广义应变花方法及其在川滇地区地应变率场计算中的应用

提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法;并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验,比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度.结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高.最后以中国川滇地区为例,利用GPS观测资料计算了地应变率场,并对计算方法和结果进行了分析讨论.     

GPS约束下川滇地区主要断裂现今活动速率的估算方法

以川滇地区的GPS水平速度场为约束,建立由24个块体组成的线性弹性块体模型,剔除块体内部变形等对GPS测站速度的影响,反演得到各块体的长期运动速度及各主要边界断裂的现今活动速率.结果显示,在考虑块体内部弹性形变时,拟合速度残差中误差由1.46mm/a减小至1.15mm/a.因此,在用块体模型分析复杂构造地区的运动特征时,还需顾及块体内部形变的影响.     

运用LSTM神经网络对川滇地区的地震中期预报——回溯性预测2008年汶川MS8.0地震的探索

地震预报是当代科学难题,把机器学习方法运用于地震预报探索是一个研究热点。大地震造成巨大的人员伤亡和经济损失,因此对大震的预测是地震预报的主要目标。利用1970年以来的川滇地震目录,选择16个反映地震时空强度分布特征的地震预测因子,采取滑动时空窗口方法有效地挖掘数据的隐藏信息,对川滇部分地区开展了基于长短期记忆（long short-term memory,LSTM）神经网络的为期一年的地震预报研究。结果显示,用1970—2019年地震目录的70%（时间窗口大概为1970年到2004年前后）作为训练集训练网络,对剩余的30%作为测试集（时间窗口大概为2005年前后到2019年底）进行回溯性预报检验时,实际震级落在预测震级±0.5内的准确率为70.2%,虚报率为18.7%,漏报率为11.1%,可以回溯性预测2008年汶川M_S8.0地震。为测试模型的稳健性,进行了扩大研究区域范围、改变大震级地震在均方差计算中的权重等测试。在这些测试中,LSTM神经网络模型依然表现良好。     

条带开采中采厚对地表沉陷影响的数值模拟研究

为了在地表沉降变形最小的情况下最大化地采出煤炭资源,提高煤炭经济效益,文章采用ANSYS有限元程序对水平煤层的开采进行了数值模拟研究,分析了条带开采中采厚的变化对地表沉陷的影响。试验表明：随着采厚的增加,地表沉陷面积逐渐增大;当采厚较大时,下沉系数较小,地表的最大下沉量却较大,为了保护地面建筑,应减小开采率;当采厚较小时,最大下沉量小,但下沉系数较大,最大拉压应力较大,应增大留宽,以免煤柱破坏。     

基于ANSYS/LS-DYNA非线性模块在运动鞋减震和止滑性能方面的有限元数值模拟分析

为了获得在试验标准要求的载荷条件下运动鞋前掌、后跟的最大冲击力和最大变形量,及在假定载荷条件下运动鞋接触压力分布和鞋底的剪切应力分布,为其减震和止滑性能评价提供参考,达到优化运动鞋结构设计和减少人体运动损伤的目的。采用文献资料法、实验法和数理统计法,使用大型通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA非线性模块对试样42码运动鞋的减震和止滑性能进行有限元数值模拟分析,结果发现:在试验标准要求的载荷条件下,运动鞋减震性能方面得到的最大冲击力和变形量前掌为790 N、6.36 mm,后跟为850 N、6.18 mm;在载荷重量80 kg状态下,运动鞋止滑性能方面的接触压力分布和鞋底的剪切应力分布,从1m高处垂直、前冲、前倾3°下落时鞋底与地面接触过程中鞋底垂直于脚面方向最大接触应力分别为3.7 MPa、3.46 MPa(水平方向最大剪切应力1.06 MPa)、7.07 MPa,最大应力位置分别位于脚跟外边缘区域、脚跟外边缘位置、前脚掌外边缘区域—脚跟中心区域—脚跟沿前进方向的边缘区域。     

温度对静电除尘器内颗粒受力影响的数值模拟

应用计算流体力学方法对高温下的线板式静电除尘器进行数值模拟,建立综合考虑温度场、电场、流场和颗粒动力场的多场耦合模型。采用有限体积法对计算域进行离散进而求解电场,采用欧拉-拉格朗日方法求解气固两相流动。研究温度对于静电除尘器内颗粒受力的影响。结果表明：随着温度的升高,颗粒所受的静电力减小而Saffman升力、布朗力和曳力均增大;曳力随温度的增加速率比静电力变化快,这可能是导致高温下除尘效率降低的原因。     

波状粗糙壁模型流动的壁面热流和阻力关联关系的数值研究

微粗糙壁面上高速气流的流动和传热特性是当前关注的问题。以半无穷长正弦波状板作为微粗糙壁面模型,使用OpenFOAM程序,数值研究不同来流参数和不同波幅的正弦波状板流动。结果表明,在波状壁流动中,壁面热流系数C_Q与总阻力系数C_D呈现出直接关联,C_Q/C_D是表征粗糙壁流动与传热特性的关键参数。对于附着型流动,C_Q/C_D仅取决于粗糙度与边界层厚度之比,即等效粗糙度h;而流动产生分离后,C_Q/C_D不再随粗糙度变化,仅与波状板相似变化后的位置参量有关。     

基于Abaqus平面刚架的数值模拟

以工程力学理论和有限元理论为基础,研究平面刚架结构在受特定载荷下的位移问题。通过理论分析计算和Abaqus有限元数值模拟,计算出位移结果,同时研究了刚架结构中载荷与位移的关系。     

区域岩浆热液成矿的数值模拟——以熊耳山前河地区金矿为例

熊耳山前河地区金矿是熊耳山地区具有代表性的金矿之一,位于华北克拉通南缘,是中国重要的黄金产区。该金矿是典型的构造蚀变岩型金矿,成矿流体以岩浆水为主,成矿物质来源以深部幔源为主,属中低温热液矿床。以熊耳山前河金矿为例,搭建区域成矿的二维地质模型,分别进行稳态与瞬态数值模拟分析。结果显示：在合理的岩体和断层参数条件下,来自岩浆的高温成矿流体沿断裂带流动,加热断层及其围岩,可以达到成矿需要的温度和压力。热液成矿的主要影响因素是热液在断层带中流过携带的物质和热量。流体传递的总热量与断层宽度、热液源头的流体温度压力、断层渗透率的大小等有关。断层渗透率越高、源头压力越大、温度越高,断层内的热液流速就越大、平流传递的热流密度就越大;在同样热流密度下,如果断层越宽,则传输的总热量越大,更有利于在较短的时间段内,达到在特定压力下利于金矿生成的温度,形成金矿。在这些影响因素中,由于断层带的渗透率可以变化几个数量级,它的影响尤为显著。当断层渗透率较低时,前河地区热液成矿系统达到稳定的适合成矿条件需要~1 Ma;而断层渗透率较高时,只需要千年尺度就可以达到稳定的适合成矿的温压条件。     

祁连山冰川消融对地表变形、地应力和断层地震危险性时空变化的影响

随着全球气候不断变化,祁连山地区广泛存在的现代冰川,可能会进一步消融乃至完全消失,从而引起祁连山地区的地表变形、地应力及断层地震危险性的时空变化.利用自主开发的平面应变黏弹性有限元程序,计算在冰川不断消融引起的地表载荷和两侧地块的构造挤压作用下,1956-2106年共150 a期间,祁连山地区自地表变形、地应力的时空演...     

过热液体R134a中活塞效应的数值模拟

针对一维密闭腔体中过热液体R134a的传热过程建立数学模型,并进行数值模拟研究。对计算区域左边界进行阶跃温差为1 K的等温加热,通过求解可压缩流体控制方程组,成功捕捉到流体内部存在的活塞效应,计算出其当量热导率,并分析过热程度对活塞效应的影响规律。结果表明：过热液体R134a中活塞效应当量热导率显著高于工质自身热导率,利用活塞效应可传递更高的热流密度,并实现更高的传热速率。     

起伏管道空管投油气液两相流动的数值模拟

输油管道的空管投油是复杂的气液两相管流过程。在地形起伏较为剧烈的地区,管道内复杂的流动状况对投产安全造成威胁,研究其水力规律具有重要意义。采用数值模拟方法,建立起伏管道模型对起伏管道的气液两相流进行模拟,并用软件对管段流场进行实时监控,研究不同类型管道中气液两相流动规律及其影响因素。