内容概要:本文详细介绍了煤与瓦斯气固耦合模型的理论背景及其Python实现。首先,通过建立二维网格来模拟矿井区域,并利用达西定律和线弹性模型分别描述瓦斯流动和煤体变形。然后,将这两个模块耦合起来,展示了固体变形如何改变流体通道以及流体压力如何反作用于固体应力。文中还讨论了多个关键技术点,如渗透率的动态变化、边界条件处理、显式和隐式求解方法的选择等。此外,作者分享了一些实践经验,包括参数选择、模型验证和调试技巧。 适用人群:从事煤矿安全研究的技术人员、地质力学领域的科研工作者、以及对数值模拟感兴趣的工程师。 使用场景及目标:适用于希望深入了解煤与瓦斯气固耦合现象的研究人员和技术人员。通过学习本文提供的Python代码实例,可以帮助他们更好地理解和预测煤矿开采过程中可能出现的安全隐患,从而提高生产安全性。 其他说明:尽管本文提供了一个简化的模型用于教学目的,但在实际应用中仍需考虑更多复杂的因素,如三维建模、各向异性材料特性等。同时,为了获得更加准确的结果,建议结合具体的实验数据进行参数校准。
2025-04-22 20:39:07 746KB
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内容概要:本文详细介绍了FLAC3D在岩土工程中进行边坡数值模拟的具体应用和技术要点。涵盖了多个实际应用场景,如流固耦合降雨、动力分析地震、热力学耦合冻融循环以及蠕变模型等。每个场景不仅提供了具体的代码实现方法,还分享了许多实用的经验和注意事项,帮助用户更好地理解和应用FLAC3D进行复杂的多物理场耦合分析。 适合人群:从事岩土工程、地质灾害防治等相关领域的工程师和技术人员,尤其适用于有一定FLAC3D使用经验并希望深入掌握其高级特性的专业人士。 使用场景及目标:①通过具体实例学习如何利用FLAC3D进行流固耦合、动力分析、热力学耦合等多物理场耦合的边坡稳定性分析;②掌握FLAC3D中各种命令的实际应用及其背后的物理意义;③了解常见错误和优化技巧,提升数值模拟的精度和效率。 其他说明:文中强调了数值模拟过程中参数选择的重要性,并提醒读者结合实际情况灵活调整参数,确保模拟结果符合工程实际。此外,还提供了一些实用的小贴士,如实时监控日志文件、动态调整材料属性等,有助于提高工作效率和解决问题的能力。
2025-04-22 17:01:59 358KB
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热声效应是一种热与声相互转化的现象,涉及复杂的非线性因素,而热声机械无运动部件,有着广阔的应用前景。为加深对热声效应的研究,文中首先介绍了热声理论的研究进展状况,分析了各个理论的局限性及适应性,接着从实验研究及数值模拟两方面总结了现有的研究方法及其取得的研究成果,之后详细阐述了热致声与声致冷2种效应的应用。最后,基于当前的研究现状,分析了热声理论在研究与应用方面存在的问题与遇到的挑战,讨论了热声转化的发展趋势。结果表明,建立科学的适用于大振幅热声效应的理论方法是发展推广热声效应的难点和重点,而数值模拟与实验研究的有效结合是推进热声理论发展的强有力手段,虽然目前热声机械还只停留在实验室研究,但凭借热声转换的独特优势,热声装置将会是清洁能源、航空航天、消防等行业的重要应用技术。
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为了进一步提高瓦斯气体中细水雾的分离效率,优化设计出正态分布式弧形板除雾器。采用Fluent6.3软件对正态分布式弧形板除雾器内的气雾两相流动进行数值模拟。通过调节参数,计算得到了多种结构参数和工况参数下除雾器的分离效率,并分析了各参数对除雾器分离效率的影响规律。研究结果表明,在相同结构参数下工况参数的变化对除雾器效率的影响较为明显,同时进一步得出适合不同雾滴直径的叶片结构组合型式:在叶片长度H=150 mm,转折角α=60°,板间距L=20 mm时,可以除去10~20μm的雾滴;在叶片长度H=150 mm,转折角α=90°,板间距L=30 mm时,可以除去20μm以上的雾滴。以上模型有助于优化除雾器的结构设计。
2025-04-18 20:46:33 277KB 行业研究
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在该工具中,我们提出了一种简单而稳健的数值方法,能够高精度预测金纳米颗粒排列在外部施加应变下发生的光热效应[1,2,3]。该物理系统在COMSOL Multiphysics仿真平台上进行了数值实现。金纳米粒子的分布受到线性偏振光的激发。通过考虑处于静止和机械应力作用下的系统,我们分析了消光截面,并观察了纳米级的热产生。这项工作的目的是描述金纳米颗粒排列的局部温度对局部光热热点的形成有多敏感。
2025-04-14 11:07:37 7.49MB COMSOL
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本文利用非静力平衡的中尺度模式MM5(V3)对2004年14号台风RANANIM (“云娜”)在登陆前近海加强及登陆初期的过程进行了54 h模拟,并加入人造台风优化初始场。结果表明:MM5能比较好地模拟出台风近海及登陆初期的移动路径及台风中心气压的变化。利用数值模拟结果,讨论了RANANIM (2004)台风在近海加强过程中的环流、动力和热力结构特征。发现在台风RANANIM近海加强的过程中对应有高空200 hPa净辐散场的存在,台风中心气压随净辐散值的增大而降低,反之亦然。净辐散值的减小对台风中心气压的
2025-04-04 22:21:27 415KB 自然科学 论文
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为了对钻孔变形特征及围岩稳定性进行研究,采用FLAC3D数值模拟软件,建立了卸压开采数值模型,采用多维耦合数值模拟方法,研究了开采煤层顶板垂直应力随工作面推进的运移规律以及钻孔的挤压安全系数分布规律和剪切滑移量分布规律,分析了钻孔破坏的影响特征。研究得出:随着工作面的开采,上覆煤层产生了同步的位移,且岩层移动范围比下层煤开采范围大;随着开孔位置距离煤层顶板的偏移,当钻孔避开了顶板5~11 m挤压失稳区,钻孔挤压破坏危险区域也相对随之缩小,提高了钻孔开孔位置高度,有效减少了钻孔危险区范围。研究为钻孔的合理布置提供技术支持。 在煤矿开采中,钻孔工程是获取煤层储量、布置工作面和实现煤矿安全生产的重要手段。然而,由于开采活动导致的围岩应力重分布和岩层移动,钻孔常常会经历不同程度的变形,进而影响其稳定性和开采工作的持续进行。为此,近年来越来越多的研究者开始关注钻孔变形特征及围岩稳定性问题,以期为矿井设计和开采提供更科学的指导。 基于FLAC3D数值模拟软件的先进性和实用性,相关研究人员展开了针对钻孔变形特征及围岩稳定性问题的研究。FLAC3D是一种强大的三维离散元分析工具,适用于模拟地质材料中的非线性动力学行为,它能有效地模拟地下结构在复杂的地质力学环境下的响应,因此成为地质工程领域不可或缺的分析工具。 研究中,学者们首先构建了一个卸压开采的数值模型,用于模拟煤层顶板在工作面推进时的垂直应力变化。通过该模型,可以观察到随着工作面开采的进展,上覆煤层发生了同步的位移变化。研究发现,这种位移变化的范围要大于下层煤开采的范围,这说明开采活动对煤层顶板及周围岩层产生了显著的影响,进而影响钻孔的稳定性和工作面的安全。 进一步地,研究通过多维耦合数值模拟方法,分析了钻孔的挤压安全系数分布规律和剪切滑移量分布规律。结果显示,在开采过程中,钻孔挤压破坏的危险区域会随着钻孔位置相对于煤层顶板的偏移而变化。具体而言,当钻孔避开顶板5至11米范围内的挤压失稳区域时,钻孔挤压破坏的危险区域也随之缩小。这一发现对于矿井钻孔工程的布置具有重要的指导意义。 除了挤压安全系数和剪切滑移量的分析,研究还着重探讨了钻孔破坏的影响特征。研究指出,通过合理优化钻孔的位置,可显著提高钻孔的稳定性,并有效降低钻孔的危险区域。这对于预防和控制矿井灾害的发生,提高矿井整体安全水平有着直接的积极影响。 最终,这项研究为煤矿钻孔工程的布置提供了重要的技术支持。利用FLAC3D软件进行的模拟分析,揭示了开采活动对钻孔稳定性的影响机制,为煤矿安全生产的理论研究和实际操作提供了科学依据。同时,这项研究也强调了数值模拟技术在工程实践中应用的可行性和有效性。 总结而言,通过FLAC3D数值模拟技术,我们能够更好地理解钻孔变形特征和围岩稳定性之间的关系。未来的研究可以在现有成果的基础上,结合更多的实际矿井条件和参数,进行更细致的模拟和分析,以期提出更具体、更实用的钻孔布置方案,从而进一步提高矿井的安全生产水平。
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本文详细介绍了超拉丁立方抽样(Latin Hypercube Sampling, LHS)的基本原理及其在MATLAB中的实现方法。超拉 丁立方抽样是一种高效的统计抽样技术,能够在多维空间中生成均匀分布的样本点,广泛应用于数值模拟、优化设 计、敏感性分析等领域。文章通过实例演示了如何在MATLAB中利用内置函数或自定义函数进行超拉丁立方抽样,并 提供了相关技巧和建议,帮助读者更好地理解和应用该技术。 适用人群: 适用于需要进行多维空间抽样、数值模拟或优化设计的科研人员、工程师和学生。 使用场景: 当需要在多维参数空间中进行均匀抽样以进行数值实验、模型验证或敏感性分析时,超拉丁立方抽样是一种非常有 效的工具。 目*: 通过本文的学习,读者能够掌握超拉丁立方抽样的基本原理,学会在MATLAB中实现超拉丁立方抽样,并能够将其应 用于实际问题中。 标签: MATLAB 超拉丁立方抽样 数值模拟 均匀抽样
2024-12-17 16:58:33 123KB matlab 数值模拟
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针对岩石物理试验中出现的孔隙流体(油水)两相分离现象,应用格子Boltzmann(LB)方法中的两相不相溶流体的伪势模型,对油水界面动力学行为进行微观数值模拟,分析多孔介质中两相流动的微观特征,并从理论上给出两相不相溶流体界面张力因子Gf值的确定方法。模拟由于表面张力造成的油水两相分离现象,在此基础上研究润湿性对真实储层岩心孔隙流体两相分离的影响,并实现全程动态可视化。研究表明,用LB方法进行储层岩石油水两相分离简便易行、形象直观,是研究流体分离规律和特点的重要评价方法。
2024-10-24 15:53:58 325KB 自然科学 论文
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针对某矿T1493风道绕道的具体条件,对其进行了锚网支护参数设计,结合所得到的支护参数,确定其支护形式为全断面锚喷网支护。利用FLAC3D数值模拟软件对该风道绕道3种支护方案的巷道位移变化和塑性区变化进行了模拟,通过对比得出了最佳支护方案。对该风道绕道水平变形、顶板下沉变形和底鼓变形进行了观测,结果发现锚喷网支护满足其支护要求。
2024-07-29 13:44:56 1.02MB 软岩巷道 锚喷网支护 数值模拟
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