液体－固体粒子两相流流动特性的数值模拟及计算

运用液体－固体粒子两相流理论及计算流体动力学ＳＩＭＰＬＥ方法，对液－固两相流动特性进行了分析和研究，在此基础上建立了物理模型和数学模型，编制了计算程序，并以空心体在压力筒内产生破裂的现象为实例进行了数值模拟计算．结果表明，本文的理论研究方法、数值计算方法及计算程序是正确可靠的，不仅为液－固两相流动的研究提供了手段，还进一步为研究三相流动打下了良好的基础．     

水电能源开发中的关键工程地质体力学问题

本文首先讨论了能源开发建设所面临的工程问题和科学问题，简述了工程地质体力学的内涵和应解决的核心问题．特别介绍了笔者研究团队最近几年的研究成果，提出了相关科学问题的研究方向．主要内容包括：传统固体力学中关于点破坏的概念，研究地质体有很大的局限性，论述了用破坏程度描述地质体破坏状态的合理性，以及基于监测与数值模拟相结合的破坏状态概念——破裂度；基于破裂演化原理，讨论了工程地质灾害的两个防灾理念，强调了状态判断的合理性及数值模拟方法的重要性；讨论了地质体稳定性分析方法的评价标准，并对目前常见的几种评价方法做了简要的评述；提出了数值模拟地质体的非连续、非均匀性的两尺度力学模型和计算框架；论述了代表性体积单元尺度上的应变强度分布函数，该函数比本构关系表征材料的破坏特性更为合适；综述了地质体孔隙裂隙渗流及与破裂场耦合模型的计算模型；结合汶川地震次生地质灾害的现象，指出了拟静力计算方法的不合理性，介绍了关于地震作用下地质体边坡稳定性的数值模拟新方法．     

岩石试样弹塑性破裂过程数值模拟比较研究

应用岩石弹塑性破裂过程分析软件（REPFPA），对岩石试样的弹塑性破裂过程进行了一系列的数值模拟比较研究。分别研究随机数发生器种子值、统计分布函数的形态参数m、单元数目、应力应变状态、试样中心有无弱区、边界条件、材料参数随机赋值方式等条件对岩石试样弹塑性破裂过程的影响。不仅在计算机上再现了岩石试样的弹塑性破裂过程，而且得出许多有意义的结论。这些问题的解决对于用数值模拟方法研究岩体工程的宏观力学性能是很有意义的工作。     

保守单摆系统中的混沌运动

分析并数值模拟了受扰保守单摆系统中KAM环面的变形、扭曲、破裂及混沌出现的过程。     

圆环试样用于岩石间接拉伸强度测试的数值试验

用岩石破坏过程分析数值软件(RFRA)对圆环试样用于岩石间接抗拉强度的测试过程进行数值试验·探讨了圆环内孔直径对于试样破裂模式及其强度测试结果的影响,阐明了不同内孔直径时岩石试样的破裂机制,并对该方法在实际应用中存在的问题进行了解释·数值试验得到的破裂模式和峰值强度与试验结果表现出较好的一致性·基于以上数值试验结果,提出了用开裂载荷来计算岩石间接抗拉强度的新的试验方案·     

岩石破裂过程分析RFPA~(2D)系统在采场上覆岩层移动规律研究中的应用

论述了岩石破裂过程分析系统RFPA2D在采场上覆岩层移动规律研究中的应用并进行了实例计算．研究结果表明，RFPA2D可以从几何、岩性、变形、破裂及支撑等多方面较真实地模拟开采过程中上覆岩层变形、离层、断裂及地表的沉陷规律，从而为采场上覆岩层移动规律的研究提供了一种新的研究手段．     

储层构造裂缝数值模拟技术

数值模拟技术是对储层构造裂缝进行定量预测及确定构造裂缝空间分布的一种有效方法，文中给出了构造裂缝定量预测的数值模拟技术的基本原理和实施方法，该项技术是根据构造变形反演研究区域的边界条件及地质模型用有限元方法进行正演计算，确定出研究区的应力场，再结合岩石破裂准则确定裂缝的空间分布，讨论了地质模型、力学模型和数学计算模型之间的关系，并具体应用岩石破裂准则进行了裂缝计算。     

零方程湍流模型在列车车厢内气流数值模拟中的应用

采用k-ε湍流模型对列车车厢内气流进行数值模拟需要消耗大量的计算时间，为此，提出了采用零方程湍流模型对列车车厢内的气流组织进行数值模拟；分别采用零方程湍流模型与k-ε湍流模型对列车车厢内的空气流动及传热进行了数值计算，经分析比较可知，该两种湍流模型的数值计算结果吻合程度较好，采用零方程湍流模型可大大缩短计算时间，利用其简单、快捷的特点，可以为列车空调系统的工程设计提供简便的数值模拟方法。     

损伤材料的热塑性本构关系及对柱壳破裂问题的应用

从应变等价原理和线性温升软化近似出发，得到了有关的材料参数的表达式．通过本构关系的内变量理论导出了一个含损伤和温度软化效应的增量型塑性本构方程．然后将所得到的本构方程应用于内部爆轰加载下钢管的破裂问题中，并给出了相应的计算流程．进行了具体的数值计算并分析了有关规律．计算结果和实验结果符合得比较好     

含硬包体岩石破裂演化过程的声发射数值模拟

从岩石的损伤模型出发，推导了受到损伤岩石的单元刚度矩阵，采用声发射数值模拟方法研究了含有硬包体岩石的破裂演化过程，研究了硬包体的形状对岩石破裂演化过程的影响，确定了主破裂即将发生的临界状态，研究了围压条件对岩石破裂演化过程的影响．论文工作对于进一步研究含有随机裂纹与硬包体同时存在的岩石破裂演化过程以及研究地震空区和条带的生成条件具有较重要的参考意义。     

强爆炸冲击作用下坑道内准静态气压分析

针对强爆炸作用下密闭坑道内TNT爆炸准静态压力特性问题,基于能量守恒和理想气体状态方程建立了准静态压力计算模型,并在试验坑道内开展了系列TNT内部爆炸试验.结果表明,爆炸产物二次燃烧发生化学反应对约束爆炸准静态压力有明显的影响,当药量体积比Q/V较小时,理论计算模型能较好的估算坑道内爆后准静态气压,Q/V为0.234 k g·m^-3和0.463 k g·m^-3的理论计算值与实测值的相对误差仅为4.6%和1.4%.;当Q/V增大时,坑道内大气环境参加二次燃烧的爆炸产物比例越小,使得准静态气压增大比例降低.     

活性射流侵爆耦合毁伤效应分析

为分析活性射流侵爆耦合毁伤效应,采用实验与理论相结合的方法对活性射流侵彻过程中爆炸效应的变化进行了研究.利用测压罐实验得到了活性射流侵彻不同厚度钢靶后的内爆超压特性,分析了侵彻靶板厚度对侵彻形貌以及内爆超压峰值的影响.并结合虚拟原点理论,建立了活性射流微元侵爆分析模型.结果表明,活性射流在测试罐内形成的超压具有峰值较大、作用时间较长、空间上分布均匀的特性,并且成型活性射流中存在未完全反应部分;活性射流的密度衰减使后续射流侵彻单位长度所消耗的射流质量大大增加,从而造成靶后内爆超压峰值随侵彻深度增加呈现抛物线衰减.利用模型可较好地描述活性射流作用目标时爆炸效应与侵彻深度之间的关系,为分析活性射流毁伤机理提供了帮助.      

丝网结构对容器管道开口系统气体爆炸的影响

为研究丝网结构对容器管道开口系统气体爆炸的影响,通过改变丝网结构的层数和目数,对连接有一段管道的球形容器进行实验。研究发现,当系统处于开口状态时,在管道处加入具有抑爆效果的丝网后,容器内最大泄爆压力增大,且最大泄爆压力随着丝网层数以及丝网目数的增加而增大。建立数学模型对容器内部最大泄爆压力进行拟合,通过拟合公式发现,丝网层数对容器管道开口系统气体爆炸时的最大泄爆压力有一定的影响,并且开始时最大泄爆压力随着丝网层数的增加而增加,随后丝网结构对最大泄爆压力的影响逐渐减小,最大泄爆压力趋于稳定。     

战斗部侧弦攻击舰船内爆毁伤能力评估

建立了舰船内爆毁伤的静爆试验方法,并基于该方法建立了数值模型。通过实验分析与数值模拟,获取了战斗部内爆产生的冲击波超压和破片毁伤参数,分析了冲击波超压对主、临舱室人员的毁伤情况及破片的主要毁伤范围,为战斗部对相同舰船目标的毁伤威力及毁伤评估提供参考依据。     

瓦斯浓度对爆炸压力及压力上升速率影响

不同的瓦斯浓度爆炸时产生的爆炸压力及压力上升速率是不同的。运用自行研制的实验系统,对不同瓦斯浓度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验研究,得到了定容瓦斯爆炸最大爆炸压力、最大压力上升速率等特征参数;得出瓦斯浓度与瓦斯定容爆炸最大爆炸压力及最大压力上升速率呈二次函数关系,另外,国家目前在气体爆炸特性方面尚无统一的标准出台,文中所采用的实验设备以及实验方法为瓦斯爆炸特性实验标准的制订提供了依据。     

瓦斯爆炸实验载气过程分析

瓦斯爆炸是威胁煤矿安全开采的重大灾害之一.实验室进行管道模拟瓦斯爆炸实验是研究瓦斯爆炸特性的有效方法.针对瓦斯爆炸实验进行之前实验气体载气过程中出现的载气时间不明确,载气量模糊等问题,使用压差流量计算方法建立相关数学模型,并利用计算机编程语言Visual Basic进行计算机编程实现迭代计算.通过计算发现载气过程相当短暂,并且载气过程中管道内的压力增加与载气时间呈二次方关系.     

干法静电除尘器泄爆阀性能测试试验

 干法静电除尘器泄爆阀是静电除尘器的安全保障设施。本文设计了泄爆阀测试试验装置,对泄爆阀的性能(包括静态加压性能、整定压力、回座压力、泄爆性能)进行了试验研究。结果表明,所研制泄爆阀3级弹簧弹性模量选用适合,其行程和压力关系与国外同类先进产品基本一致。泄爆阀整定压力约5kPa,回座压力约4.6kPa,达到设计要求;整定压力偏差、启闭压差符合要求。瓦斯爆炸模拟泄爆试验表明,泄爆阀在爆炸条件下能够发挥其泄爆性能并复位,动态压力-行程曲线与静态测试曲线一致。     

水平管道内甲烷爆炸压力传播实验

借助自行研制的瓦斯爆炸水平管道模拟巷道,通过实验研究低浓度瓦斯爆炸特征参数及爆炸压力在水平管道内的传播规律。结果表明：爆炸极限范围内的甲烷气体,在燃爆腔体内（点火段附近）爆炸超压随甲烷浓度的增大呈先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9．4％时,爆炸压力最大,为0．165670MPa,对应时间为76．8ms。在燃爆腔体一扩散管路内,气体爆炸压力峰值呈波动性变化;距点火段3600mm处、体积分数为9．4％的甲烷气体爆炸压力最大,爆炸超压为0．181228MPa。实验中甲烷爆炸超压的体积分数为9．4％。该研究为管道及煤矿巷道瓦斯爆炸事故分析提供了参考。     

高温和高压下CBM的爆炸极限

利用自主开发的实验装置,测定了20,60,100,150,200℃及常压,100,200和300 kPa初始条件下煤层气(CBM)的爆炸极限值.结果表明,随初始温度和压力的增加,爆炸极限上限变大,下限变小,爆炸极限范围变大,危险性增加;初始温度和压力对爆炸极限上限的影响大于对爆炸极限下限的影响.研究结论为CBM开发使用过程安全工艺参数的确定提供了实验依据.