Propagation patterns of microseismic waves in rock strata during mining: an experimental study

Microseismic monitoring has been widely used in mines for monitoring and predicting dynamic disasters such as rockbursts and waterbursts. However, to develop high-precision microseismic monitoring systems, the propagation patterns of microseismic waves under complex geological conditions must be elucidated. To achieve this aim, a simulation model of a typical coalmine was designed using similar materials according to the similarity theory to simulate the mining process. Geophones were embedded into the model to detect the propagation of elastic waves from microseisms. The results show that in an unmined solid rock mass, the wave velocity in shallow rock strata is mainly affected by geologically weak planes, whereas in deep strata it is affected mainly by the density of the rock mass. During propagation, the amplitude first decreases and then increases rapidly with increasing propagation distance from the coal layer. After mining, our results indicate that the goaf causes significant attenuation of the wave velocity. After the goaf was backfilled, the velocity attenuation is reduced to some extent but not eliminated. The results of this study can be used as guidelines for designing and applying microseismic monitoring systems in mines.     

偏转板伺服阀前置级结构参数优化研究

通过改变偏转板伺服阀劈尖高度和V形槽下端喷口的导流长度等结构参数,建立新的偏转板前置级模型,利用ICEM和FLUENT软件对前置级流场进行静态特性分析;对前置级流量曲线进行二次拟合,建立伺服阀系统数学模型,利用SIMULINK仿真模型进行动态仿真,分析偏转板伺服阀系统的动态特性,从而优化偏转板伺服阀前置级结构参数。结果表明,适当降低偏转板伺服阀劈尖高度,保持劈尖宽度不变,可增大偏转板伺服阀前置级的流量增益和提升伺服阀的响应频率;增加V形槽喷口的导流长度,会减小偏转板伺服阀前置级流量增益和降低伺服阀的响应频率。     

海上稠油火烧油层物理模拟实验研究

为探索海上稠油火烧油层开发的可行性,针对渤海稠油油藏开展了火烧油层物理模拟实验。根据石油沥青组分测定法,分析渤海稠油原油组分;通过热失重与扫描量热同步热分析仪测试活化能等高温氧化反应动力学参数;采用一维燃烧管实验模拟评价燃烧稳定性及驱油效果。研究结果表明,渤海稠油组分特征与国内陆上油田相似;稠油高温氧化活化能为157 kJ/mol,与陆上油田相近;油藏火驱前缘推进稳定,燃烧前缘最高温度773 K左右,出口CO₂浓度长期稳定在12%以上,高温氧化燃烧状态良好;火烧驱油效率95.1%,空气油比548 m³/t,驱油效果较好。研究成果为海上稠油油藏火烧油层开发提供技术支持。     

采用模糊免疫PID控制的移动机器人避障误差仿真研究

当前,移动机器人运动规划路径较长,实际运动轨迹与理论运动轨迹误差较大。对此,设计了移动机器人模糊免疫PID控制系统,并对控制系统输出误差进行仿真验证。建立移动机器人平面简图,给出机器人运动方程式,采用平面栅格来描述机器人运动规划路径。引用传统PID控制器并进行改进,设计了模糊免疫PID控制系统,给出了移动机器人PID控制输出系统在线调节流程。采用MATLAB软件对机器人输出误差进行仿真,比较PID控制和模糊免疫PID控制输出误差大小。结果显示:移动机器人采用传统PID控制系统,稳定调节时间为1.0 s,产生的最大误差为0.83 mm,系统输出误差较大;移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,稳定调节时间为0.5 s,产生的最大误差为0.59 mm,系统输出误差较小。移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,响应速度快,追踪误差较小,从而提高系统的稳定性。     

双参数广义几何分布的 Bayes 估计及其应用

考虑具有双参数结构广义几何分布的Bayes估计问题, 给出分布中参数Bayes估计的精确表达式, 并将该分布应用于短期聚合风险模型中, 提出一类新的聚合风险模型, 给出分布函数的相关性质及聚合理赔量的近似模型. 数值模拟结果验证了Bayes估计具有渐近无偏性与相合性. 最后将该结果应用于汽车保险索赔数据中, 得到了不同索赔次数下的保单数量拟合结果.     

基于驾驶模拟技术的隧道反光环设置间距综合效果分析

针对高速公路隧道新型交通安全设施反光环设置间距效果评估的问题,采用驾驶模拟技术,以微观驾驶行为数据为基础对反光环不同设置间距的有效性进行综合评估。选择3 500 m长度的隧道作为研究对象,构建基于虚拟现实技术和3D光环境技术的隧道驾驶模拟场景。选取33名驾驶经验丰富的被试人员完成驾驶模拟试验。从行为与视觉两个方面选取速度、速度标准差、加速度、加速度标准差、油门功效、瞳孔面积共6项评价指标,构建隧道反光环综合评估体系。从驾驶员的角度量化隧道内不同设置间距反光环的效果,并采用基于可拓学理论的物元评估模型进行综合评估。研究结果表明:隧道内不同间距的反光环对驾驶员的影响显著不同,反光环设置间距200 m时驾驶员的驾驶安全性、稳定性较好,心理舒紧张感较低。综合评估结果显示,设置300 m、400 m间距的反光环的安全性和舒适性较200 m间距的反光环的综合效果较差,因此隧道内设置反光环的最优间距为200 m。研究成果为新型交通安全设施在隧道中实际应用奠定了理论基础。     

变管径冻结管对地铁联络通道冻结温度场的影响分析

在地铁联络通道的冻结法的设计与施工中,冻结管通常为倾斜放射布置。这导致联络通道不同横截面冻结管间距不同,最终引起冻结温度场的不均匀发展。以郑州地铁5号线联络通道为背景,在冻结管内盐水流量不变的情况下,对现行冻结管的尺寸做出调整,通过改变冻结管尺寸来改变管内的盐水在不同位置的流速,从而改变冻结管不同截面的对流换热系数,使联络通道的冻结温度场得到均匀发展。利用ADINA数值分析软件对联络通道冻结法设计建立三维模型,分析改变管径后,整个冻结过程中联络通道各个截面温度场的发展情况。结果表明,在同一冻结工程中,联络通道各个截面的冻结壁厚度及冻结平均温度趋于一致,且冻土交圈完成的时间得到了缩短,这表明通过改变冻结管的尺寸能够显著改善冻结温度场的不均匀发展问题。     

箭型排布的矩形微槽平板上液膜流动特性

光滑平板降膜受表面张力和接触角的影响易收缩成溪流,导致传热表面出现干斑,为解决这一问题,提出箭型排布的矩形微槽平板。通过可靠的computational fluid dynamics（CFD）计算模拟两相流理论,建立三维非稳态平板降膜数学模型,研究了箭型排布的矩形微槽平板上的液膜流动特性,并探究了微槽宽度、深度及箭型夹角对液膜在平板上铺展效果的影响。结果表明：箭型排布的矩形微槽可有效增大液膜在平板横向的铺展面积,使液膜润湿面积增大,减少平板表面干斑;在120°箭型结构下,矩形微槽最优参数为宽0.5 mm,深0.3 mm,此时可将比湿面积由光板表面的62%~89%提高到84%~94%;低雷诺数时,120°箭型结构对液膜横向铺展引导效果显著,雷诺数增大时,90°箭型结构引导效果更好。     

甲烷催化燃烧NOx排放特性的数值模拟

采用详细表面反应机理与气相反应机理GRI 3.0对甲烷-空气混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行二维数值模拟,讨论了不同甲烷浓度对NO_x排放量的影响,并对不同孔径内的浓度场、温度场与流场进行了研究。模拟结果表明：甲烷浓度的提高增加了反应器的排烟温度和NO_x排放量;孔道内径通过影响气相反应速率和催化反应速率改变了孔道内的温度场和速度场,进而影响了NO_x的生成;孔径的减小使得反应器的单位面积放热量和NO_x排放量均降低。以上结果可为优化催化反应器设计、降低其NO_x排放量提供参考。     

基于倾角传感器的MC法优化设计60Co辐射屏蔽装置

实验室自主研发“葫芦娃”机器人在完成自动换装过程中需要倾角传感器对机械臂转动角度进行实时反馈。针对电子元器件耐辐照能力较弱的情况,本文为倾角传感器设计辐射屏蔽装置,利用MCNP程序建立屏蔽装置模型,通过对5个面的辐射通量分析,通过优化各面铅的厚度,减小整个屏蔽体的重量,研究开散热孔对屏蔽体整体性能的影响以及辐射衰减与距离之间的关系,初步验证了本文设计的辐射屏蔽装置作为高辐射场下屏蔽γ射线的模型所具有的合理性。