水平距离;由于浮力的作用,CO₂集中在含水层顶板处,有效地防止了CO₂向外泄漏.影响因素分析表明,100 a内断层渗透性能为低渗、中渗和高渗条件时,CO₂累积泄漏量分别为0、1 050和3 000 t;CO₂初始饱和度分别为0.20、0.50和0.99时,CO₂累积泄漏量分别为550、1 050和1 650 t;初始泄漏压力分别为17.3、17.6和18.1 MPa时,CO₂累积泄漏量则分别为900、1 050和1 400 t.除此之外,断层渗透性、CO₂初始气体饱和度和初始泄漏压力对CO₂泄漏的影响还体现在泄漏发生时间和平均泄漏速率上.研究显示,各因素对CO₂沿断层泄漏过程的影响程度表现为断层渗透性能> CO₂初始饱和度> CO₂初始泄漏压力.      

三峡水库对长江江汉平原河段水文过程及临江地下水动态的影响

基于1965—2015年长江江汉平原河段4个水文站实测水文资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、突变检验法、小波分析法和数值模拟法,系统分析了三峡水库对长江江汉平原河段水文过程及临江地下水动态的影响。结果表明:1965—2015年宜昌站、监利站、螺山站和汉口站径流量均呈下降趋势,三峡水库运行前后4个水文站点径流量变化分别为-9.1%、-4.3%、-7.6%和-6.1%;4个水文站点径流的突变特征均与三峡水库工程建设和不同蓄水调度模式有关;长江江汉平原河段年径流量在时域中存在多层次的时间尺度结构,变化周期以11~13a和24~27a最为显著;在7~8a尺度下径流小波系数变化过程曲线显示,三峡水库运行是长江江汉平原河段径流振荡变化的主导因素;长江与临江地下水的补排关系取决于三峡水库的调度模式,水库调控改变了汛期和枯水期水位,使临江地下水排泄方式从以向长江排泄和蒸发排泄为主转变为以向附近河流侧向排泄、越流排泄和蒸发排泄为主。     

福清平原地下水可采资源量及应急开采量评价

根据福清平原地下水系统的水文地质机制,在概化该区地下水系统水文地质概念模型的基础上,首次建立福清平原地下水可采资源量评价三维数值模型。根据福清平原地下水含水层水位控制要求,预测该区地下水可采资源量,在相对富水区域圈定地下水应急水源地,并评价水源地的应急开采量。结果表明,福清平原地下水可采资源量为1 189.35×10~4 m~3/a,并圈定出洋梓村谢厝山山前水源地和龙山街道塘头村北侧水源地2处地下水应急水源地,2处应急水源地应急可开采资源量为246.375×10~4 m~3/a,为福清平原地下水应急水源地建设提供参考。     

基于系统动力学的以GDP-PM_(2.5)达标为约束的大气环境承载力模型研究——以武汉市为例

当前在环境规划编制中,存在对环境容量和环境承载力弱化分析的倾向,导致环境规划科学性和逻辑性不足。面对以PM_(2.5)为特征的复合型空气污染,传统的大气容量计算方法具有局限性。以武汉市为例,基于系统动力学建立了武汉市"经济-能源-大气环境"的系统动力学多目标规划模型,不去模拟复杂的大气传输扩散的物理化学过程,而是基于统计数据和社会、经济发展目标,建立了系统中不同变量的动态数量关系,预测了武汉市2016—2030年在3种情景下GDP、PM_(2.5)年均浓度和6种大气污染物排放量的变化趋势,并计算出以GDP-PM_(2.5)达标为约束的大气环境容量和大气环境承载力的阈值,可为制定城市大气中PM_(2.5)污染的控制措施提供科学依据,实现了对环境容量与环境-经济发展趋势的同步测算。     

液氨泄漏事故的后果模拟与风险评估

液氨属于低沸点化学物质,为了储存和运输方便通常以高压、低温储存于高压设备中,当设备失效时,液氨有毒有害物质将会泄漏至大气中,导致人员中毒和环境污染。利用挪威船级社(DNV)的PHAST软件对某化工厂某区域内所有设备和管线在各种场景下液氨发生泄漏事故的后果进行了模拟,并对典型场景下液氨泄漏事故的致死率、扩散浓度范围进行了分析。通过PHAST软件将各种场景下的液氨泄漏事故后果与其对应的事故发生频率综合之后,得出了该化工厂发生液氨泄漏事故的社会风险曲线和个人风险等值线,可直观地看出该化工厂对周围人口和环境造成的影响,并可定量得出对周边环境的具体个人风险值。该研究对企业的安全生产和事故条件下的应急救援具有指导意义,其定量风险评估结果将是解决事故和处理污染危害的重要依据。     

基于PLAXIS软件对燃气管道回填施工方案的安全性评估

为研究燃气管道回填施工过程中管道的受力情况,利用岩土有限元分析软件PLAXIS 3D,构建了地基-管道-回填材料-施工荷载的动力响应数值模型,设计了多种工况情景以及对应的施工机械动力荷载的数学表达形式,并对燃气管道回填施工各结构层压实过程中多种不利工况下管道的动力响应进行了数值模拟计算与分析,提出了管道安全性的评价准则并对管道的安全性进行了评估。结果表明:按照该回填施工方案,施工过程中管道的应力范围在35 MPa以内,管道压应变竖向位移小于5mm,管道处于安全范围。通过分析不同地基土体参数以及管道参数下管道的动力响应,得到了各影响因素对管道应力和位移的影响规律,可为深入了解管道在不同荷载作用下的动力响应及回填施工方案设计提供依据。     

带支撑基坑围檩受力性状分析及数值模拟

通过对带支撑基坑围檩受力性状的分析,提出支撑与围檩正交、斜交分别对应的几种基坑围檩轴力分布形式,并以武汉市凯德广场古田项目为例,从实测数据出发,分析了基坑围檩轴力的变化规律,在对基坑内支撑平面有限元计算中设置在围檩上的边界条件的特性进行深入研究的基础上,使用数值模拟手段对基坑围檩轴力进行了计算与数值模拟验证。结果表明:与开挖工况一致,围檩轴力呈现"两阶段"增长过程,地下室主体结构施工完成后,围檩轴力趋于稳定;桩(墙)平行于围檩走向的切向约束客观存在,本例中围檩轴力呈现梯形交替递增分布形式;桩(墙)对围檩的约束方向包括切向和法向,其约束形式表现为线约束和弹性约束。     

基于蒙特卡洛模拟的注水过程盖层破坏风险概率计算

为了定量评估注水过程中注水压力能否导致盖层破坏风险发生,运用FLAC3D软件建立储盖层模型,根据不同注水压力下盖层的破坏情况确定极限注水压力值的大小。考虑到注水井地层环境的不确定性,提出基于蒙特卡洛模拟的方法,计算油田现场注水压力超过极限注水压力的概率大小,从而确定发生盖层破坏风险的概率     

热带海洋大气环境下X70管线钢的缝隙腐蚀行为研究

目的研究X70管线钢在热带海洋大气实海环境下的缝隙腐蚀行为。方法在距离湛江东海岛海岸50m和200 m处分别搭建楔型缝隙模型,安装大气环境Cl-收集装置和自动气象监测站。结果距离海岸越近,风速越大,大气中Cl-沉降速率也越大,X70管线钢缝隙腐蚀越严重。X70管线钢在距离海岸50 m处发生缝隙腐蚀的最大缝宽约为0.96 mm,200 m处最大缝宽约为3.75 mm,50 m处缝隙腐蚀更严重。结论缝隙腐蚀区域形成了氧浓差电池,同时随着缝隙液中Cl-向缝隙内迁移,发生闭塞区电池自催化过程,在二者共同作用下,缝隙腐蚀区域较非缝隙腐蚀区域腐蚀更严重。