融合成矿过程数值模拟信息的三维成矿预测方法研究:以安徽宣城茶亭地区为例

茶亭地区位于长江中下游成矿带南陵-宣城矿集区东北部,近年来陆续发现了多个斑岩型和矽卡岩型矿床,显示深部具有很好的热液矿床成矿潜力。目前传统的矿产勘查方法对区内隐伏矿的勘查效果不佳,制约了进一步的找矿突破。三维成矿预测是近年来隐伏矿找矿的重要手段之一,但三维预测信息的缺乏在一定程度上制约了该方法的预测效果。三维成矿过程数值模拟方法能为三维成矿预测方法提供新的预测信息,但对多元数值模拟信息的联合应用以及对三维成矿预测方法的支持能力等均有待深入研究。本文以安徽宣城茶亭地区为例,在力-热-流多场耦合的条件下对热液成矿过程进行三维数值模拟;通过将体应变增量、剪切应变增量等数值模拟变量信息与其他预测信息进行融合,实现深部找矿靶区的圈定。结果显示,成矿过程数值模拟方法可为三维成矿预测提供有效的预测信息,能显著提高预测能力;圈定的找矿靶区可为进一步的深部找矿勘查提供更为有效和可靠的线索和方向。

《材料成形过程数值模拟》课程的案例型教学实践与持续改进

结合工程教育专业认证的持续改进要求,针对《材料成形过程数值模拟》课程理论性强、内容范围广、实践操作要求高的特点,推行案例型教学改革,通过导入企业工程案例、学校科研项目不断优化教学内容,通过引入企业工程师参与课程评价、反馈,不断完善评价方法。同时,与企业联合推进校企协同育人,将螺钉紧固件的热镦、热处理工艺等工程实际需求融入课程建设,促使教学内容更贴近材料成形“高精尖”制造业发展前沿,提高了工科专业仿真类课程培养学生解决复杂工程问题的能力。

曲流河浅水三角洲沉积过程与沉积模式探讨——沉积过程数值模拟与现代沉积分析的启示

浅水曲流河三角洲是近年来沉积学研究的热点和油气勘探的重点对象,国内外学者基于地下储层、露头、现代沉积进行了大量研究,关于浅水曲流河三角洲的沉积特征与沉积模式,不同学者往往持不同观点,在缺乏沉积过程与演化特征观察、分析的现状下,很难统一认识。基于此,本文选取鄱阳湖赣江三角洲这一典型的浅水曲流河三角洲,根据其水动力、水深、沉积物供给等数据,采用基于泥沙水动力学的沉积过程数值模拟软件(Delft3D)再现浅水曲流河三角洲的生长与演化过程,并与现代浅水曲流河三角洲对比验证,建立浅水曲流河三角洲沉积模式。研究表明:(1)在浅水环境下,曲流河三角洲快速向湖生长,三角洲前缘持续向前延伸并快速平原化,具有典型的宽平原-窄前缘的特征。三角洲垂向沉积厚度较小,但底积-前积-顶积三层结构完整。(2)浅水曲流河三角洲平原发育数条同期活跃的高弯度分流河道,在平原近端,分流河道存在频繁的侧向迁移现象,可对先期三角洲前缘、前三角洲沉积侵蚀改造,形成串珠状点坝,经长期侧向迁移可形成大规模的长条宽带状分流河道复合体,分流河道对先期沉积体的长期改造使得大部分厚层砂体呈正韵律,导致先期河口坝保存程度较低;在前缘远端,由于堤岸不稳定,分流河道往往存在决口改道现象,废弃的水道缺乏砂质沉积物供给而成为高泥质充填水道,多条废弃分流河道在三角洲平原远端形成高泥质充填河网系统。(3)浅水曲流河三角洲前缘水下分流河道是平原分流河道在水体中的短程延伸,水道长约300m,由于水体较浅,河口处水流冲刷能力较强,水携沉积物多在水下分流河道侧缘堆积形成指状坝。由于分流河道建设性极强,水下分流河道往往频繁发生决口或侧向摆动,经多期复合,可形成多分叉复合体指状坝,而前缘水下分流河道在废弃后往往被泥质充填。(4)受三角洲平原远端水道决口改道的控制,前缘多分叉指状复合坝沿岸线迁移,可形成大面积近等厚砂体。

煤炭地下气化过程数值模拟研究进展

论述了煤炭地下气化过程数值模拟研究的进展及现状,分析了不同物理模型的形式、数学模型的特点及存在的不足,同时对其应用条件与假设进行了对比。最后展望了煤炭地下气化模型今后的研究方向。

基于PFC3D的茶叶杀青过程数值模拟和设备参数分析

为提高茶叶杀青质量,以用于名茶加工的滚筒杀青机为例,基于离散元分析技术的PFC3D法,对杀青过程的各相关参数进行数值模拟,如滚筒转速、导叶板数量、布局、倾角及结构,滚筒倾角与壁温等对杀青效果的影响,并进行了优化设计和试验验证。结果表明:滚筒杀青时,存在最佳转速;滚筒前段布置较多的导叶板,有利于杀青叶温度的迅速提高;适当增加导叶板倾角和采用"L"型导叶板,将提高茶叶在筒壁上的散度,有利于杀青叶温度的均匀;在保证杀青质量前提下,滚筒平均壁温和倾角呈双指数函数关系;杀青效率和滚筒倾角呈二次函数关系。研究还表明,所采用的研究方法同样适用于滚筒式设备干燥颗粒状农产品的技术研究。

伊拉克BU油田碳酸盐岩储层沉积过程数值模拟

综合利用岩心、地震、测井及分析化验等资料,分析BU油田碳酸盐岩沉积环境的控制因素,开展储层沉积过程数值模拟研究,定量表征不同沉积时期储层展布范围及沉积演化规律。研究结果表明,碳酸盐岩储层沉积过程数值模拟的可容空间变化、碳酸盐岩产率等环境参数对储层分布范围的影响较大。BU油田Mishirif组MB2^1段纵向上分为Ⅰ—Ⅵ共6个小层,高能沉积带与低能沉积带交替出现,其中高能沉积带岩性主要为颗粒灰岩,在顶部Ⅰ小层较发育,而低能沉积带岩性主要为泥晶灰岩,并有高角度微裂缝发育,在Ⅵ小层底部发育。该研究成果为BU油田底注顶采的注水开发方案提供地质依据,已完成4口井方案实施,恢复了地层压力,缓解了局部压力亏空现象,整体日产油能力提高近19%,达0.94×10^4m^3/d。

高速列车转向架中心销铸造过程数值模拟

CRH380中心销是高速列车向架的关键铸件,射线探伤要达到一级标准,要求有先进的铸造工艺做保证,为此必须对铸造工艺进行优化。首先采用华铸CAE软件对初步设计的铸造工艺进行模拟,而后选择最佳工艺方案进行浇注实验,对铸件毛坯进行射线探伤、正十字解剖检查内部质量。结果表明,对于CRH380中心销铸件,采用单侧进水、热节处放置顶冒口的传统浇注工艺方案,浇注过程中卷气易在铸件中形成气孔,只在热节处安放冒口时在平板处易形成缩松;将铸件中部的中空锥体铸成实体,使热结集中并向平板方向移动,强制造成顺序凝固的条件,而后采用只设顶冒口浇注工艺方案,则除锥体心部外有少量的缩松外,其他部分没有缩松、缩孔、夹杂等缺陷,射线探伤评定为一级。铸造过程数值模拟结果与实际铸造结果基本吻合。

SiO2疏松体高温脱羟过程数值模拟(续)

3.2脱羟过程主要参数变化图5所示为熔制过程中SiO2疏松体平均温度(Ta)和平均孔隙率(φa)随时间的变化曲线。可以看出,疏松体平均温度的升高趋势和图3所示的顶面升温曲线保持一致。在10h时顶面温度为1 000℃,疏松体平均温度为997.5℃,两者较为接近。这是由于高温下辐射换热较为强烈,顶面的高温很快传递到疏松体内部。由于35h之前疏松体还未烧结,所以φa保持初始值不变。在35h以后,疏松体开始发生烧结,φa开始下降。当脱羟进行到76.3h时,疏松体全部烧结为石英锭,此后随着温度升高石英锭的孔隙率维持在设定的最低值0.01。

GDI汽油机燃烧过程数值模拟

1引言 燃烧系统是GDI汽油机开发的关键技术之一。本文应用AVL-FIRE CFD软件对某型GDI汽油机全负荷工况燃烧过程进行三维瞬态数值模拟,帮助理解GDI燃烧过程控制规律,从而为优化GDI汽油机燃烧系统提供参考。2发动机基本参数本文研究对象为某型GDI汽油机,部分参数如表1。

烟囱倾倒过程中底座支撑部位破坏过程数值模拟研究

爆破定向拆除烟囱过程中,支撑部位承受着缺口上部筒体的荷载并在烟囱倾倒过程中到转轴作用。本文基于LS-DYNA软件,参考工程实例,建立了烟囱倾倒过程的数值模拟模型,对烟囱倾倒过程中底座支撑部位的破坏过程进行了数值模拟研究,并把研究结果与现场实测结果进行了比较分析,说明所建模型正确,可为类似研究提供参考。

自升式平台层状地基条件下插桩过程数值模拟研究

对于采用独立式桩靴结构的自升式平台,桩靴的入泥深度是保障平台安全作业的关键问题之一。采用ABAQUS软件的Explicit求解器,以位移增量步方式计算地基极限承载力;在施加初始地应力场的前提下,引入无限元边界处理方法,考虑了土壤无限大边界条件的影响,并使用ALE自适应网格技术有效地解决了土壤模型的大变形问题;最后,将有限元计算与经验公式计算进行比对分析。结果表明,在一定预压载荷条件下,有限元计算结果能较全面精确地反映插桩结果,弥补经验公式考虑参数单一、无法解决层状土承载力之间不连续问题以及无法动态模拟插桩过程的不足。

大型铸钢件凝固过程数值模拟及缩孔预计

本文用交替隐式法(即IAD法)和TRUE。BASIC语言设计了铸件凝固过程数值模拟软件。使用该软件模拟了高压内缸A-A截面的凝固进程,并预计了该截面上缩孔位置。模拟与实验结果吻合较好。

基于全过程数值模拟的复杂空间混凝土壳体结构施工控制技术研究

随着社会的进步和经济的发展,建筑的形态及结构体系均呈现出复杂的趋势。同时,施工过程往往存在较高的潜在风险,建造完成后的建筑内力分布情况也与施工过程存在较高相关性,需通过合理的施工控制技术确保设计意图的准确实现。以国内外首例叠置双层大跨空间曲面预应力混凝土壳体结构施工——上海在水一方项目为背景,探讨基于全过程数值模拟施工控制技术的应用:首先建立可模拟施工过程中混凝土刚度变化、预应力张拉、临时支撑脱开等行为的有限元模型,并进行施工全过程模拟分析,对拟定的施工工况进行验证及优化;其次基于模拟结果,在结构卸载工况中,采用伺服液压千斤顶辅助卸载,以确保结构受力模式的转化平稳、安全;最后制订施工过程中的监测方案,并通过对比实测数据及计算结果,判定结构受力状况。最终,项目结构施工顺利完成,验证了所采用的施工控制技术的合理性和有效性,可为今后类似工程提供参考。

复合材料层合板固化过程的数值模拟

在文［１］中作者采用了有限元和有限差分相结合的交替迭代法及Ｅｕｌｅｒ－Ｃａｕｃｈ解偶算法分析了复合材料层合板固化全过程中板内温度场和固化度场。在此基础上，本文进一步根据层合板在固化过程中不同阶段材料物性变化及损伤破坏特征，提出了两种不同破坏准则和后破坏模型，并采用非线性瞬态热弹性问题的Ｈａｍｉｌｔｏｎ半解析法，研究了层合板在固化全过程中的损伤破坏和热应力、变形的变化规律。通过数值模拟和分析，发现层合板在固化过程中，板内热应力出现多峰值和变号特征，这将是导致层合板早期破坏的原因，本文工作将对材料工艺工作者选择固化工艺参数具有参考价值。

单相合金凝固过程微观组织的三维数值模拟

基于晶粒形核和生长物理过程及热质基本传输过程,建立了单相台金凝固过程微观组织和微观偏析形成及枝晶形貌演化的三维数学模型,模型中考虑了成分过冷、曲率过冷和各向异性等重要因素.数值模拟结果表明,所建数学模型能够合理反映质点形核、晶粒生长和柱状→等轴晶转变物理过程,温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理.自由枝晶生长过程的模拟结果表明,各向异性强度对枝晶生长和最终组织形貌具有重要影响:强各向异性趋于得到分支发达的树型结构,内部组织为取向平行排列规则的二次枝晶臂簇;而弱各向异性趋于得到表面凹凸不平的近似正八面体结构.模拟结果还证实枝晶内部存在小的孤立熔池,这有助于揭示微观组织中出现点偏析和微观缩松的根本原因.

项目教学法在“材料成形过程的数值模拟”课程中的应用

为提高教学效果,培养学生自主学习兴趣和能力,可以采用项目教学法对"材料成形过程的数值模拟"课程进行全新的课程设计和教学实践。本文介绍了项目教学法的实践经验和实施过程中应注意的几个关键问题。总之,项目教学法能够有效提高材料类专业的"材料成形过程的数值模拟"课程的教学效果,值得进一步推广。

火花点火甲醇发动机工作过程多维数值模拟

研究对象为一台由柴油机改造的火花点火甲醇发动机,应用AVL-FIRE软件的FEP技术建立进气道-进气门-气缸部分三维动态网格,建立数学模型并验证了模型的可行性;详细分析了缸内流体速度场分布,甲醇与空气的混合气燃烧火焰扩散及传播过程;研究了火花塞位置对甲醇发动机燃烧过程的影响,结果表明火花塞设置在原柴油机喷油器处较为合理。

冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想

中国青藏高原地区分布有丰富的冰碛土物源,其历史成因复杂、物质结构多变、力学性能差异大,在降雨和冰雪消融作用下常有滑坡失稳发生,冰碛土滑坡碎屑物进入沟道与水流掺混极易发生滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链,是高原地区防灾减灾的重点和难点。近年来,川藏铁路工程及重大水电开发等面临冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的巨大威胁,因此,提升防灾减灾救灾能力是国家重大需求。冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖是一个级联放大的链式灾害过程,涉及滑坡起动、运动性态转变、沿程侵蚀放大、多期堵江叠加、溃坝水沙耦合等复杂动力演化机制,尤其在复杂气象条件下,冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖的动力形成、溃决冲刷及洪水演进等方面存在机理不清、模型不准、模拟技术缺乏等问题,亟需开展冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、控制性理论模型及全过程数值模拟等研究工作。结合国内外冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面:1)复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;2)冰碛土滑坡—泥石流动力灾变过程与运移模型;3)冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成机理与仿真模拟;4)冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;5)下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。同时,开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡—泥石流运移与多期堵江机制,构建了考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土—滑坡—泥石流—堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制,构建灾害链过程的控制性理论模型,开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据,并为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。

黄河河口潮流和泥沙淤积过程数值分析研究

用有限元方法对黄河河口海域的潮流海洋动力过程进行了数值模拟和分析;通过对典型时刻河口潮流流速矢量图和流速等值线分布图的分析计算,验证了黄河河口门外以及渤海湾和莱州湾交界点存在的两个高流速场;通过入海泥沙淤积厚度等值线平面分布及其变化过程、淤积厚度沿入海流路纵向的变化过程和海底典型高等线+1m,0m和-1m变化过程对河口海岸冲淤、海底变形过程进行了动态跟踪模拟和分析,所得结果与实测资料和遥感解译图像分析基本一致。

灰铸铁凝固数值模拟的形核率模型建立

设计并浇注了一系列阶梯形灰铸铁件,采用金相显微镜研究了各铸件不同位置的共晶团数量,分析了影响灰铸铁共晶形核的主要因素,探求了灰铸铁的共晶形核规律。研究表明,过冷度和碳当量对灰铸铁共晶形核起主要作用。随着过冷度的增大,灰铸铁共晶形核率增大。随着碳当量接近共晶成分,灰铸铁共晶形核率也增大。在总结灰铸铁形核理论并结合试验所得数据的基础上,采用统计学方法分别得出有关亚共晶灰铸铁和过共晶灰铸铁的形核率公式,为凝固过程数值模拟的动力学计算提供准确模型。