无黏性泥沙休止角与表层沙摩擦角试验

鉴于对泥沙颗粒水上和水下休止角孰大孰小的认识还不统一、分选系数η对非均匀沙休止角影响的认识还存在分歧以及对泥沙休止角与表层沙摩擦角差异性的研究还不够全面,进行了无黏性重质均匀和非均匀沙的休止角和表层沙摩擦角试验.休止角试验采用依水槽内一侧的自然堆积法,表层沙摩擦角试验采用槽道底板粘沙、表面铺沙的倾斜法.结果表明,泥沙颗粒水上休止角大于水下休止角;中值粒径D50相等条件下,非均匀沙休止角并不严格随分选系数η的增大而增大,而是随偏度系数S的减小而增大;表层沙摩擦角与休止角所反映的物理图景不同,二者在数值上存在较大的区别,建议河流动力学和风沙物理学等教科书编纂时需慎重对待二者的差异性.     

粒径对石油焦粉及煤粉的堆积与流动特性的影响

以窄粒径分布的2种工业原料粉体——石油焦粉与煤粉为实验物料,通过测试粉体的压缩性、休止角、剪切特性及流动能,研究了粒径对其堆积及流动性的影响,并对比分析了两者的差异性。研究结果表明:随着粒径的增加,粉体压缩性减小、堆积密度增大,基本流动能随之增大;休止角、内聚力和单位流动能随着粒径的增大而减小,粉体流动性变好;随着固结等级的提高,2种粉体的内聚力均增大,流动性变差;在相同固结状态下,2种粉体的剪切性能无明显差别。与大颗粒相比,粒径小于70μm细颗粒的堆积特性及流动性对固结应力的变化更为敏感。不同粉体的对比表明,石油焦粉的堆积密度大于同等粒径的煤粉。在粒径大于70μm的范围内,石油焦粉与煤粉流动性相当;而在粒径小于70μm的范围内,石油焦粉的流动性略差于煤。     

颗粒粒径对回转窑内散体物料休止角的影响规律

为了研究颗粒粒径与回转窑内散体物料休止角的关系,建立回转窑物料运动实验平台。以直径为2~10 mm的玻璃珠为物料样本,测试不同粒径的物料在回转窑中的运动过程。通过数字图像处理法计算物料休止角随时间的响应过程,分析不同粒径条件下散体物料休止角的变化规律。研究结果表明:在回转窑中,无论是单一粒径物料还是多粒径组合物料,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都会随着颗粒粒径的增大而增大;在多粒径组合物料中,"巴西果效应"使不同粒径的颗粒出现分离,粒径偏大的颗粒运动到物料的外围区域,使得物料休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都增大;在平均粒径相同的多粒径组合物料中,颗粒间的粒径差值越大,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期越大。     

基于离散元及盒子旋转法的生物质颗粒休止角研究

休止角是反映颗粒物料内部摩擦、流动性的重要参数,由于生物质燃料压缩过程中物料的流动性与颗粒间的摩擦特性难以直接测量,因此对自然状态下颗粒休止角的研究具有重要意义。应用离散元软件EDEM创建了盒子旋转模型,对玉米秸秆与沙柳颗粒进行了不同形状、粒径、级配下休止角的研究分析;并进行了相关试验验证,得出了其变化规律与具体取值。与传统测量方式相比,该方法降低了系统误差,结果更加可靠,可为今后相关材料的参数标定、颗粒物料的堆放等工程应用提供方法借鉴和理论参考。     

考虑滑面材质的碎屑流试验堆积特征分析

为分析高速远程滑坡运动与堆积特征,在室内设置物理试验模型,设计级配、坡角、碎屑流质量、滑面材质4种因素,分析各因素对碎屑流堆积特征的影响。研究结果表明：坡角减小、滑面更粗糙使部分颗粒堆积或滞留于坡面,颗粒堆积特征与颗粒完全堆积于坡底时相比存在差异;滑面材质与冲程等堆积特征基本呈负相关,坡角与堆积特征基本呈正相关,二者对堆积特征影响最大;碎屑流质量与堆积特征基本呈负相关,对颗粒堆积特征分布影响较小;级配与颗粒堆积特征无明显相关性。     

自然沙堆积的静止角研究

以塔克拉玛干沙漠西南边缘自然沙丘的沙子为研究对象,对不同粒径的沙采用漏斗法进行沙堆积,并录像记录了沙的堆积过程。将录像处理成图片,用计算软件“CorelDraw”处理,从而得到沙堆静止角和崩塌角随时间和沙粒粒径的变化关系。得出结论：（1）沙堆的静止角随时间呈振荡变化。首先,静止角逐步变大到崩塌角,崩塌后堆积角回到静止极角,然后再增大到崩塌角,如此往复。（2）当粒径小于0.30 mm 时,沙堆崩塌角及崩塌角与静止极小角的差值随沙粒粒径的增大而增大;但当粒径大于0.30 mm 时,其差值随沙粒粒径的增大而减小。（3）崩塌角与静止极角差值的平均值为（4.6±0．6）°。（4）混合沙的崩塌角与静止极角的差值为（5.2±0.3）°。     

基于气井防砂砾石粒径构成特征的砾石堆积孔隙直径分析

根据气井防砂砾石的粒径构成特征及完井防砂砾石充填是多种粒径砾石混合而成的堆积碎散性特征,通过剖析高压充填条件下混合粒径砾石堆积的排列结构,建立砾石堆积孔隙直径结构理论模型,推导出计算砾石堆积孔隙直径尺寸的公式。同时,通过理论计算分析了砾石颗粒的粒径比对砾石堆积孔隙直径尺寸的定量影响规律,为水合物试采井防砂砾石粒径的选择提供了理论依据。     

颗粒粒径对粗粒土-混凝土接触面剪切特性影响试验研究

为研究颗粒粒径对粗粒土与混凝土结构接触面剪切力学特性的影响,进行3不同粒径范围(2.36~4.75mm、4.75~9.5mm、13.6~16mm)均匀粒径组粗粒土与两种不同混凝土接触面(光滑和粗糙)大型直剪试验,研究粗粒土粒径对接触面剪切强度的影响规律.试验结果表明:随粒径的增大接触面剪切应力-剪切位移曲线从剪切软化型逐渐向剪切硬化型发展.光滑接触面剪切强度随粗粒土平均粒径的增大几乎呈线性增大;而粗糙接触面剪切强度在平均粒径达到7.13mm后,其增大速率逐渐变小.相同法向应力下粗糙接触面剪切强度明显高于光滑接触面.摩尔库伦强度指标分析表明:粒径的增大显著提高了接触面的表观黏聚力;但对接触面内摩擦角的影响不明显.     

基于气井防砂砾石粒径构成特征的砾石堆积孔喉直径研究

本文根据气井防砂砾石的粒径构成特征及完井防砂砾石充填是多种粒径砾石混合而成的堆积碎散性特征,通过剖析高压充填条件下混合粒径砾石堆积的排列结构,建立砾石堆积孔喉直径结构理论模型,推导出计算砾石堆积孔喉直径尺寸的公式。同时,通过理论计算分析了砾石颗粒的粒径比对砾石堆积孔喉直径尺寸的定量影响规律,为水合物试采井防砂砾石粒径的选择提供了理论依据。     

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。     

物料动态安息角对矿用自卸车厢斗结构影响规律

针对矿用自卸车行驶过程中的厢斗内物料稳定性问题,研究厢斗内物料动态安息角对厢斗结构设计的影响。首先,基于离散元方法,分析煤颗粒在自然状态下的安息角;进一步,建立厢斗简化模型,研究不同安装角度下矿车正常行驶及爬坡过程中物料的动态安息角,并分析物料滑动规律;结果表明：在水平路面行驶工况下物料动态安息角随厢斗安装角度增加而减小,而爬坡过程中由于厢斗内物料的滑动导致动态安息角随安装角度的增加先缓慢减小再变大再快速减小;当安装角度为10°时可有效避免厢斗内物料的滑动;最后,以确保厢斗稳定性装载及不撒料为目标,提出厢斗侧板后端的角度设计公式,为厢斗结构设计提供理论依据。     

六味地黄颗粒流动性的测定及评价

目的：测定六味地黄颗粒的休止角,评价润滑剂及其用量对颗粒流动性的影响。方法：采用注入法测定休止角。结果：六味地黄颗粒中加入滑石粉后测得平均休止角为50.582±4.929,用量为40.3%时的休止角为45.74±0.735 0;加入硬脂酸镁后测得平均休止角为49.24±1.718,用量为0.045%时的休止角为47.94±0.369 6;加入1.61%滑石粉∶硬脂酸镁（5∶1）的休止角为49.95±1.786。结论：六味地黄颗粒中可以用0.045%硬脂酸镁作为润滑剂,用1.61%的滑石粉∶硬脂酸镁（5∶1）则更好。     

倾斜煤层沿空留巷力学模型分析

倾斜煤层走向长壁开采沿空留巷,可以采用区段上行式留风巷方案或区段下行式留机巷方案.为了研究二者顶板活动的差异,利用叠加连续层板模型和顶板载荷条带分割法,考虑煤层倾角的影响,得出了相应条件下的巷旁支护阻力计算公式.对比分析表明,巷旁支护所需支护阻力留机巷时比留风巷时大;采用风巷留巷,巷旁支护阻力随煤层倾角α增大而减小;采用机巷沿空留巷,巷旁支护阻力随煤层倾角α增大而增大,但当α大于采空区冒落矸石自然安息角时,考虑矸石堆积支撑作用,有利于降低巷旁支护阻力.研究结果为倾斜煤层沿空留巷时区段开采顺序的选择提供一定参考依据.     

风沙条件下颗粒对翼型流动分离的影响

运用延迟脱体涡模拟(delayed detached eddy simulation,DDES)技术对NREL S809三维翼型在洁净空气环境中和在不同直径颗粒环境下进行了数值模拟,由此预测了风沙环境下颗粒对翼型绕流分离的影响.研究结果表明:当攻角为8°时,DDES捕捉到了翼型吸力面的涡脱落现象,并且颗粒的加入显著地改变了翼型吸力面的涡脱规律,使得尾涡范围扩大、耗散更快,然而随着颗粒直径的增大,尾涡也逐渐恢复到接近洁净空气时的状态;当攻角较小(6°)时,翼型表面没有发生流动分离,颗粒的加入对流场的影响很小;当攻角较大(12°)时,颗粒对翼型绕流的影响也很小;不同攻角下颗粒对翼型升力系数有不同程度的影响.分析不同攻角下颗粒对翼型表面流动分离的影响规律表明:S809翼型绕流情况受颗粒影响最严重的攻角在7°~10°.     

片剂生产中颗粒粉体学性质对压片质量影响的初步探讨

以尼美舒利为模型药物,采用湿法制粒后压片的工艺生产尼美舒利片剂.通过测定中间体颗粒的粒度分布、松密度、摇实密度、休止角,以及测定所得片子的硬度、脆碎度和片重差异,考察颗粒质量对压片质量的影响.测试结果表明粒度分布标准偏差小,颗粒休止角小,颗粒的流动性好,片重差异小;颗粒的松密度和最紧密度相差小,则颗粒内部的孔隙较小;颗粒的压缩度小则流动性好,所得到的片剂的硬度和脆碎度结果好.通过控制颗粒的粉体学参数,可以得到质量良好的片剂.     

不同环境下光伏组件自然积灰特性模拟

研究光伏组件自然积灰特性,可为光伏组件清灰提供理论指导。以本校光伏组件系统为研究对象,利用COMSOL软件对其积灰物理模型进行了数值模拟,其模拟与试验结果对比表明：二者变化趋势一致、数量级相同且相对误差在允许范围内,验证了模拟方法的合理性。籍此,模拟分析了湿度、污秽浓度、颗粒粒径、风速等因素对光伏组件积灰特性的影响。结果表明：湿度变化对光伏组件表面积灰影响较小;在其它条件相同时,光伏组件表面积灰量与污秽浓度呈正相关变化;粒径对污秽颗粒沉积的影响大于风速对污秽颗粒沉积的影响;小风速时加剧光伏组件表面积灰,大风速时则有一定的清洁作用。     

回转窑内物料传输模型的研究

回转窑内物料平均停留时间（MRT）直接决定物料化学反应程度,它是回转窑设计的重要依据之一。在回转窑实验台上对5种不同的固体废弃物料和窑内风速、回转窑转速和回转窑倾角及物性参数改变的情况下进行了实验,获得了不同工况下物料MRT的变化规律：随着回转窑转速的提高、倾角增大和窑内风速增加,MRT减小;物料的物性参数中,休止角对MRT影响较大,休止角大的MRT小,而密度的变化影响相对较小。MRT对于以上各影响因素的敏感性差别也较大：回转窑转速对MRT影响是比较敏感的,特别是转速较小时;转窑倾角对MRT的敏感性则比较均匀;窑内风速在小回转窑转速、低窑内风速时对MRT的影响较为敏感。针对回转窑内物料传输影响因数众多、非线性机理强烈的特性,建立风速条件下物料传输模型（MMCAV）,并在回转窑转速倾角和一定风速条件下对模型进行了验证。在次高倾角（α=4.56°）时,MRT随窑内风速变化的情况,其中最大相对误差为7.1％。在低窑转速和高风速情况,总的平均相对误差为2.81％。用稻壳作为输运物料,把实验数据与Perry等模型对比发现：Perry模型在c=0m/s时,Saeman模型在c=0.41m/s附近时与实验值差异较小。风速的影响范围与回转窑倾角有较大关系,倾角α=3.04°时,风速c>0.41m/s必须考虑风速对物料输运的影响;而倾角α=4.56°时,c>0.25m/s就应考虑风速的影响。     

考虑积雪休止角的屋面积雪漂移数值模拟方法

根据风雪运动机理和屋面积雪特点,提出一种考虑积雪休止角的屋面风致积雪漂移数值模拟方法.应用此方法对一平屋盖屋面积雪重分布进行了模拟,随后分析了考虑休止角与否对屋盖雪面附近流场特性的影响,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行了对比.结果显示,数值模拟结果与试验数据吻合较好.     

青藏公路沥青路面下活动层的热状态分析

在工程活动影响下,青藏公路沥青路面下活动层热状态与天然条件有着较大的差别,根据沥青路面和天然条件下活动层的热交换,活动层热交换都处于热积累过程,后者是由于气候变化的结果,同时,沥青路面下活动层的热交换远大于天然地面,在活动层中形成融化夹层。通过沥青路面下水热效应和水平热交换的分析,给出了影响沥青路面下活动层热状态的主要影响因素。