地下矿突水过程的三维动态仿真模型构建

通过分析突水水流井巷中漫延时空性变化的影响因素,提出了突水过程的三维动态仿真模型架构.经数据模型化、数据规则化、弧巷直巷化及井巷三维网络化处理,生成了井巷空间网络系统.通过研究水流在井巷空间网络中下向漫延、上向升涨的路径算法,构建了突水水流流经井巷的路径网络.结合突水水流流动的水力特征,解算了突水水流的漫延速度和到达时间.建立了能够真实模拟水流漫延过程的时空动态性变化的三维动态仿真模型.以国内某典型矿山的实际数据为例,验证了突水过程三维动态仿真模型的有效性.     

地下矿水灾场一体化构模及可视化仿真技术

针对地下矿突水三维可视化仿真,基于矿山复合场理论,通过对水灾漫延过程中各场量参数的空间几何性、分布性、矢量性和时序性进行分析,给出属性空间的拓扑关系,构建了地下矿突水仿真的一体化动态模型,提出了相关属性的可视化仿真方法.通过对空间场量进行体素化和场量化处理,以时间为步长,实现了水灾漫延过程的动态可视化表达.以某典型地下矿山为例,通过对相关数据进行整理分析,实现了水灾漫延过程的动态可视化仿真,验证了地下矿突水一体化模型的可行性和有效性.     

地下矿突水过程的三维动态仿真模型构建

通过分析突水水流井巷中漫延时空性变化的影响因素,提出了突水过程的三维动态仿真模型架构.经数据模型化、数据规则化、弧巷直巷化及井巷三维网络化处理,生成了井巷空间网络系统.通过研究水流在井巷空间网络中下向漫延、上向升涨的路径算法,构建了突水水流流经井巷的路径网络.结合突水水流流动的水力特征,解算了突水水流的漫延速度和到达时间.建立了能够真实模拟水流漫延过程的时空动态性变化的三维动态仿真模型.以国内某典型矿山的实际数据为例,验证了突水过程三维动态仿真模型的有效性.     

煤矿井下水害事故紧急避险系统的可靠性

为有效预防煤矿井下水害事故,提高煤矿应急救援水平,实现对水害事故紧急避险系统的定量评价,建立煤矿井下水害事故紧急避险系统逻辑模型和系统可靠性数学模型,分析水害事故发生时各单元件间逻辑关系,并对其进行任务效率评价,计算各单元件及系统的可靠度.工程应用结果表明：在相同约束条件下,系统中各单元件并联时的可靠性大于串联时的可靠性;井下37#右采区发生水害事故时,系统可靠度为良.该研究为紧急避险系统设计提供了理论基础.     

高压细水雾耦合机械通风系统降温除湿技术

目的模拟研究高温巷道内温度、湿度变化规律,改善深部开采环境,解决热害问题.方法利用Gambit软件建立水平长度为40 m的高温高湿巷道数值模型并进行网格处理,采用CFD软件Fluent的k-ε模型、组分运输模型和离散相模型,对细水雾三种不同开启关闭时间工况下,高温高湿巷道内温度、湿度变化规律进行对比分析.结果当机械送风温度为25℃,细水雾供水温度为15℃,细水雾启闭周期各为5 s和10 s时,水平巷道内的温度能够降到28℃以下,并且湿度可以满足生产要求.结论水平长度为40 m的高温高湿巷道内,周期性运行的高压细水雾耦合机械通风系统能够实现对井下高温高湿环境的有效控制.     

主动-被动法同步时空混沌的电路实验

设计了1个单向耦合映象格子系统的电路模型,并构建了主动-被动方法,实现了该系统时空混沌同步的实验模型.从理论上给出系统在任意尺度下的同步条件,通过Pspice仿真平台给予验证,仿真实验结果与理论分析及数值模拟结果基本一致.     

基于电磁波及超声波联合测距的井下定位方法

研究煤矿井下电磁波、超声波联合定位方法,根据井下巷道的空间结构特点,由锚节点和网关节点形成无线传输网络,网关节点布置在巷道的端点,锚节点一字排开等间距吊挂在巷道顶部中央,使巷道内任意位置都至少有两个锚节点接收到移动节点发射的电磁波信号。 移动节点通过判别锚节点电磁波信号强度确定移动节点与锚节点的位置关系;移动节点采用基于超声波的TOF检测方法进行巷道横向测距,移动节点和锚节点节采用基于电磁波信号强度的对数-常态分布模型进行巷道纵向测距,最终确定移动节点的二维坐标。 仿真结果表明,提出的定位方法误差较小,超声波在巷道横向的测距误差很小,巷道纵向50 m范围内,最大误差不超过5 m。 联合定位方法使用少数锚节点获得高定位精度,可以应用于煤矿井下。      

威胁巷道的承压水水害隐患预测及防治研究现状

我国华北型煤田由于深部水文地质条件复杂,奥陶纪灰岩含水层富水性强,水压值大,造成下组煤开采过程中常因掘进中巷道围岩因高水压会造成突水灾变事故,危及生产安全。文中首先总结了近年来部分开拓工程突水实例,并分析了巷道开拓突水机理,然后综述性地论述了巷道高承压突水和巷道延伸开拓工程水害防治的研究现状和主要技术成就,文章对受高承压水威胁的巷道水害的预测和防治具有一定的指导意义和实用价值。     

彬长矿区洛河组地下水防治和开发新思路

洛河组砂岩含水层是彬长矿区的主要富水含水层和水害因素,各煤矿生产过程中仅被动进行疏放,资源化开发和主动防治方法的提出将具有重要意义。亭南煤矿为解决井下长期以来存在的用水难问题,在巷道中采用改进的钻探技术和方法,施工井下大仰角和大深度钻孔,成功将洛河组地下水引入矿井供水管网。资源化利用含水层水解决生产供水问题,提供了井下洛河组水资源化开采的新思路。同时,井下供水工程可将洛河组含水层水预疏放,提供了水害防治的新思路,为相似矿井洛河组地下水的开发和治理提供了借鉴。     

复杂运营条件下重载货车车轮磨耗发展的数值预测

建立了复杂运营条件下重载货车车轮磨耗发展的数值预测模型,并编制了计算程序.基于Archard材料磨损理论,在车辆-轨道耦合动力学和轮轨滚动接触分析基础上进行磨耗分布计算;通过多工况仿真并引入权重因子来实现对实际复杂运营条件的模拟;采用自适应步长算法进行车轮型面更新,可有效改善数值模型稳定性和可靠性.基于所建模型对大秦铁路实际运营条件下货车车轮的磨耗发展过程进行预测分析,结果表明:随运行里程增加各车轮磨耗均不断增大,但磨耗发展呈逐渐减缓趋势.各车轮磨耗主要分布在名义滚动圆两侧走行区域,起导向作用的车轮磨耗分布范围更宽.各车轮在靠近轮缘侧的磨耗发展均更快,导向轮对车轮这一特征更为明显.计算结果验证了模型的合理性.     

D-S证据理论在煤矿水害预测中的应用

针对煤矿井下水灾、水害形成原因的复杂性和不确定性,应用多源数据融和技术,探讨D-S证据理论对多传感器目标识别的不精确推理方法,即通过对一些事件的概率加以约束以建立信任函数而不必究其精确关系,应用D-S证据理论将多传感器所采集到数据进行融合,并根据一定的决策规则,判断出影响煤矿井下的安全状态因子,给出煤矿井下突（透）水预测的评价模型。     

基于多物理场耦合的混凝土湿热变形数值模拟

为研究混凝土湿热耦合变形,基于混凝土微观组成结构特点,根据多物理场耦合作用和多孔介质湿热传输原理,建立了混凝土湿-热-力多物理场模型.并利用COMSOL数值仿真软件和提出的混凝土湿膨胀系数,在人机交互环境下,实现湿-热-力耦合数值求解.首先以Hundt试验为算例,验证了耦合模型和求解方法的可行性,然后利用该方法对某隧道混凝土湿热耦合变形进行了模拟计算.将多物理场耦合数值模拟结果与解析-有限元结合解法计算结果和现场光纤光栅监测结果对比表明,基于多物理场耦合的混凝土湿热耦合变形数值模拟更接近监测结果,更能反映实际物理过程且具备更好的通用性.     

一种基于多频率的差分修正定位算法

矿井巷道电磁波传播具有特殊性与复杂性,通过分析煤矿井下巷道内电磁波的传播特性,提出了一种基于多频率的差分修正定位算法.该算法首先通过自身坐标和参考节点的误差补偿进行节点坐标定位,然后利用RSSI损耗模型求得不同频率的参考坐标,赋予加权值,求得未知节点定位坐标.仿真分析结果表明该方法的定位精度可达0.5 m.     

"深部开采底板突水控制论"研究基本思路及方案(续)

以不致发生灾害性突水量为控制目标,在充分研究底板岩性、结构(断层与裂隙)和地质环境三要素综合作用基础上,通过建立和数值模拟多场(渗流场、应力场、温度场等) 耦合模型,实现底板渗(突)水量的合理预测,进而建立深部开采底板突水控制系统, 经反复反馈调节可避免发生灾害性突水事故.     

一类复杂机电传动系统的耦合建模方法

针对一类由多个机电传动子系统组成的复杂机电系统提出了一种耦合建模方法,其步骤为建立各子系统的数学模型;通过传动对象之间的耦合参数和物理量将各个子系统耦合起来,建立整个机电传动系统的数学模型;根据时间尺度原则,在保留原来系统模型的主导特征值和重要状态变量的前提下,对模型进行降阶处理,得到系统可实用的数学模型.此外,通过仿真实验,检验了所建模型的正确性和建模方法的可行性.实验结果表明这种建模方法原理简单,易于实现,所建模型可用于系统特性分析、参数优化以及最优控制等.     

离层水突水模式与离层破断距

近几年,离层积水引发的突水事故较多,离层水害的发生往往难以预判,因此需要针对离层突水开展深入的研究,提出离层突水主要有3种模式,离层动水压突水、静水压突水以及重复扰动突水,并针对离层动水压突水,研究了离层的破断距,得出了其计算公式.利用模拟实验研究和实测资料,对离层发育规律和离层破断距进行了研究,并指出离层水害防治,重点在于预计离层发育位置,在正确预计离层发育位置基础上,可超前施工疏导钻孔,防止离层水害.     

多领域仿真模型分治求解策略

提出了一种分治求解策略,即在仿真模型规模分解基础上建立耦合块依赖图和序列表,对各耦合块建立相应的求解块,通过遍历耦合块序列表并调用相应求解块,可获得仿真模型的数值解.考虑到参数变动下的重复仿真,对耦合块依赖图进行分层处理,生成对应于变动参数集的变动子图;通过施加虚根节点将变动子图转化成最小求解树结构.因此,对变动参数集的不同参数值进行重复仿真只需层次遍历最小求解树,再调用相应求解块即可.该方法可大幅度提高复杂模型的多次仿真求解效率,特别适用于后续的模型实验和参数优化.     

钢筋混凝土框架——剪力墙结构空间非线性分析的分层分区刚性楼板法

采用空间力学模型,建立可模拟双向弯矩、轴力相互作用的多弹簧梁柱构件杆单元和可考虑中性轴移动的修正多垂直杆单元的剪力墙模型,用计算机对复杂形式的钢筋混凝土框架——剪力墙结构进行了非线性时程分析.空间的力学模型可考虑局部楼板的变形影响,并可沿任意角度输入相互垂直的两个水平地震分量.介绍了该法相应程序的算例.     

Woodpile结构中立体空间波导的研究

采用时域有限差分法设计并模拟了微波波段的三维立体结构中任意弯曲波导及空间腔腔耦合波导结构。模拟结果表明,三维立体的woodpile结构除了可以实现平面内任意弯曲波导如C型波导、Z型波导对光的可控制传输外,还可以实现非平面内光的多角度多方向的可控制传输。     

多机协同的分布式海上攻防视景仿真

基于高层体系结构,构建了在分布式网络环境下多机协同的海上攻防对抗仿真系统.根据舰载反舰导弹的攻防过程设计仿真模型.为逼真描述作战环境和态势进行视景仿真,采用改进的快速傅里叶变换算法进行海浪建模;利用粒子系统的基本原理,结合OpenGL的纹理映射技术,实现动态爆炸模拟.根据仿真模型设计各联邦成员,将三维视景仿真作为联邦成员加入仿真系统的联邦执行以实现多机协同渲染,从而大幅度提高了显示帧率,并使视景仿真可灵活扩展.