数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制研究中的应用

砂岩型铀矿是一种主要赋存于盆地砂岩中的后生铀矿床。流体的运移在铀成矿过程中起到关键作用,是铀活化、迁移和富集的主要介质,因此流体运移机制的研究对于建立成矿模型具有重要意义。文章首先阐述了盆地流体的一般运移机制,再梳理了国内外数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制中的研究现状,最后通过数值模拟实例分析,研究盆地在隆升过程中对流体运移的影响。研究表明,流体动力学数值模拟是研究砂岩型铀矿流体运移机制的有效手段,能够为成矿规律的研究提供技术支持。     

屋顶形状对街道峡谷微环境影响的数值模拟研究

在完全过渡到绿色交通之前,由高密度建设和车辆尾气排放直接引起的城市街道空气污染问题是城市大气污染治理的一个重要议题。针对城市街道设计管控中界面密度这一重要形态参数,构建典型城市街道空气流动和污染扩散的三维数值模型,利用计算流体力学模拟方法研究界面密度对城市街道自然通风和空气质量的影响,并评估不同界面密度下城市街道自然通风性能和污染扩散能力。研究表明,街道任意一侧界面密度降低,整体上均有利于城市街道自然通风性能和污染扩散能力的提升,而相比街道下游,上游界面密度降低对街道通风环境和空气质量的改善效果更为显著;建筑布局形式对不同界面密度下城市街道整体空气流动和污染扩散的影响具有临界效应,该临界的上游界面密度约为0.8;相比对称式布局,采用错列式布局更有利于提升街道自然通风性能和污染扩散能力,从而促进街道空间空气流通和环境品质改善。

     

中国云南金顶铅锌矿碎屑灌入体和水力压裂构造的观察及流体动力学分析

金顶铅锌矿曾被认为是形成于相对被动地受构造与沉积相控制的盆地流体,类似于许多其他沉积岩容矿的金属矿床。然而,一些近期研究显示在金顶矿区露天采场存在砂岩灌入体、侵位角砾岩和水力压裂构造,说明矿床可能形成于超压流体的爆发性释放。文中报道在地下坑道（跑马坪和峰子山）中新观察到的与超压流体有关的构造,这些构造显示比露天采场有更...     

反循环气动潜孔锤进气端分流引射接头设计及结构参数分析

为解决反循环气动潜孔锤在钻进过程中岩石重复破碎及排渣效率低下的问题,笔者基于NGQ-320反循环气动潜孔锤设计了进气端分流引射接头。该接头可实现潜孔锤供气量的动态调节,其引射结构可以将部分压缩气体引入中心通道,对井底流场产生泵吸作用的同时改善冲击机构的动力供给;同时采用CFD技术研究了分流引射接头局部流场,分析了喷射孔夹角、喷射孔开口深度、喷射孔直径和喷射孔偏转角度等参数对中心通道抽吸性能的影响,确定了各项结构参数的较优取值。结果表明,分流引射接头在喷射孔开口深度320～330 mm、喷射孔夹角30°～35°、喷射孔直径12 mm、喷射孔偏转角11°～13°的情况下具有较好的抽吸性能。     

四川甘洛县比依市村滑坡运动特征分析

四川甘洛县比依市村受连续强降雨影响下形成滑坡灾害,造成大量财产损失。文章以该滑坡为例,通过工程地质条件探究了比依市村滑坡产生的原因,采用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法对滑坡全过程进行真三维数值模拟,对滑坡关键位置进行位移、速度监测,结果表明：（1）不良地质和长历时、高强度的持续降雨是滑坡的主要诱发因素;（2）SPH方法得到的位移、速度等运动特征参数与实际勘察效果基本一致,具有较好的可靠性;（3）该滑坡是由于滑坡后缘推动滑坡中部导致整体下错,前缘受阻形成鼓胀区,最终破坏模式表现为推移式破坏;（4）比依市村滑坡仍处于蠕变阶段,利用SPH模拟大变形的优势可以为此类灾害的机理研究和工程防治提供新的研究思路。     

用于气象站的地表气温观测仪器的设计与实验研究

大气科学研究对地表气温观测精度有高达0.1℃甚至0.05℃的需求。然而,现有的地表气温观测仪器受到太阳直接辐射、下垫面反射辐射、长波辐射和散射辐射等影响,辐射误差可达1℃。本文设计了一种基于导流装置的地表气温观测仪器。首先,利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法量化该仪器在各种环境条件下的辐射误差;然后,在此基础上,利用极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)方法拟合可针对多变量变化的辐射误差订正方程;最后,为验证该仪器的观测精度,进行了外场比对实验。在实验过程中,以076B型强制通风气温观测仪器的测量值作为温度基准。实验结果表明,该仪器的平均辐射误差和最大辐射误差分别为0.07℃和0.15℃。该仪器辐射误差的实验测量值与订正方程提供的辐射误差订正值之间的平均偏移量、均方根误差和相关系数分别为0.033℃、0.028℃和0.703。     

海上浮式风机气动性能数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对OC3-Hywind Spar浮式平台支撑的NREL5 MW风机进行气动性能模拟。对固定式风机的数值模型做网格无关性验证,同时考虑垂直风切变的影响,并将数值结果与NREL设计数据进行对比以验证模型的有效性。在FLUENT软件中,设定嵌入式滑移网格和用户定义程序(UDF)来模拟风机叶轮随平台的周期运动,分别研究浮式平台的纵荡、纵摇和首摇运动对风机气动荷载的影响。数值结果表明平台的纵荡和纵摇运动对输出功率影响较大,且平台运动幅值越大周期越低,其气动荷载变化越剧烈。合理控制平台的运动幅值对提高浮式风机的发电性能和疲劳强度有很大作用。