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基于Hertz模型的海洋立管束碰撞力计算方法研究

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振动与冲击 2024年第13期43卷 248-253,314页

作者：徐万海李航贺子琪天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072

立管是海洋油气开采的关键设备之一,其在流致振动作用下,相邻立管可能会发生振动碰撞损伤。基于Hertz模型,针对不同夹角下的两根立管碰撞的碰撞力计算开展研究。借助有限元方法探讨海洋立管局部碰撞过程,立管的直径选取为工程应用较为... 详细信息

立管是海洋油气开采的关键设备之一,其在流致振动作用下,相邻立管可能会发生振动碰撞损伤。基于Hertz模型,针对不同夹角下的两根立管碰撞的碰撞力计算开展研究。借助有限元方法探讨海洋立管局部碰撞过程,立管的直径选取为工程应用较为广泛的30.48 cm,截取长度基于相关碰撞参与长度来确定,径厚比范围为16~60,分别设置立管碰撞时的速度为0.25 m/s、1.5 m/s、2.4 m/s和3 m/s,分析两根立管夹角和立管径厚比等对于Hertz模型计算精度的影响。研究发现:两根立管夹角越小和径厚比越小,Hertz模型得到的碰撞力误差越大;通过在Hertz模型中添加与径厚比相关的系数,对Hertz模型进行了修正,最终得到了关于立管束碰撞力的精确计算方法。

关键词：立管碰撞 Hertz模型有限元模拟接触力法

基于流域尺度的耕地时空格局演变与分异性研究

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水资源与水工程学报 2024年第4期35卷 187-197页

作者：唐若宜李发文天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072

流域尺度下的耕地分布跨度大,为探究流域耕地时空格局演变规律,基于1990、2000、2010、2020年4期土地利用遥感监测数据,以黄河、淮河、海河和长江4大流域为研究区,利用土地利用转移矩阵、重心模型、核密度方法分析流域耕地与其他土地利... 详细信息

流域尺度下的耕地分布跨度大,为探究流域耕地时空格局演变规律,基于1990、2000、2010、2020年4期土地利用遥感监测数据,以黄河、淮河、海河和长江4大流域为研究区,利用土地利用转移矩阵、重心模型、核密度方法分析流域耕地与其他土地利用类型转移情况、耕地重心迁移和耕地聚集特征,并对4大流域水田旱地分异现象进行分析。结果表明:1990—2020年间4大流域耕地面积均减小,其中海河流域耕地减小率最大,为9.16%;除海河流域耕地重心向西南方向迁移外,其他流域耕地重心均向东北方向迁移,整体耕地重心向北方向迁移,1990—2020年迁移距离分别为1.8、5.9和5.1 km;4大流域水田、旱地除部分水旱田调整外,主要是在林地、城乡用地和草地3种土地利用之间进行,转移主要发生在2010—2020年期间。1990—2020年黄河流域水田面积减少了9.35%,旱地面积减少了4.91%;淮河流域水田面积增加了3.51%,旱地则减少了7.10%;海河流域水田和旱地分别减少了70.46%和6.71%;长江流域水田和旱地分别减少了8.15%和1.72%。黄河、淮河、海河和长江4大流域为国家水网的主网,与本研究范围一致,研究成果可为进一步研究耕地资源与水网建设匹配性提供必要的前提。

关键词：耕地时空格局核密度分析耕地重心模型水田旱地水旱分异性

碾压混凝土分层碾压离散元模拟及施工成层细观机理研究

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水利学报 2024年第9期55卷 1033-1044页

作者：刘东海马子茹孙龙飞天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350

碾压混凝土(RCC)坝特有的大仓面分层碾压工艺带来的层间结合质量问题,是影响其安全运行的重要因素。从施工控制的角度分析RCC施工成层机理,进而合理调整碾压参数,可有效保证大坝的施工质量。首先,通过RCC分层碾压试验,分析了碾压过程中... 详细信息

碾压混凝土(RCC)坝特有的大仓面分层碾压工艺带来的层间结合质量问题,是影响其安全运行的重要因素。从施工控制的角度分析RCC施工成层机理,进而合理调整碾压参数,可有效保证大坝的施工质量。首先,通过RCC分层碾压试验,分析了碾压过程中含层面RCC的沉降规律、压实度及抗剪强度,为后续离散元模拟提供了基础;然后,建立并验证了RCC双层碾压与抗剪试验离散元模型;最后,给出了表征层间结合质量的骨料嵌入值指标,进而从孔隙率、层间骨料嵌入、层面应力分布、层间抗剪强度等方面分析了RCC施工成层的细观机理。结果表明:碾压参数对RCC的嵌入值、压实特性、层面应力和层间结合质量均有一定影响;嵌入值是影响层间抗剪强度的重要因素,二者呈线性相关,嵌入值每增加1 mm,模拟抗剪强度约增加1.583 MPa;激振力的增加以及行进速度、碾压厚度的减小均有利于提高层间结合质量,且碾压厚度是影响层间结合质量的最敏感参数。研究结果可为施工中RCC层间结合质量控制标准的制定提供理论依据。

关键词：碾压混凝土坝施工成层细观机理层间结合质量碾压参数离散元模拟碾压试验

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海上风电单柱复合筒型基础复合加载条件下的承载特性

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新能源进展 2024年第2期12卷 124-132页

作者：张浦阳郭文俊天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072

为研究新型海上风电单柱复合筒型基础在二维复合加载条件下的承载特性,利用有限元模型计算,首先得到模型在一维荷载空间下的极限承载力,随后通过施加不同的竖向荷载,得到在V-H、V-M、V-H-M荷载空间下的承载能力包络图,并分析不同二维荷... 详细信息

为研究新型海上风电单柱复合筒型基础在二维复合加载条件下的承载特性,利用有限元模型计算,首先得到模型在一维荷载空间下的极限承载力,随后通过施加不同的竖向荷载,得到在V-H、V-M、V-H-M荷载空间下的承载能力包络图,并分析不同二维荷载工况下的单柱复合筒型基础各位置处的土压力分布情况以及筒体底部等效塑性应变区的变化情况。结果表明:对于单柱复合筒型基础,在一定范围内,竖向荷载(0~0.15倍竖向极限承载力)的存在能够增大结构的水平及弯矩承载力;在V-H与V-M荷载空间中,基础各位置处的土压力变化、土体等效塑性应变变化具有一定的相似性,可互相对映参考;基础所承受的最大土压力位置与基础受力倾倒方向一致;随着竖向荷载的增加,结构达到极限承载力时,基础底部土体等效塑性应变区的范围与深度相应扩大。

关键词：单柱复合筒型基础二维复合加载条件承载能力包络图土压力分布土体等效塑性应变区

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接立面转弯隧洞的侧式出水口水力特性

长江科学院院报 2024年第7期41卷 94-102页

作者：高学平魏南疆刘殷竹天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

对于接立面转弯隧洞的侧式出水口,立面转弯隧洞的转弯段将直接影响侧式出水口的水力特性。若立面转弯隧洞参数设计不合理,极易导致侧式出水口内部发生流动分离。选取RSM紊流模型,针对接立面转弯隧洞的侧式出水口进行数值模拟,探究立面... 详细信息

对于接立面转弯隧洞的侧式出水口,立面转弯隧洞的转弯段将直接影响侧式出水口的水力特性。若立面转弯隧洞参数设计不合理,极易导致侧式出水口内部发生流动分离。选取RSM紊流模型,针对接立面转弯隧洞的侧式出水口进行数值模拟,探究立面转弯隧洞曲率半径R、弯道后直隧洞长度L及转弯角度α等参数对出水口水力特性的影响规律,并对隧洞内流动过程进行了讨论。增加立面转弯隧洞曲率半径R和弯道后直隧洞长度L能显著改善出水口的水力指标。当曲率半径R≥12 D(D为隧洞直径)、弯道后直隧洞长度L≥16 D时,侧式出水口内部无明显流动分离,拦污栅断面流速分布均匀且无反向流速区。研究成果将对抽水蓄能电站侧式进/出水口的设计提供指导。

关键词：抽水蓄能电站侧式出水口立面转弯隧洞水力特性数值模拟

考虑尾流干涉的浮式风电场发电性能分析与布置优化研究

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中国造船 2024年第4期65卷 156-167页

作者：李昊刘利琴邓万如刘东升李焱刘旭平天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室中国石油集团海洋工程有限公司天津分公司

浮式风电场系统的布局不仅要考虑风浪的影响，而且要关注风机间尾流的干涉作用。论文针对直线排布的浮式风电场进行多风机、尾流气动、结构变形、伺服控制、平台运动、系缆系统和波浪载荷的耦合计算，并结合Bastankhah尾流解析模型分析... 详细信息

浮式风电场系统的布局不仅要考虑风浪的影响，而且要关注风机间尾流的干涉作用。论文针对直线排布的浮式风电场进行多风机、尾流气动、结构变形、伺服控制、平台运动、系缆系统和波浪载荷的耦合计算，并结合Bastankhah尾流解析模型分析各参数对风电场总功率的影响，寻找影响风电场整体运行性能最重要的因素，以及在特定海域风电场中减弱尾流干涉的方法。

关键词：浮式风电场尾流干涉耦合模型参数影响分析

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椭圆转子发动机缸内流场及燃烧过程分析

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1187-1196页

作者：么大锁裴毅强秦静王膺博张岩王振彪付雪青天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津仁爱学院机械工程学院天津301636 天津大学内燃机研究所天津300072 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室天津300400

对以汽油为燃料的椭圆转子发动机换气及燃烧过程进行了研究,明确了缸内流场变化及火焰传播过程,分析了不同当量比混合气下燃烧及污染物生成特性。研究结果表明,椭圆转子发动机进气过程中,燃烧室两侧形成了较大涡团;进气末期时,在球形燃... 详细信息

对以汽油为燃料的椭圆转子发动机换气及燃烧过程进行了研究,明确了缸内流场变化及火焰传播过程,分析了不同当量比混合气下燃烧及污染物生成特性。研究结果表明,椭圆转子发动机进气过程中,燃烧室两侧形成了较大涡团;进气末期时,在球形燃烧室和缸内分别形成两个涡团;燃烧末期,顶点密封位置附近存在未燃区域;排气阶段,气口重叠期内的进气扫气加速了排气过程;随着当量比的增加,缸内压力和温度升高更快,峰值更大,当量比为1.1时,压力、温度均达到最大值;随着当量比的增加,缸内温度升高,造成CO和NO_(x)生成量显著增加;但是当量比过大会造成不完全燃烧,CO生成量显著增高,反而使得缸内压力和温度降低,造成NO_(x)生成量减少。

关键词：椭圆转子发动机 CFD 当量比燃烧排放

基于PSO-SVM的鹤盛溪流域山洪风险评价

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水资源保护 2024年第2期40卷 46-54页

作者：王如锴练继建苑希民田福昌陈隆吉马文豪天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350 天津理工大学海洋能源与智能建设研究院天津300384 温州市水文管理中心浙江温州325000

为探究温州市鹤盛溪流域山洪风险空间分布,综合考虑山洪致灾因子、孕灾环境和承灾体3方面的山洪影响因子,建立基于粒子群优化-支持向量机(PSO-SVM)混合算法的山洪风险评价模型。选取准确度、灵敏度、特异性、F-score值、Kappa系数和受... 详细信息

为探究温州市鹤盛溪流域山洪风险空间分布,综合考虑山洪致灾因子、孕灾环境和承灾体3方面的山洪影响因子,建立基于粒子群优化-支持向量机(PSO-SVM)混合算法的山洪风险评价模型。选取准确度、灵敏度、特异性、F-score值、Kappa系数和受试者工作特征曲线等6个指标,采用学习矢量量化(LVQ)算法量化山洪影响因子对山洪灾害发生的影响程度,并将PSO-SVM混合算法模型与单一算法模型进行对比。结果表明:混合算法具有一定的迁移能力,能够更加准确地反映山洪风险的空间分布特征;验证集受试者工作特征曲线指标、Kappa系数和准确度分别为0.934、0.833、0.912,PSO-SVM混合算法模型能显著提高山洪风险评价精度。

关键词：山洪灾害风险评价模型山洪影响因子 PSO-SVM 鹤盛溪流域

中非赞比亚成矿带卢安夏盆地富钴矿物特征及其指示意义

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岩石学报 2024年第6期40卷 1853-1869页

作者：卢宜冠涂家润孙凯任军平方科覃鹏郭虎和文言中国地质调查局天津地质调查中心天津300170 中国地质调查局南部非洲矿业研究所天津300170 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司桂林541004 中色创新研究院(天津)有限公司天津300393 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

中非铜钴成矿带是全球规模最大、平均品位最高的沉积型铜钴成矿带,在全球钴矿产供应中占有极其重要的地位。卢安夏矿床是中非赞比亚成矿带一超大型铜(钴)矿床,但目前对于其钴的富集机制及成因模式尚不清楚。本研究聚焦于卢安夏铜钴矿床... 详细信息

中非铜钴成矿带是全球规模最大、平均品位最高的沉积型铜钴成矿带,在全球钴矿产供应中占有极其重要的地位。卢安夏矿床是中非赞比亚成矿带一超大型铜(钴)矿床,但目前对于其钴的富集机制及成因模式尚不清楚。本研究聚焦于卢安夏铜钴矿床中硫铜钴矿、黄铁矿等富钴矿物,对其开展电子探针、微区X射线荧光光谱分析和S同位素分析。电子探针与微区X射线荧光光谱分析显示,卢安夏矿床中存在沉积期(Py1)、成岩期(Py2)、热液期(Py3)、表生期(Py4)四期黄铁矿。其中,钴主要富集在硫铜钴矿-黄铁矿-黄铜矿-石英脉的Py3中,其钴含量最高可达10.5%;其次为表生期黄铁矿(Py4),但其钴富集程度有限。黄铁矿Co、As含量显示富钴Py3的形成与含As流体不断与围岩发生作用有关。尽管卢安夏硫化物S同位素组成变化范围较大,但富钴的黄铁矿δ^(34)S为负值(-9.6‰~-2.8‰),且全岩钴含量与单矿物δ^(34)S值呈负相关关系。这一结果指示富钴硫化物的形成源于在热液提供热量的条件下,有机质热分解产生大量强还原性物质与硫酸盐发生反应,由此促进了硫酸盐的还原过程和硫化物的沉淀。结合近年来中非铜钴成矿带的地质演化史和钴富集机制方面的研究成果,卢安夏矿床钴的主要成矿期应为卢菲利安造山期(540~490Ma),在此造山阶段释放的氧化性高温高盐热液是钴的主要载体,而卢安夏矿床钴的富集可能源于赋矿地层中丰富的有机质成分为钴的富集成矿提供了有利条件,热液注入后由于氧逸度的降低,钴在相对低温的条件下发生沉淀而形成矿床。

关键词：铜钴矿床富钴矿物成因机制中非铜钴带