硫化矿石堆自热的混沌特征

为揭示硫化矿石堆非稳态自热过程的混沌特征,以某硫铁矿矿石样品为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟矿石堆非稳态自热过程。通过小波变换、三维相图分析、功率谱分析和最大Lyapunov指数计算,对表征矿石堆自热过程的温度序列进行研究。研究结果表明:硫化矿石堆自热是一个混沌演化过程;随着深度增大,矿石堆混沌程度呈先增大后减小的趋势;最大Lyapunov指数与平均升温率呈正相关性,可基于最大Lyapunov指数对矿石堆不同区域的自燃倾向性进行评价。     

硫化矿石堆自燃早期指标优选及预测方法

为研究硫化矿石自燃早期的氧化自热发展状况与规律,并寻求最优识别指标,对具有自燃倾向性的硫化矿石进行堆矿试验.试验结果表明,在矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期-氧浓度会有所减少,总体在17%～18%间波动,不能识别氧化所处的阶段:只有在临近自燃期才能测出SO2,同样不能作为自燃早期的征兆;矿堆温度的变化,明显反映了矿石堆氧化、自热至自燃这一过程,适宜作为早期预测矿石自燃的指标.应用指数曲线法建立了预测硫化矿石堆温度的数学模型.计算结果表明,预测模型准确、直观地反映了硫化矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期3个阶段,对矿石堆自燃火灾的早期预防有重要的理论价值和实践意义.     

运用趋势混沌预测模型预测硫化矿石堆自热升温过程

为准确预测硫化矿石堆自热过程中的温度变化,根据硫化矿石堆的氧化升温特征建立温度趋势预测模型,在对趋势预测结果的差值序列进行混沌识别后,采用加权一阶局域法建立混沌预测模型。再将两者叠加构成趋势-混沌组合预测模型,并应用该模型对模拟矿石堆温度进行预测。研究结果表明:硫化矿石堆温度与时间的关系符合指数模型特征,利用此模型可对矿石堆温度变化趋势进行预测;趋势预测差值序列的关联维数为分数,Kolmogorov熵大于0,表明趋势预测差值序列中含有混沌项,可对其进行混沌预测;预测结果证实趋势-混沌组合预测模型具有很高的预测精度,能够很好地适用于硫化矿石堆自燃火灾的早期预测。     

硫化矿石堆自热过程复杂度变化趋势

为揭示硫化矿石堆自热过程的突变特性,提出一种基于实测温度数据研究矿石堆复杂度的新方法。以某硫铁矿矿石样品为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟矿石堆动态自热过程。在对近似熵方法检测动力学结构突变的有效性进行验证后,应用小波技术与近似熵方法对自热过程中矿石堆的复杂度进行定量分析。研究结果表明:矿石堆近似熵在0.61~0.90之间,随着深度的增大,矿石堆复杂度呈先增大后减小的趋势;局部区域的自热过程产生了明显突变,突变温度介于117.6~121.2℃之间;矿石堆复杂度变化趋势可分为3个阶段:相对平稳阶段、逐渐增大阶段和逐渐减小阶段。在复杂度逐渐增大阶段,矿石堆局部区域产生了明显自热。     

宁夏宁杞1号花期霜冻过冷却实验研究

以宁夏枸杞主栽品种宁杞1号为研究对象,通过人工霜冻模拟箱进行过冷却实验,分花蕾期、初花期、盛花期等不同阶段分析其过冷却点和结冰点温度,并统计不同低温范围的分布比例,计算分析达到过冷却点所需的时间.结果表明,花蕾期、初花期、盛花期的过冷却点分别为-9～-3.8℃,-8.8～-4.0℃,-8.5～-3.4℃,结冰点分别为-6.9～-3.1℃,-5.7～-2.9℃,-5.4～-2.5℃,花蕾期比初花和盛花期的过冷却点分别平均低0.2,0.7℃,结冰点分别低0.5,1.3℃.花蕾期、初花期、盛花期的过冷却点频率分布不同,但分布趋势均呈单峰曲线状,趋势峰值分别出现在-8～-7℃,-7～-6℃,-6～-5℃.各花期达到过冷却点的平均时间分别为5.1,4.6,4.5 h.花蕾期、初花期、盛花期的结冰点和过冷却点呈逐渐升高的趋势,初花和盛花期的"跃升值"接近,均大于花蕾期;随着发育进程的推进,达到过冷却点的时间呈逐渐减小的趋势,且花器官的抗冻性逐渐减弱.     

细菌脱硫抑制硫化矿自燃实验研究

通过室内细菌脱硫柱浸实验,将硫化矿石颗粒表面的硫降低到临界值以下,使脱硫后矿石自燃倾向性等级下降.结果表明,44d最大脱硫率可达61.82%,脱硫率随着时间延长而逐渐增大.对矿石自燃倾向性分析显示,硫化矿石的5d氧化增重率从2.044%降低到0.902%,自燃点从209.6℃升高到319.8℃,自燃倾向性等级由Ⅰ级降为Ⅲ级,降低了硫化矿石的自燃风险.     

热重与差示扫描量热分析法联用研究硫化矿石的热性质

为了判定硫化矿石的白燃倾向性。对含有不同矿物成分的2种硫化矿样在升温速率分别为5,10和15℃／min条件下的氧化分解行为进行了热重和差示扫描量热联用分析。得到2种矿样在不同条件下的TG、DTG以及TG—DTG—DSC曲线,并获取其氧化燃烧过程中的特性参数,包括矿样的着火点温度,吸（放）热,以及增（失）重的温度区间等。运用Flynn—Wall—Ozawa法计算出2种矿样的反应活化能分别为387．32和448．50kJ·mol^-1。结果表明。热重分析法和差示扫描量热分析法具有较好的互补性。联合应用在硫化矿石的氧化分解过程中能充分体现整个化学反应过程。在多样本条件下解算求得的活化能值可以作为判定其自燃倾向性大小的指标。     

噪声对一维耦合映象格子的影响

研究了一维耦合映象格子受局部反应参数噪声的影响.对系统最大Lyapunov指数与加入噪声的系统最大Lyapunov指数进行数值比较.发现在不同参数下噪声既可诱导有序,也可诱导混沌.     

一维耦合映象格子中参数噪声的影响

研究一维对称耦合映象格子受局部反应参数噪声的影响,并对系统最大Lyapunov指数与加入噪声的系统最大Lyapunov指数进行数值比较,发现在不同参数下,噪声既可诱导有序,也可诱导混沌．     

煤自然发火过程温度、氧浓度的时空演化规律

为研究煤自然发火过程不同区域的动态发展规律,使用大型煤自然发火实验台测试松散煤体在恒风量条件下从常温至140℃的氧化过程,分析了温度、氧浓度在时间及空间上的变化规律。结果表明:松散煤体自燃过程温度随煤体高度的变化在不同温度阶段趋势差异较大,高温点由煤体中部位置向着进风侧方向移动;不同煤体高度温度与时间呈现指数增长,70℃前后煤体呈现缓慢和快速增长分阶段特性;松散煤体进风口和出气口两侧氧体积分数18%以上,温度超过70℃后,不同煤体高度的氧浓度随时间增长逐渐下降。     

1/fα噪声对计算混沌动力系统最大Lyapunov指数的影响

最大Lyapunov指数是诊断和描述动力系统混沌的重要参数。本文在仿真计算的基础上,发现1/fα噪声对计算混沌动力系统最大Lyapunov指数具有显著影响。在同一噪声水平下,白噪声的影响最为显著,随功率谱指数α的增大,其影响逐渐减弱;随着噪声水平的增加,1/fα噪声对计算混沌动力系统最大Lyapunov指数的影响越显著。当α≥2.0时,在噪声水平为0.2的情况下,计算得到的最大Lyapunov指数的误差小于10%。     

基于信息熵和集对分析理论的硫化矿石自燃倾向性判定

结合信息熵和集对分析理论,建立一种新的硫化矿石自燃倾向性综合判定模型.以矿样的常温氧化质量增加率、自热点和自燃点等3项指标作为基本判定因子,采用信息熵反映测试数据的效用值确定不同因子的权重,避免权重分配的主观性,得到各待判定矿样的自燃倾向性与鉴定标准之间的联系度表达式:依据矿样不同指标的实测值与分级标准界限值的关系,对矿样进行同一、差异和对立的集对分析,得到相应的指标联系度和综合联系度,最终确定各矿样的自燃倾向性级别.运用该模型对国内某典型矿山的10个代表性矿样的自燃倾向性进行综合判定,所得结果与矿山实际结果相符合,表明该方法可行.     

基于层次分析法和集对理论的硫化矿自燃倾向性评定

采用多因素综合鉴定法对某硫铁矿的9个矿样进行了实验室自燃倾向性鉴定,得到了矿样的化学成分分析结果,矿相分析结果,矿样中水溶性铁离子、硫酸根离子含量随氧化时间的变化规律结果,自热性指标、自燃性指标。建立了硫化矿自燃倾向性判定流程的结构图,根据确定的硫化矿石倾向性分级标准,利用AHP方法和集对分析理论确定了该矿9个矿样的同一度和对立度,并进一步分析评价了指标数值与自燃倾向性分级标准之间的数量关系,得到了9个矿样的平均联系度;根据联系度的同异反态势确定联系度所属的集对态势,最后根据集对态势得到了9个矿样的氧化程度及自燃倾向性程度分级,得到了定量化的安全评价结果。该研究方法对硫化矿石自燃的安全评价具有指导意义。     

煤自燃阶段临界温度及活性基团变化规律的实验研究

煤自燃阶段临界温度能够较为清晰地反映其自燃过程所处的燃烧阶段,为考查煤自燃过程中其阶段临界温度的变化规律,通过对鹤岗、唐山煤样的程序升温和红外官能团测试,分别得到了受热过程中煤的阶段反应动力学参数、阶段宏观临界温度、等动力学温度和煤官能团的阶段微观临界温度。结果表明:鹤岗、唐山煤的等动力学温度分别是99.02,62.83℃;鹤岗煤阶段临界温度分别是65,100以及140℃;唐山煤阶段临界温度分别是75,120℃;煤的阶段微观临界温度与宏观临界温度点的变化趋势一致,且临界温度点相似。阶段微观临界温度是宏观临界温度的细化,程序升温阶段临界温度点可以作为衡量煤自燃过程中临界温度的新方法。     

遗煤二次氧化过程中不同阶段自燃特性

为了研究经过初次氧化后,煤在不同温度阶段的自燃特性变化规律,采用程序升温实验,对4组煤样(原煤样和3组预氧化煤样)从40～180℃的氧化过程进行测试,计算、分析煤样的耗氧速度以及活化能,找出煤样的耗氧速度以及活化能在整个升温过程中的突变点,据此划分出3个阶段,得出煤二次氧化过程中不同温度阶段的自燃特性.结果表明:任何一个阶段经过预氧化后的煤样的耗氧速度的变化率均大于原煤样,在第2和第3阶段预氧化后的煤样的活化能均小于原煤样,耗氧速度变化率的变化规律与活化能的变化规律在所对应的阶段是相一致的.无论从耗氧速度的变化率去分析还是从活化能角度分析都可以得出在第2和第3阶段中自燃倾向性最大的分别为预氧化120和90℃的煤样.     

噪声对离散混沌系统非线性特征量的影响

以Logistic映射为例，运用非线性动力学的方法，分析了不同信噪比时，噪声对离散映像在混沌区非线性特征量的影响。通过错误近邻分析法确定序列的嵌入维，计算了序列的关联维数、最大Lyapunov指数和近似熵，结果表明：随着信噪比的降低，关联维数和近似熵逐渐增大，最大Lyapunov指数呈下降趋势；当信噪比大于500时，噪声对非线性特征量的影响不大。并采用重现图形和重现定量分析法得出信噪比大于10时序列存在的确定性规律仍能显示出来。     

随机相位对一类Bonhoeffer-Van der pol系统的影响

研究一类Bonhoeffer-Van der Pol(BVP)系统,通过利用高斯白噪声作为随机相位来抑制系统混沌的产生,从而使系统从混沌状态转变到稳定的状态.利用计算机数值仿真,运用Khasminskii球面坐标变换和Wedig算法的扩展可计算出最大Lyapunov指数,通过判断最大Lyapunov指数的标准来刻画系统的动力学行为,说明系统呈混沌状态.同时,Poincaré截面、相图和时间历程图进一步也得到了相应的结论,这些结论呈一致性.     

不同变质程度煤燃烧阶段动力学参数

为研究煤自燃特征温度及危险程度,通过热重试验确定各煤种各个阶段温度范围和特征温度值,并用Freeman-Carroll法建立了反应研究f(α),并求出燃烧阶段煤的指前因子和活化能,并对特征温度值、指前因子和活化能变化规律进行了分析.研究结果表明:6种煤样燃烧阶段温度分别为247℃~433℃、280℃~537℃、279℃~542℃、272℃~550℃、313℃~574℃和365℃~594℃;随着固定碳的增加,煤燃烧过程及特征温度点滞后,煤的活化能和指前因子增大,1#煤样最易自燃,6#煤样最不易自燃;T1温度从247℃增大到365℃,T2温度从386℃增大到479℃,T3温度从408℃增大到514℃,T4温度从433℃增大到594℃.     

基于小数据量法计算固体"类流态"的最大Lyapunov指数

为研究固体材料中的非线性振荡"类流态"现象,由高速摄像机拍摄固体"类流态"振荡过程,获得了灰度值振荡时间序列.利用Lyapunov指数的小数据量法,计算出该时间序列的最大Lyapunov指数.由于Lyapunov指数是定量描述混沌吸引子的重要指标,根据最大Lyapunov指数大于零的计算结果,判别固体"类流态"振荡系统处于混沌状态.     

新四翼超混沌系统的线性反馈控制

为了奠定新四翼超混沌系统应用的理论基础。首先,比较新四翼超混沌系统与一些经典混沌或超混沌系统的最大Lyapunov指数,结果新四翼超混沌系统的最大Lyapunov指数值最大,说明新四翼超混沌系统具有更强的混沌特性;其次,对新四翼超混沌变量y和u进行线性反馈控制,应用Lyapunov函数方法,发现系统的所有状态变量能够指数稳定到原点,并系统具有很大的控制域;最后,数值仿真表明在控制域内任取一点,设计的线性反馈控制器是有效的。