多场耦合理论在污染物运移过程中的应用

污染物在多孔介质中的传输过程,不仅是地下水渗流场和浓度场相互耦合的问题,而且介质的变形及内部温度的改变对污染物浓度的分布起着重要的控制作用,是一个多场耦合动力学问题。论述了污染物在多孔介质中运移的几类环境污染问题,并对引发环境污染的地质环境因素进行研究和分析,初步探讨污染物在多孔介质中迁移转化的动力学行为,详细阐述了多场耦合理论在污染物运移过程中的应用,并提出需要进一步解决的问题。

盐岩矿床水平储库单井后退式建造技术与多场耦合理论

相比于垂直储库而言,在层状盐岩矿床中建造水平储库,可以避开层理状夹层与界面,降低了储存油气泄露的危险。给出水平储库单井后退式对流溶解的技术背景和建造方法;提出单层星型、多层错位布置的层状盐岩矿床大型水平储库群建造方案;在建立的固–流–热–传质多场耦合作用理论基础上,对单井后退式对流溶解水平储库建造过程进行数值模拟。结果表明:水平储库单井后退式控制溶解建造技术是一种经济高效的盐岩储气库建造方法。在层状盐岩矿床中采用单井后退式控制溶解建造方法建造大型水平储库群,可极大提升我国能源储库建设的规模与储存能力。按照多层星型状错位布置,两层盐岩层中一组库群净容积可达到1.36×10^(7)m^(3)以上。为保证水平溶腔的稳定性和对盐岩层空间的最大利用,在储气库的设计阶段,应在保证溶腔可靠性和密闭性的前提下尽可能将管柱系统布置在水平盐岩层较低层位。研究结果可以对国内盐岩储气库工程建设提供技术参考,有效推进中国储气库建设进程。

热弹塑性土体本构模型及在多场耦合数值模拟中的应用

采用热等效应力的概念,提出一种新的热弹塑性饱和/非饱和土本构模型,其在正常屈服面以内仍然会发生塑性应变。该模型通过以饱和度和土骨架应力为状态变量,能够统一描述饱和、非饱和土体的热力学特性;还采用上下负荷面概念,考虑了土的结构和超固结发展特性。所提出的本构模型可以很好地展现饱和/非饱和土体在不同温度条件下固结压缩实验和三轴实验中的压缩和应力应变特性。将该模型导入土-水-气-热多场耦合有限元分析中,利用有限单元一有限差分法模拟了深层软岩加热高温试验。计算结果与试验结果吻合得很好,验证了所提出的本构模型与多相场耦合有限元方法的准确性,可尝试将其用于地热能开发与土体热力学特性的研究和模拟。

激光局部热处理的多场耦合建模

基于温度、应力应变和微观结构之间的耦合效应关系,采用JMat Pro软件建立激光局部热处理的多场耦合模型,分析了热处理过程中温度场和残余应力场的分布。结果表明,70Cr3Mo钢内部和表面的最大残余应力分别为11.9 MPa和190 MPa,其边缘组织中的奥氏体几乎全部转化为马氏体。

土力学理论的发展和面临的挑战

随着社会经济的不断发展,土力学所要分析和处理问题的范围越来越广,问题本身也越来越深入和复杂。这些问题主要是由于土与环境的相互作用而产生的。为了分析和处理这些问题,经典土力学需要拓宽和深入发展,它应该包含一些新的现象和新的变量以及相应的新理论。论述了土力学所面临的三大挑战,即①没有严格、统一和完备的土力学理论;②对更具一般意义的非饱和土的行为的研究不够充分,现有的认识也不完善;③没有在多种环境作用下土的统一和完备的多场耦合理论。还论及了其他一些超出经典土力学范围的问题。

粮仓哲学--对储粮科技走向智慧化的哲学思考

关于科学技术影响认知变化的探索由来已久,分别形成科学哲学和技术哲学。我国储粮技术发展,经历了改革开放前的初探、改革开放后30年的现代化粮仓建设以及近10年数字化智能化开创等3个阶段。从以“四合一”储粮新技术为主构建现代化粮仓,到以信息技术形成世界上最大的粮食物联网、原创粮堆多场耦合及生物场理论、以粮情云图扫描技术实现储备粮动态监管等,中国储粮的科技进步有目共睹。新时期面临百年未有大变局、中国第二个百年奋斗目标对粮食安全的新要求以及第四次工业革命带来的冲击,粮食科技智慧化的趋势越来越显著。从我国近40多年储粮实践科技成果积累,结合团队对粮堆多场耦合和生物场理论、储备粮云图动态监管、粮食围收储自然区块链5T事联信息化管理以及粮食干燥智能EAT窗口测控方法等的研究,尝试在解构储粮系统三元微结构的基础上,以“一分为二、二分为三、三生变化”为基本思想,以机理、数据等联合驱动为智慧化策略,引入粮仓哲学,以提升对已有科技成果的认知高度、指导新时期储粮科技智慧化的探索,为构建高质量的智慧粮食体系提供支撑。粮仓哲学是对储粮实践情景的深度思考,源于储粮实践,但不限于储粮实践,具有一定的普适性。

高拱坝减震控制的动力耦合理论与数值仿真

提出了高拱坝气幕减震控制的动力耦合理论和非线性三场耦合数值仿真方法,能适用于耦合场的一般条件,包括气体的状态方程及其非线性和热力学特性。基于动力增量方法,构建了非线性三场耦合的有限元算法。完成了高305m锦屏双曲拱坝的气幕控震的时程分析,计算结果较为合理可信,在相当程度上验证了理论方法的正确性;同时表明,气幕控震削减动水压的效能十分显著,可达75%-90%。