垂直管道水力输送的水击研究与AMESim仿真分析

为降低深海采矿中矿物垂直水力提升中的水击现象,根据垂直管固液两相流的特征,考虑固液两相流密度、浓度、弹性模量等特点,对垂直管水力提升不稳定流开展研究。推导出粗颗粒—匀质浆体两相流提升水击压力波波速方程、连续方程和运动方程,并且基于AMESim软件搭建了垂直管道水击仿真模型。分析了不同管道长度、不同管道直径以及不同颗粒浓度下的水击特性。仿真结果表明:每增加18 m管道长度,平均可以降低约12%的压力峰值,同时减小压力波对管道壁的冲击;每增加10 mm管道直径,也可以降低约7%的压力峰值,但流速增加,紊流强度增大;粗颗粒浓度每增加6%,压力峰值相应增加约2%,与此同时对管道壁的冲击也增加。研究方法及结论对于实际深海采矿中的垂直管道提升具有指导借鉴意义。     

微通道中颗粒惯性聚集的力学特性

为揭示微通道内悬浮颗粒惯性聚集现象的机理,基于相对运动原理,利用数值方法研究了单个球形颗粒在方形微通道中的运动状况,并对颗粒的受力特性进行分析.研究发现:较小粒径的颗粒在较高通道雷诺数下可产生惯性聚集现象,但其受到的惯性升力在通道截面横向位置分布具有很大的波动性;惯性聚集位置随通道雷诺数的增大向通道壁面移动,随颗粒粒径的增大向通道轴心移动;颗粒旋转产生的旋转诱导惯性升力使惯性聚集位置向通道壁面移动.惯性升力分为旋转诱导升力和由剪切诱导升力及壁面诱导升力合成的非旋转诱导升力,而后者是惯性升力的决定性部分.     

流化床式筛分机中气泡特性的数值模拟

采用流化床式筛分机,针对煤料在流化床内流化时的鼓泡筛分特性,以Eulerian多相流模型,对筛分机的单粒径颗粒气固两相流动进行模拟,得出了筛分机内某一截面的固相体积份额分布图和不同截面的气泡分布图.为求证最佳流化速度,共设计了4组不同入口气速的工况.根据4组数值模拟结果,分析得出筛分机内最佳流化速度为0.96m/s.通过比较4组工况的流化效果发现,当流化速度为1.36m/s时,气泡最多,因而该工况最具有代表性,可用来研究筛分机的鼓泡特性.研究结果表明,筛分机的鼓泡具有随机性和不均匀性.     

不同C/N对活性炭颗粒填料厌氧同步消化反硝化的影响

构建以粒径3~6 mm活性炭颗粒为填料的厌氧污水处理系统,厌氧消化菌和反硝化菌在活性炭颗粒表面附着成膜,考察不同C/N对厌氧同步消化反硝化的影响。以葡萄糖为有机碳源,进水中葡萄糖质量浓度分别为300 mg·L^-1和400 mg·L^-1时,较高C/N对NO^-₃-N去除有利,最高去除率为95.21 %;较低C/N对COD和NH⁺₄-N的去除有利,最高去除率分别达到96.00 %和42.43 %以上。研究表明,以活性炭颗粒为填料的厌氧高效处理废水技术是可行的,不同C/N对厌氧同步消化反硝化处理含氮和有机物废水具有较明显的影响。     

Ⅲ级粉煤灰与镁渣耦合对C30混凝土碳化的影响研究

为有效和充分利用Ⅲ级粉煤灰与镁渣,以常用强度等级C30混凝土为研究对象,Ⅲ级粉煤灰取代率和镁渣掺量为因素,设计混合均匀试验方案U12(6,4),试验研究二因素耦合条件下混凝土的碳化规律。应用最小二乘法拟合,建立了混凝土碳化深度与粉煤灰取代率、镁渣掺量的非线性关系模型。因素效应分析表明:影响混凝土碳化的主要因素是粉煤灰取代率,其次是镁渣掺量;Ⅲ级粉煤灰取代率的碳化效应为正效应,镁渣掺量不大于33.8%时为负效应,粉煤灰与镁渣的耦合效应为负效应;镁渣能提高混凝土的抗碳化能力,与粉煤灰耦合有利于抑制混凝土的碳化。     

山区微尺度环境探测参数拟合“瘴气”曲线

无线探测网络(wireless sensor network,WSN)可以方便采集复杂微环境物理参数,通过对多参数曲线拟合,形成描述微环境的拟合参数集与拟合参数曲线。研究通过具有单向对流通道的山地微环境的WSN多参数连续探测,揭示了微环境的微颗粒搬移过程。山区微环境不同空间存在的植被残屑、花粉等有害粉末与山地团雾混合后,通过对流与山风等微环境气象形成的物质搬迁。当搬迁物质在低地空间产生物质沉积,成为山区瘴气等灾害动因。实验通过沿通道部署多参数WSN,通过对团雾的识别与颗粒密度(搬迁物质)峰值曲线拟合,证实了这种上团雾的迁移规律,部分证实了历史上瘴气存在与影响。     

基于颗粒流程序的矿区重载下级配碎石分析

为了研究矿区重载作用下级配碎石的细观力学响应,利用颗粒流程序构建了不同厚度级配碎石的矿区道路细观结构,在施加矿区典型矿车荷载条件下,追踪了道路结构内部颗粒的接触力、位移变化情况,并监测了荷载作用下级配碎石底部平均应力、轮胎中间竖向位移.结果表明:施加重载后,细观模型内部的接触力网和位移矢量出现各向异性,主要分布于荷载下方,随着深度的增加,荷载的影响逐渐减小;在厚度为40 cm时测量圆1和测量圆3的配位数最大,测量圆2在45 cm时配位数出现最大值;随着厚度的增加,XX和YY方向平均应力基本呈增加的趋势,在45 cm处出现峰值;最大接触力和平均接触力的最大值所对应的厚度分别为45 cm和40 cm;左右轮胎中间竖向位移在厚度为45 cm时出现最小值;矿区重载级配碎石层的推荐厚度为40～45 cm.     

争岗滑坡堆积体滑坡灾害数值模拟预测分析

基于云南省古水水电站争岗滑坡堆积体地质调查,根据现状对滑坡体稳定性进行了初步判断,同时利用颗粒离散元方法进行宏观细观参数标定,建立了滑坡细观分析模型;在此基础上预测了滑坡过程、滑坡速度、滑坡堆积、冲出距离与滑面摩擦系数的内在关系,并根据堆积体天然含水量试验进行了滑坡灾害分析,将计算结果与现场勘查的拉裂隙分布进行了对比研究。在此基础上对滑坡体的稳定性及失稳破坏机理进行了探讨,提出了滑坡堆积体治理的基本思路。     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

复合床电石反应器用固体布料器性能实验

建立了固体布料器冷模实验装置,针对两种桨叶(平桨叶和下压式桨叶)及两种分布板(27孔分布板和12孔分布板),考察了不同床层高度、桨叶转速、桨叶到分布板距离、两种固体颗粒(玻璃球颗粒和催化剂颗粒)对颗粒下落的平均质量通量的影响。实验结果表明:随着床层高度增加、桨叶转速增加,颗粒下落质量通量均呈增加趋势。随着桨叶到分布板距离增加,颗粒下落质量通量呈指数降低。对于颗粒下落体积通量:玻璃球的远大于催化剂颗粒的。对于颗粒下落质量通量:采用平桨叶时的远大于下压式桨叶时的;采用27孔分布板时的大于12孔分布板时的。据此得到优选的设计条件为:采用27孔分布板,平桨叶且桨叶到分布板距离约为颗粒直径的2倍。