不同长度工作面采空区瓦斯分布的数值模拟研究

煤矿回采工作面采空区漏风对采空瓦斯分布及采空区自燃发火有着重要的影响。本文对U型通风下不同长度工作面的采空区流场进行了数值模拟。回采工作面长度由100 m依次增加10 m至240 m,并且针对每一长度的回采工作面建立了对应的采空区三维物理模型,运用计算流体力学的方法对不同长度回采工作面采空区的流场进行了数值模拟。结果表明,随着工作面长度的增加,采空区进风侧瓦斯爆炸危险区域的宽度变化幅度较小;采空区中部瓦斯爆炸危险区域的宽度随着工作面长度的增加先增大后减小;随着工作面长度的增加,采空区进风侧和采空区中部瓦斯爆炸危险区域的起始位置均出现向采空区深部移动的趋势。     

吉林郭勒二号露天矿合理工作线长度的优化

露天矿工作线长度是露天开采设计中的一个重要参数,它直接影响到露天矿的生产能力以及经济效益.考虑到吉林郭勒二号露天矿的煤层赋存条件、生产能力、开采工艺及设备类型、工作帮水平推进速度、内排土运距等因素,采用露天矿SMCAD三维建模软件,对吉林郭勒露天矿进行模拟开采.选取12个不同长度的工作线,每个方案设置21个工程位置,分析了不同工作线长度与生产剥采比、运输费用的变化关系.通过以上分析比较,对工作线长度进行了优化,确定出经济合理的工作线长度.     

硫化矿石5天氧化增重率测定值影响因素实验研究

5天氧化增重率是衡量硫化矿石自燃倾向性的重要指标之一,鉴于指标测定条件没有统一的标准,本文通过正交试验,选取两种有代表性的硫化矿石样品对其采用4因素3水平的正交表进行实验,探讨环境温度、环境湿度、矿样粒度以及初始含水率等因素对矿石5天氧化增重率测定值的影响。结果表明:各因素对矿石5天氧化增重率测定值的影响顺序为:环境温度矿样粒度环境湿度初始含水率。在正交试验的基础上,通过改变各因素水平值,进行单因素实验,得到环境温度、矿样粒度、环境湿度及初始含水率与矿石5天氧化增重率之间的关系曲线,进一步分析了各影响因素对矿石5天氧化增重率测定值的影响,并依此对5天氧化增重率的测定条件进行规范,以便准确地测定硫化矿石的自燃倾向性。     

基于PCA和BP神经网络的采空区稳定性评价模型研究

针对采空区稳定性评价因素的复杂性和相关性特点,提出主成分分析(PCA)与BP神经网络相结合的采空区稳定性综合评价方法。经综合分析确定以工程地质因素、采空区赋存结构参数、采动因素3个一级影响因素为基础的评价指标体系,以此为基础构建了采空区稳定性评价的BP神经网络评价模型。以某大型铅锌矿山地下采空区为例,应用CMS探测系统获取采空区相关数据生成采空区3D实体模型,并根据BP神经网络训练出的计算模型对采空区稳定性的等级进行评价。研究结果表明:PCA和BP神经网络相结合的方法使输入变量由13个减少为5个,避免了由于变量相关性带来的影响,简化了评价过程,结果更加合理。现场探测结果与BP神经网络计算结果相互支持。     

风速对煤堆自燃影响的数值模拟

为研究煤堆自燃特征及风速对其的影响,建立温度场、速度场、氧浓度场等多场耦合的煤堆自燃模型,运用COMSOL软件对不同风速下的煤堆自燃过程和指标参数进行数值模拟分析。模拟结果表明:随着风速的增大,煤堆两侧的风压增强,对空气深入提供直接动力;煤堆最易自燃的风速在0.005~1 m/s范围,当风速为0.5 m/s时达到临界温度的最短时间为36 d,随着风速的增大,煤堆达到临界温度的时间延长。据此,建立低风速下的煤堆临界温度与风速的关系公式,可以有效地确定煤堆内部的温度,对防止自燃有积极的作用。     

非磁性细微颗粒的负磁泳耦合分选规律研究

非磁性细微颗粒的磁泳分离在生物工程、材料工程和环境工程等领域具有广阔的应用前景.为了分选直径非常接近的非磁性微粒,设计了负磁泳耦合的水动力分选器,为了确保分选器具有优异的性能,数值研究了在不同的磁场强度、磁铁个数、微通道参数、入口流速和速度比时, 3, 4, 5μm的3种非磁性颗粒的运动轨迹,计算3种颗粒侧向偏移和颗粒分布带之间的距离(即带间距).结果表明:3种细微颗粒的侧向偏移距离和带间距都随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大;但是颗粒的侧向偏移并不会因为磁铁数量的增加而持续增加;颗粒的分离效果随着入口流速的减小,流速比的增大而提高.此外,当微通道结构参数H_a/H_b越小,不同颗粒分布带之间的距离就越大,不同直径的颗粒就越容易分离;最后,利用微-PIV实验获得了3种颗粒带的分布,并计算颗粒分布带宽和带间距,与数值模拟结果比较发现一致性很好.研究结果对非磁性颗粒分选器的设计具有指导意义.     

大理岩单轴受压全过程细观损伤量化研究

设计基于SEM的大理岩细观损伤全程数字化跟踪试验方案,对四川锦屏大理岩试样进行了单轴压缩细观损伤的全程试验。基于数字图像处理技术,对微裂纹的萌生、生长及贯通过程进行定量分析,提取试样在受荷过程中微裂纹的面积、方位角、长度、宽度和周长基本几何数据。然后利用统计学理论对获取到的32组试样微裂纹的损伤全过程的细现信息进行了统计分析,得到在单轴压缩过程中微裂纹的方位角、长度和间距服从变参数的广义极限分布这一结论,最后引入G Swoboda损伤理论,模拟得到单轴压缩试验的应力一应变关系,并与实际试验的结果进行了比较。结果显示可以较准确模拟单轴压缩力学状态下的应力一应变关系。     

基于有限差分的直接顶稳定性影响因素的数值模拟分析

基于有限差分计算方法,利用flac2d有限差分数值模拟软件,在不考虑节理间距的情况下对不同结构参数和不同力学参数的直接顶垮落过程进行数值模拟;分析直接顶力学参教、结构参数与直接顶稳定性的数值关系;并得出了直接顶的力学参数和结构参数对直接顶稳定性的影响结果,为制定岩层控制措施,支架选型及支护参数以及直接顶的稳定性分类提供一定的理论依据.     

用于采空区稳定性分析的FOA-GRNN模型研究及其应用

为了更合理有效地分析采空区稳定性问题,引入一种新型的全局寻优智能算法(果蝇算法)对广义回归神经网络进行优化,构建采空区稳定性分析模型(FOA-GRNN模型)。对影响采空区稳定性的样本进行归一化处理,将标准化后的数据代入模型程序中,建立了由9个影响因素组成的采空区稳定性分析模型,研究结果表明:采空区稳定性主要影响因素权重为:矿柱面积比RQD值矿柱高宽比岩石的质量指标;所建分析模型收敛速度快。并以某金属矿山采空区为例进行稳定性分析实际应用:采空区原始数据进行归一化处理后并输入所建立的FOAGRNN模型中,对照分级标准,得出结果:采空区不稳定,分析结果与实际情况相符,具有实用价值。     

带轴流式预热器蒸汽发生器的稳态热工水力特性研究

基于一维集中参数法和一维流动、完全传热、两相热平衡三条基本假设,对带轴流式预热器蒸汽发生器进行稳态分区建模。使用FORTRAN 95语言编制了相应的计算程序并对其进行验证。证实计算值与参考值吻合较好后,对带轴流式预热器蒸汽发生器的稳态热工水力特性进行分析,并研究了轴流式预热器结构参数对稳态热工水力特性的影响。     

利用Hydrus-1D反推土壤水力参数方法分析

预测分析非饱和土壤水分运动特征必须首先获得土壤水力参数,而且土壤水力参数的准确性决定着与这些参数有关的土壤水分运动的数值模型的准确性。本文依据一维积水入渗试验的累积入渗量资料利用Hydrus-1D软件反推土壤水力特性参数,利用反推的土壤水力特性参数和Hydrus-1D软件对一维积水入渗过程的累积入渗量、入渗率、湿润深度、含水量分布进行模拟并与实测值进行对比,结果显示,土壤累积入渗量、入渗率、湿润锋、含水量分布的实测数据与模拟数据之间的平均相对误差均在2％～15％之间,软件模拟数据与试验实测教据基本吻合,这说明利用Hydrus-1D软件在反推土壤水力特性参数及模拟土壤水分运动方面是可行的。     

金属矿留矿法采场顶板力学模型及蠕变损伤断裂分析

为了分析金属矿留矿采矿法采场顶板允许暴露的极限宽度,以及顶板岩石在蠕变损伤作用下的稳定时间,运用薄板理论和弹塑性理论,对采场顶板断裂失稳过程建立由四边固支向四边简支演化的力学分析模型,推导出两个阶段顶板允许暴露的极限宽度的计算公式,然后基于蠕变损伤理论分析上述两个阶段顶板各自的稳定时间,并推导出相应的表达式。将理论推导结果应用于工程实践,在给定的参数下(顶板厚度h、长度2a、自重应力q、泊松比μ、岩石抗拉强度σ_t、岩体抗拉强度σ_s、岩石材料参数n和C),即可计算出采场顶板允许暴露的极限宽度及其稳定时间。结果表明,所推导出的计算公式计算简便,与现场实际相吻合,具有良好的适用性。     

现代有轨电车嵌入式轨道复合地基优化分析

为分析有轨电车嵌入式轨道复合地基关键参数并获得最优参数组合,采用有限单元法,建立嵌入式轨道复合地基计算模型.在既有研究的基础之上,采用正交试验方法研究了道床板厚度、支承层厚度、桩身弹性模量、桩径、桩纵向间距这5个关键影响因素对嵌入式轨道复合地基受力和变形的影响,并分别采用极差分析和方差分析对计算结果进行了分析,从而得到了关键影响因素和最优参数组合.结果表明:采用正交试验方法,可以在保证分析结果正确性的基础之上大大减少试验次数;桩身弹性模量对钢轨竖向位移影响最大,支承层厚度对道床板纵向弯矩影响最大,桩径对钢轨竖向位移影响较大;桩纵向间距对钢轨竖向位移、轨道纵向弯矩和支承层纵向拉应力的影响均极显著,故在确定桩纵向间距取值时,应综合考虑轨道结构的服役性能和复合地基的工程造价;最佳有轨电车嵌入式轨道水泥土搅拌桩复合地基设计方案为道床板厚度0.20 m、支承层厚度0.26 m、桩身弹性模量280 MPa、桩径0.75 m、桩纵向间距1.40 m.本研究成果对有轨电车嵌入式轨道复合地基设计具有参考价值.     

M带正交紧支插值小波理论

对长度为Ｌ＝ＭＫ的正交插值尺度滤波器进行了特征化,然后给出了设计高阶正交插值尺度滤波器的实现方案,特别对长度为Ｌ＝４Ｍ的三阶正交插值尺度滤波器进行了参数,并具体构造出二阶和三阶的３带正交紧支插值尺度函数。并讨论了Ｍ带我紧坂插值小波的性质,并由此定性和定量分析Ｍａｌｌａｔ投影的逼近性能：对光滑信号,获得了Ｍａｌｌａｔ投影逼近误差的渐近公式。     

隧道围岩施工监测及位移动态模拟分析

为了研究不同支护结构参数和不同开挖方法对围岩位移的影响,以百勺洋隧道为研究对象,通过现场实测、回归分析和数值模拟的技术手段,以大型非线性有限元软件ADINA为研究工具,建立有限元模型。通过改变锚杆支护相关参数和开挖方法,进行大量模拟运算。运算结果表明,随着锚杆长度的增加,地表点下沉量不断减小,隧道的底鼓幅度也逐渐减小,边墙的收敛量也逐渐减小;随着锚杆间距的增加,顶端最大下沉点的竖直方向沉降值增大,边墙收敛值也增大;开挖方法不同时,随着开挖步数的减少,地表下沉值增加,隧道底鼓现象也越明显。开挖步数越多,洞周收敛值越小。     

坚硬顶板深孔爆破卸压技术及其模拟优化

工作面回采过高冲击危险区时,采用深孔爆破技术,提前释放坚硬顸板内储存的弹性能,可以降低冲击危险,能有效地避免冲击地压灾害发生。以济三煤矿6303工作面实际地质情况为研究背景,从岩石爆破机理出发,计算出合理的钻孔间距;利用Ansys有限元非线性动力学软件,对不同爆破孔间距深孔预爆破方案和爆破效果进行爆破效果模拟,分析了爆破应力波传播规律和裂纹扩展情况,找出最优爆破参数。     

快速压缩机中激波反射起爆过程数值模拟

对在快速压缩机上使用高速摄影观察到一种由激波反射引起的超级爆震起爆机理进行了数值模拟研究.高速摄影获得的图像显示起爆发生在燃烧室近壁面处.通过建立与试验结果对应的物理模型,使用CFD软件数值模拟了激波发展过程,研究了激波与燃烧室壁面的交互作用,解析了激波反射引发爆震燃烧的过程.结果表明,激波在圆形燃烧室传播过程中会在近壁面区域发生马赫反射,三波点滑移线与壁面之间形成高温区,高温区中热点自燃发生局部热爆炸形成的激波与反应面耦合最终发展为爆轰.     

基于CAEPIPE的空气导管应力分析与补偿

在考察大型客机空气导管结构尺寸、材料物性参数、工作条件及补偿方式的基础上,基于CAEPIPE软件建立了空气导管引气系统计算模型;选用米塞斯（VONMIESE）应力准则,进行了应力计算分析;并系统研究了补偿方式、补偿位置等因素对导管应力性能的影响。研究工作对于我国大型客机空气导管系统的设计优化具有参考价值。     

外延晶体硅薄膜太阳电池的器件模拟及性能优化的研究

由于晶体硅薄膜太阳电池兼有晶体硅太阳电池高效、性能稳定和薄膜电池低成本的优点,是最有可能取代现有晶体硅太阳电池技术的下一代薄膜电池技术.本文利用PC1D软件对外延晶体硅薄膜太阳电池进行了器件模拟.为了使模拟更接近真实的情况,我们采用了更符合实际情况的器件结构和参数设置.在此基础上,全面系统地研究了背表面场（back surface field,BSF）层、基区和发射区参数、晶体硅活性层电学质量、电池表面钝化情况、电池内部复合情况和pn结漏电情况等对外延晶体硅薄膜太阳电池光电性能的影响.在影响外延晶体硅薄膜太阳电池效率的众多因素中,辨认出对电池效率影响幅度最大的3个参数依次是基区少子扩散长度、二极管暗饱和电流和正表面复合速度.通过模拟还发现,基区不是越厚越好,基区厚度的选择必须要考虑基区少子扩散长度的值.当基区少子扩散长度较小时,基区的最佳厚度应小于或等于基区少子扩散长度;当基区少子扩散长度较大时,基区少子扩散长度应至少是最佳基区厚度的2倍.此外,本文不但对模拟结果的现象进行了描述,还深化解释了其变化的物理机制.由于外延晶体硅薄膜太阳电池在器件结构上与晶体硅太阳电池具有很大的相似性,所以本文的结论在某种程度上对晶体硅太阳电池特别是当下研究最热门的薄硅片太阳电池也是适用的.     

泄水建筑物过流面掺气设施的空腔长度

泄水建筑物过流面掺气是一种有效的减蚀方法．在掺气设施设计中有许多因素需要考虑，其中之一是空腔长度，它对掺气减蚀效率起着重要作用，而决定空腔长度计算精度的一个主要参数就是水流出射角．本文分析了影响水流出射角的结构参数和水力学参数，通过引进权重系数提出了考虑上述参数影响的4个改进的出射角计算公式；根据6个工程12个掺气设施的68组试验资料，包括模型和原型实测资料，运用误差理论，对4个改进的计算公式进行了比较，推荐了出射角的计算公式；用本文推荐的公式计算的空腔长度，与当前流行的5种公式的计算结果相比，本文推荐的计算公式具有较高的精度．