避难硐室温度计算模型及影响因素

针对避难硐室等井下密闭空间内温升问题,以热力学方程为基础,建立受围岩传热、内部产热影响下的避难硐室温度计算模型,采用Matlab迭代计算得到硐室内温度变化曲线,实验验证其合理性并对计算模型进行修正;利用修正的计算模型对巷道壁面温度、岩石导热系数、原岩温度、调温圈半径等影响因子进行正交实验分析,并对壁面温度和导热系数这2个因素的影响效果进行进一步分析。研究结果表明:各因素影响程度由大到小顺序为壁面温度、岩石导热系数、原岩温度、调温圈半径。     

深部巷道围岩瞬态温度-热应力的耦合作用

为了研究深部巷道温度场与应力场的耦合作用,采用理论推导得到圆形巷道围岩瞬态热-弹性耦合解析解,分析了巷道围岩温度场和热应力的分布规律,并通过数值模拟和现场观测研究了热应力对巷道围岩稳定性的影响。研究表明:围岩温度分布呈非线性变化,表层温度梯度大,围岩深处温度梯度小;随通风时间延长,围岩温度逐渐降低,冷却圈不断增大,温度梯度逐渐减小,温度分布曲线趋于平缓;通风能够改变围岩应力状态,切向热应力在围岩表层表现为较大的拉应力,而在深处表现为较小的压应力;径向热应力为拉应力,热应力加剧了巷道围岩顶底板塑性区扩展的深度。     

井巷围岩与风流的不稳定换热

通过对矿内风流与巷壁换热过程的理论分析，得出了围岩与不稳定以流换热系数的解析式、理论解和实用式，导出了风流温度变化和围岩调热圈的计算方法。通过兖州东滩矿4306运顺掘进巷道风流与围岩换热的进行现场实测和分析计算，得出了掘进围岩调热圈与掘进时间呈平方跟关系变化、不稳定换热系数随掘进时间呈负幂指数变化的规律。     

深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏数值分析

为研究深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏特征,根据深部巷道围岩体稳态温度场模型,得出了热-固耦合条件下深部巷道围岩体应力场、位移场及塑性圈半径的解析解,总结了热应力作用下围岩变形破坏的影响因素。借助Comsol Multiphysics多物理场耦合仿真软件对深部巷道围岩进行热-固耦合数值模拟,并将岩石力学参数与温度的关系引入模拟计算,分析了热应力、支护阻力对围岩变形破坏的影响规律。仿真结果显示,围岩热应力场分布呈非线性变化,浅部应力梯度大,深部应力梯度小;当巷内温度低于原岩温度时,热应力为压应力;随原岩温度升高,径向卸压范围及切向应力集中范围扩大,围岩塑性圈宽度和径向位移值有所增大;随巷内支护阻力提高,围岩塑性圈宽度和径向位移值则有所减小。现场试验发现,巷道围岩热应力场、应力场及位移场计算结果与实测结果吻合较好。     

基于SMP准则的巷道松动圈计算及数值模拟研究

为了研究巷道开挖后巷道周边应力分布特征及松动圈半径的大小,根据SMP准则探讨了松动圈形成的力学机理,提出了松动圈半径的计算公式,并应用数值模拟的方法得出了巷道围岩应力、位移、破坏的分布特征。结果表明理论分析与数值模拟的结果是一致的,对井下支护设计具有借鉴意义。     

永磁电机温度场分析基础

采用流体场与温度场耦合的求解方法,建立温度场计算模型,对永磁电机内的流体以及温度分布特性进行研究.首先推导出导热微分方程,然后结合温度场求解过程中边界条件的分类和确定方法,通过对导热微分方程的离散,最终推导出温度场求解总体合成方程.     

煤岩导热特性实验及其对围岩温度场影响

为研究煤和岩石的导热特性对围岩温度场的影响,选取多个矿井的煤、岩样品,采用LFA457型激光导热系数测试仪测定不同温度下煤和岩石的热物理参数.根据实验得到的煤岩热物理参数,采用数值模拟的方法研究围岩热物理参数对围岩温度场的影响规律.研究结果表明:煤的热扩散系数和导热系数远小于岩石的热扩散系数和导热系数,而煤的比热容普遍高于岩石的比热容;煤和岩石的热扩散系数和导热系数均随着温度的升高而呈幂函数关系减小,而其比热容随着温度的升高呈线性增加.围岩热物理参数不同时,调热圈半径与围岩热扩散系数呈幂指数关系递增,壁面与风流温差随蓄热系数增加而线性增大.     

圆形巷道围岩弹性变形区应力分布模拟实验研究

通过相似模拟实验,探讨了圆形巷道围岩在弹性变形阶段应力分布规律,得出巷道围岩周边应力函数表达式,分析了侧应力系数对围岩应力分布的影响。     

热特性参数可变时变截面环肋的传热研究

本文导出了热特性参数不为常数时变截面环肋的控制微分方程,并对导热系数是温度的线性函数,放热系数沿肋片长度变化时的情形进行数值求解. 该控制微分方程是一个非线性的微分方程,用四阶龙格库塔法和牛顿拉伐森迭代法求解,得到沿肋片长度方向上的温度分布曲线,接着又探讨了导热系数变化因子a.几何形状因子D_b,肋片因子N的影响问题.所得结果对于肋片的设计和选型以及进一步研究肋片的换热问题,都具有重要的意义.     

金川矿山深部巷道围岩松动圈厚度测试与分析

为了分析金川深部巷道底臌形成过程以及支护对巷道稳定性的影响,运用声波单孔探测法,使用水做耦合剂,对巷道围岩松动圈进行测试。根据测出的深度-孔深曲线和各测孔漏水情况得出3个断面松动圈厚度以及围岩破碎程度。研究结果表明:初次支护设计对围岩松动圈有重要影响,巷道开挖支护一段时间后,松动圈厚度趋于稳定,返修后巷道围岩松动圈厚度不会有很大变化。巷道顶板和底角的围岩松动圈比两帮的厚,特别是底角处的松动圈较厚,在巷道两帮传递的集中应力的作用下,易发生破碎与移动,对于巷道围岩稳定性也有较大的影响。因此,使用锚索或者长度大于2.5 m的锚杆支护顶底角,对于延长巷道使用期限、减少返修周期具有重要意义。     

带钢控冷过程温度计算二次曲线方法分析与应用

考虑带钢导热系数是温度的线性函数,由厚度方向一维导热方程,推导出能够表征二次曲线凸凹形式的厚向温度分布方程,得出导热系数随温度的变化增减趋势的不同,决定了温度分布二次曲线凸凹形式不同的结论.针对不同的温度分布形式,推出相应的平均温度与表面温度间的转换关系.该关系解决了热带钢轧后控冷过程中,较厚规格产品利用传统的二次曲线近似拟合厚度方向实际温度曲线时,选取凸凹形式不同的二次曲线导致平均温度的计算结果不同的问题.并将此关系应用于现场实际,提高了在线卷取温度控制模型的设定精度.     

钢-混凝土组合梁的温度响应分析

根据钢-混凝土组合梁的受力特征,建立了混凝土板、钢梁上翼板、钢梁下翼板的纵向位移函数和钢与混凝土之间的相对位移函数.考虑了组合梁沿梁高线性分布的温度梯度作用,由弹性力学中应力与应变的关系,推导出组合梁的势能总方程.基于能量泛函变分原理,得出了组合梁在温度效应下的控制微分方程及相应的边界条件.若只考虑挠度位移函数,则该方程可退化为普通梁的变形微分方程.运用该方法可以求解变温、温差和温度梯度作用下组合梁的温度效应问题.     

偏心空心球体稳态导热的精确解——兼论南工Ⅰ型导热实验装置的偏心误差

本文就第一、三类边界条件求解了偏心情况下空心球体导热微分方程。获得了球体内温度分布并给出热阻的表示式。分别计算了测定导热系数时因偏心造成的误差。分析了南工Ⅰ型装置的偏心误差,并指出最大误差不超过1％。     

圆柱形反应器鞘区离子平均动能的径向分布

针对鞘层结构,建立了鞘层模型和离子速度分布函数,导出了离子平均动能的积分表达式并得出数值积分的结果.用级数的两项拟合平均动能积分表达式的对数项,积分得到解析结果和简化结果.应用积分表达式、解析式及简化式进行计算,得出了圆柱形鞘层内不同位置(半径)处的粒子平均动能.结果表明鞘层越厚、粒子平均自由路程越小,则它们的差别越小.它们可有效地应用于散布在反应室各处粉体的刻蚀和纯化.     

多层非均匀内热源组合平板导热微分方程组的解

用叠加原理求解多层非均匀内热源组合平板稳态导热微分方程组，得出热流量分布公式和温度公式.     

非均匀长圆柱超导体的热应力分析

用解析法研究了非均匀长圆柱超导体在冷却过程中,随着时间及位置变化的温度场以及热应力应变的分布.其中,假定杨氏模量呈现出与坐标和温度相关的指数形式变化.利用贝塞尔方程解析求解了热传导方程,得到了温度场的分布.结果表明:计算结果与实验结果相符,温度场在很短的时间内达到稳定,并最终趋于液氮温度,而剧烈变化的温度会导致较大的热应力.结果表明,径向应力先增大后减小,直至趋于热平衡状态;环向应力则表现为靠近中心处应力为拉应力,反之靠近边界处为压应力.     

变系数线性微分方程的一个可解类型

给出了一类二阶变系数线性微分方程,利用未知函数的线性变换转化为一个可解类型,即贝塞尔方程的求解,这种解法还可进一步推广。     

热力耦合作用下圆形水工隧洞围岩弹塑性解析解

为研究圆形水工隧洞围岩弹塑性区受力特点,基于Mogi-Coulomb强度准则和弹塑性理论,考虑温度和衬砌结构的影响,推导热力耦合作用下水工隧洞围岩应力、洞壁位移和围岩塑性区半径的解析解。依托新疆某高地温水工隧洞工程进行计算分析,对中间主应力系数、温度、混凝土强度、衬砌厚度和围岩应力分布及塑性区半径间的关系展开参数分析。结果表明：温度变化产生的拉应力会使衬砌结构对围岩支反力减小,围岩塑性区半径和洞壁位移有所增大,隧洞岩体稳定性变差;中间主应力系数b对岩体强度影响较大,b=0.5时围岩塑性区半径明显小于不考虑中间主应力时的塑性区半径;提高混凝土强度和增加衬砌厚度在初始阶段都能明显限制围岩塑性区发展,虽后续效果都不佳,但增大衬砌厚度更能限制围岩塑性区发展。     

亚式期权定价中的鞅方法

在市场无套利的假设下 ,讨论了变系数 B-S模型下亚式期权定价 ,利用测度变换和鞅方法 ,简化了亚式期权价格的求解过程 ,并通过求解随机微分方程给出有关随机过程在某一时刻的分布 ,导出几何平均亚式期权定价的解析表达式 ,并由此得出其看涨看跌平价公式     

梯形巷道围岩散热有限体积法分析

为研究梯形巷道围岩散热的特点,依据能量守恒定律,建立二维非稳态导热积分方程,运用有限体积法分别建立内部节点和边界节点的热平衡方程,采用VB语言编写围岩温度场及散热量数值计算程序,并通过一个实例进行数值分析.研究结果表明:初始暴露的巷道围岩,围岩壁面温差大,温度梯度大,即围岩散热量也比较大;随着通风时间的延长,围岩浅部区域的温度逐渐接近于风流温度,散热量逐渐衰减,并且衰减幅度逐渐的减小.