浮式风机气动—水动—气弹性耦合响应数值模拟

随着海上风电产业的快速发展,大型浮式风机逐渐从概念设计走向工程应用,但仍面临较大的挑战。一方面,在风、浪等环境载荷的作用下,浮式风机的气动载荷和水动力响应之间存在明显的相互干扰作用;另一方面,风力机大型化使得叶片细、长、薄的特点愈发突出,叶片柔性变形十分显著,这会影响到浮式风机的耦合性能。基于两相流CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,结合弹性致动线模型和等效梁理论,建立了浮式风机气动—水动—气弹性耦合响应计算模型,并对规则波和剪切风作用下Spar型浮式风机的气动—水动—气弹性耦合响应进行了数值模拟分析。结果表明,风力机气动载荷使得叶片挥舞变形十分显著,而叶片的扭转变形会明显降低风力机的气动载荷。此外,风力机气动载荷会增大浮式平台的纵荡位移和纵摇角,同时,浮式平台运动响应会导致风力机气动载荷产生大幅度周期性变化。进一步地,叶片结构变形响应会使得浮式风机尾流场的速度损失和湍动能有所降低。     

煤层顶板"两带"高度的微地震监测技术

主要介绍了中国和澳大利亚两个煤矿在长壁开采过程中的微地震监测成果，并进行了深入的理论分析和研究。该监测的主要目的是动态测定煤层开采过程中顶板岩石“两带”（冒落带和裂隙带）的发展规律和高度，以指导相邻采区留设合理的防水或防砂煤柱。观测结果表明：研究区域“两带”的最大高度均没有到达煤层上方的含水层，顶板突水的可能性非常小，这一结果与实际情况符合；同时也表明微地震监测是确定“两带”高度及设计防水和防砂煤柱的一种可靠手段。     

由冒落孔导高预报煤层顶板导高的回归分析研究

介绍经验回归函数的建立，回归系数的显著性检验及回归预测方法，并以实际冒落孔探测资料为例，分析了“导高”与地质参数之间存在的相关性。     

A Methodology for Predicting the In Situ Size and Shape Distribution of Rock Blocks

Summary In block caving, it is important to estimate the cavability of an ore body. This study proposes a new three dimensional (3D) model for predicting the characteristics of ore fragmentation in block caving, which is based on the Monte Carlo simulation technique. In this paper, the following subjects are discussed: sampling methods of discontinuity, 3D modeling algorithms and conceptualization for analyzing the distribution of discontinuities. In addition, the influence of each modeling parameter on the distribution of ore fragmentation was analyzed. The characteristics of ore fragmentation in a Northern China underground copper mine are used as a case study. Based on the methods discussed here, a software system named “MAKEBLOCK” was developed for analyzing the characteristics of discontinuities in an ore body and predicting the size distribution of ore fragments in block caving. The ore fragmentation attained by using this 3D model is in a good agreement with the field fragmentation measurements. Received November 30, 2001; accepted September 19, 2002; Published online February 25, 2003 Acknowledgement Support for this project came primarily from The National Science Foundation of China (approval No. 59704004). We would like to thank professor J. F. Archbald, head of Faculty of Mining Engineering, Queen's University, Canada, for his excellent advice and for checking the technical presentations of this paper. Authors' address: Dr. Liguan Wang, College of Resources and Safety Engineering, Central South University, Hunan, Changsha, China; e-mail: liguan_wang@hotmail.com     

农田N_2O通量测定方法分析

采用空气动力学方法、波文比 /能量平衡法及密闭箱法结合气相色谱分析对农田N2 O通量进行了测定。在夏天和秋天观测前的 1～ 2周 ,148和 10 9kgNhm-2 肥料被分别施入夏玉米田和冬小麦田。实验表明 :空气动力学法与波文比 /能量平衡法测定的N2 O通量在冬小麦田较为接近 ,在夏玉米田则相差较大。夏玉米冠层上方温湿梯度的细微变化可导致能量平衡法计算的N2 O通量发生较大离散 ,从而与空气动力学法的计算结果产生较大偏差。观测期间 ,微气象法和密闭箱法测定的农田N2 O日平均通量在夏玉米田分别为 18± 37和 8± 5ngNm-2 ·s-1;在冬小麦田分别为 43± 2 1和 6± 1ngNm-2 ·s-1。微气象法测定的农田N2 O通量高于密闭箱法的观测值 ,由此推测作物冠层可释放N2O ,其机制可能是土壤中生成的N2 O被作物的蒸腾液流输送到大气中。微气象法和密闭箱法测定的N2 O通量间的差异在冬小麦田大于夏玉米田 ,表明冬小麦释放N2 O的量大于夏玉米。这可能是冬小麦根系分布较夏玉米深的缘故。采用密闭箱法观测时 ,箱内气温发生变化 ,半小时内最高可增加10℃ ,因地温变化小 ,其对土壤中N2 O的生成并无显著影响。由于密闭箱法观测忽略或低估了植物释放的N2 O ,且箱内的边界层阻力可能高于箱外 ,其测定的地表N2 O通量偏小。     

北京城市下垫面动力学参数的计算与分析

采用北京325 m铁塔2008—2012年的单层超声观测资料,基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov similarity theory)和前人提出的最小误差分析方法,计算了铁塔周边下垫面的零平面位移高度和动力粗糙度长度。结果表明,由于铁塔位于北京市区,其周边下垫面呈现极其复杂的非均匀性,所以对应铁塔周边不同的扇区,零平面位移高度和动力粗糙度长度各有不同。平均而言,在2008—2012年间,铁塔周边下垫面的零平面位移高度为34.4 m,动力粗糙度长度为1.16 m。此外,综合前人的计算结果发现,铁塔周边的零平面位移高度和动力粗糙度长度在2001年之前呈显著增加的趋势,而在2001年以后并未增长,这一现象与铁塔周边的城市化进程相对应。     

典型窝崩三维数值模拟

窝崩是冲积河流常见的一种崩岸类型，具有发展速度快、破坏力强等特点，且不易成功模拟。以长江下游扬中河段指南村窝崩为例，基于窝崩机理及其力学模式，采用考虑回流区紊动影响的挟沙力公式模拟窝塘内泥沙输移，初步建立了窝崩三维数值模拟方法。研究结果表明：窝崩发生初期窝塘内局部水流具有底层流速大于上层流速的特征，这为窝塘底部及坡脚淘刷提供了动力条件；窝塘内回流区水流挟沙力的计算对窝崩形态模拟结果存在显著影响，考虑回流区紊动影响的泥沙输移特性后，模拟结果与实测结果基本吻合，可较好地模拟窝崩的快速发展过程。研究成果可为窝崩机理的深入认识和窝崩治理提供科技支撑。     

一种港口塔吊水平风荷载预报模型的设计和实现

利用2012-06—2013-05渤海湾北岸曹妃甸港100m风能塔风观测资料,研究了空气动力学粗糙度z0的月变化特征及其和地面10m风速之间的关系,并针对港口安全运营调度精细化气象服务保障需求,设计了一种港口塔吊定点、定量水平风荷载的预报模型。结果表明:受海陆风和周围环境的季节性变化影响,渤海湾北岸z0具有明显的月变化特征;通过拟合确立了z0和地面10m处10min平均风速在海-陆风和陆-海风两个方位上的粗糙度方程,梯度风速计算试验显示方程稳定可用;基于以上结论建立了定点、定量风荷载预报模型,预报试验和程序开发结果表明,基于上述结论所建立的港口塔吊水平风荷载计算模型正确可行,更适用于风险预报业务。     

东滩矿断层活化对3煤顶板突水的影响

兖州矿区东滩煤矿二叠纪3(3上)煤层与其顶部侏罗纪红层的间距约60～220m。回采过程中多数工作面未发生红层突水，或水量较小；4308和14301工作面却发生了红层突水，且水量较大。分析认为：采动影响使工作面内断层活化，增大了冒裂带高度，从而导通红层含水层所致，最后提出了防治红层突水的建议。     

用钻孔注浆法加固涌砂坍塌地基

基坑开挖后，造成地下砂层向坑内大量涌砂，致使周围建筑基础地基塌陷，用钻孔注浆法加固砂层、填砾埋管注浆法充填加固塌陷地基是一种行之有效的方法。