硫化矿石堆动态自热过程模拟

为揭示采场硫化矿石堆氧化过程中的自热特性,以从某硫铁矿采集的矿石样品作为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟硫化矿石堆动态自热过程.实验结果表明:矿石堆温度与时间的关系符合指数曲线模型特征,利用该模型可对矿石堆温度进行初步预测;矿石堆温度离散趋势包括相对平稳、离散增大和离散减小3个阶段;在离散增大阶段,局部区域矿石产生明显自热;随着深度的增大,平均升温率呈现先增大后减小的趋势,矿石堆内存在一定厚度的自热层;矿石堆对环境温度变化的响应存在空间差异,其中浅层区域响应快,响应效果明显,深层区域响应慢,但其响应持续时间更长.     

硫化矿石堆自热的混沌特征

为揭示硫化矿石堆非稳态自热过程的混沌特征,以某硫铁矿矿石样品为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟矿石堆非稳态自热过程。通过小波变换、三维相图分析、功率谱分析和最大Lyapunov指数计算,对表征矿石堆自热过程的温度序列进行研究。研究结果表明:硫化矿石堆自热是一个混沌演化过程;随着深度增大,矿石堆混沌程度呈先增大后减小的趋势;最大Lyapunov指数与平均升温率呈正相关性,可基于最大Lyapunov指数对矿石堆不同区域的自燃倾向性进行评价。     

硫化矿石堆自燃早期指标优选及预测方法

为研究硫化矿石自燃早期的氧化自热发展状况与规律,并寻求最优识别指标,对具有自燃倾向性的硫化矿石进行堆矿试验.试验结果表明,在矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期-氧浓度会有所减少,总体在17%～18%间波动,不能识别氧化所处的阶段:只有在临近自燃期才能测出SO2,同样不能作为自燃早期的征兆;矿堆温度的变化,明显反映了矿石堆氧化、自热至自燃这一过程,适宜作为早期预测矿石自燃的指标.应用指数曲线法建立了预测硫化矿石堆温度的数学模型.计算结果表明,预测模型准确、直观地反映了硫化矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期3个阶段,对矿石堆自燃火灾的早期预防有重要的理论价值和实践意义.     

运用趋势混沌预测模型预测硫化矿石堆自热升温过程

为准确预测硫化矿石堆自热过程中的温度变化,根据硫化矿石堆的氧化升温特征建立温度趋势预测模型,在对趋势预测结果的差值序列进行混沌识别后,采用加权一阶局域法建立混沌预测模型。再将两者叠加构成趋势-混沌组合预测模型,并应用该模型对模拟矿石堆温度进行预测。研究结果表明:硫化矿石堆温度与时间的关系符合指数模型特征,利用此模型可对矿石堆温度变化趋势进行预测;趋势预测差值序列的关联维数为分数,Kolmogorov熵大于0,表明趋势预测差值序列中含有混沌项,可对其进行混沌预测;预测结果证实趋势-混沌组合预测模型具有很高的预测精度,能够很好地适用于硫化矿石堆自燃火灾的早期预测。     

硫化矿石诱导自燃过程及分阶段混沌特征

为揭示硫化矿石自燃过程的混沌特征,以从某硫铁矿采集的矿石样品作为实验材料,室内开展矿石诱导自燃实验,进而集成小波技术和混沌动力学理论对诱导自燃过程中的不同阶段进行了研究。研究结果表明:8个矿样的自燃点温度分别为408,385,437,334,374,365,366和380℃,在正常采矿条件下矿石不易发生自燃;矿样的自燃过程分为3个阶段,依次为自燃孕育期、自燃发展期和临近自燃期,其平均升温率分别为1.0,2.0和4.2℃/min;随着时间的推移,矿样自燃过程的最大Lyapunov指数整体呈逐渐增大趋势,3个阶段的平均值分别为0.001 5,0.002 0和0.005 0,这是自热反应复杂剧烈程度的一种客观反映;随着矿样自燃点温度的升高,其临近自燃期的最大Lyapunov指数整体呈逐渐减小趋势。因此,可基于该阶段的最大Lyapunov指数来定性判定矿样自燃点温度。     

相关近似熵及在传感网数据故障检测中的应用

针对模糊近似熵方法在生成时间序列数据特征过程中出现的依赖参数较多和计算复杂度较高的问题,提出了相关近似熵方法,并应用在传感网数据故障检测中.相关近似熵方法采用相关信息熵来计算向量空间中多维数据之间的相关度,通过计算向量空间在其维数由M维增加到M+1维时多维数据之间保持相关性的概率来判定一个时间序列的复杂程度.相对于模糊近似熵,相关近似熵方法将依赖参数从4个减少到了2个,并减小了计算复杂度.实验结果表明:相关近似熵生成的特征在大多数情况下显著优于模糊近似熵生成的特征,并且相关近似熵方法大幅度地缩短了传感器数据特征的生成时间.     

矿石粒径对矿堆内溶液毛细渗流的影响特征

为探究矿石粒径对矿堆内溶液毛细渗流的影响特征,利用所构建的溶液毛细上升实验装置,针对单一粒径矿堆和混合粒径矿堆,分别开展不同矿石粒径下溶液毛细上升实验,得到了溶液毛细上升高度与时间的关系曲线及相应的拟合方程,分析了溶液上升速度随时间变化规律。研究发现：实验初期矿堆内溶液上升速度较快,随着实验时间的增加,溶液上升速度逐渐减小并最终降为零,且溶液最大上升高度及溶液上升速度均与矿石粒径负相关。矿堆内由毛细作用形成的不可动溶液含量随矿石平均粒径的减小而增大,细颗粒矿石含量过多时在矿堆内将形成大范围的不可动溶液区域,影响矿堆内溶液渗透效果。     

FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕力学响应的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟建立FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕模型，从杨氏模量、位错行为等方面对FeCoCrNiCu高熵合金进行相关力学性能分析。研究分析了纳米压痕过程中温度和加载速度对合金基体变形的影响。经模拟以及数据拟合发现，杨氏模量与实验结果近似一致；纳米压痕过程依次经历弹性-塑性阶段，进入塑性阶段后基体内部产生位错，随着压头的不断深入，位错不断形核扩展最终成环；由于高熵合金复杂的元素组成以及应变梯度效应，剪切应变在合金体内的分布是不均匀的。加载速度对弹性阶段影响不大，但会对位错的增长产生影响，临界塑性压深也会随加载速度的增大而增大；温度对高熵合金的变形有着显著影响，温度升高会使原子运动加剧，基体易于变形。低温下压痕力明显上升，这是由于低温本身会降低原子迁移率，同时也利于孪晶产生，使基体进一步强化。     

基于Tsallis熵和近似熵的认知事件相关电位动态复杂度分析

提供了两种分析认知事件相关电位（ERP）复杂度动态变化的估计算法——时变Tsallis熵（ETsEn）和时变近似熵（EApEn），并将其应用于分析Stroop任务中ERP的动态复杂度．实验发现：BTsEn比EApEn能更好地反映不同刺激类型的ERP复杂度差异；EApEn比ETsEn能更准确地体现ERP复杂度随时间变化的规律．额区、中央区和顶区的ERP的ETsEn和EApEn在刺激前、刺激处理过程中、刺激处理后均有显著差异，即在刺激前熵较大且无明显变化，刺激处理过程中熵显著减小，刺激处理完成后熵恢复至刺激前状态，其变化的时序与行为数据基本一致。结果证明了时变的Tsallis熵和近似熵对动态复杂度从不同方面度量的有效性，为客观度量ERP的复杂度提供了新方法．     

不同低温温度下砂土物理力学特性试验研究

以白垩系富水砂层砂土为研究对象,对其在不同低温温度下的物理力学特性进行了分析。结果表明:砂土比热容随冻结温度降低呈现出先减小后增大再减小最终趋于稳定的变化规律,砂土导热系数随冻结温度降低而逐渐增大最终趋于稳定,其变化过程主要分为3个阶段,即:缓慢增大阶段、迅速增大阶段和基本稳定阶段;随冻结温度降低人工冻结砂土粘聚力、内摩擦角、弹性模量和单轴抗压强度会逐渐增大,但增大的幅度会随着冻结温度的降低而逐渐减小;在同一加载速率下,不同冻结温度下人工冻结砂土变形均表现为应变软化,人工冻结砂土试样破坏时应变较小,一般介于6%～10%之间。     

基坑局部堆载回压对下卧隧道隆起影响

为在有下卧隧道的基坑开挖过程中实现及时有效的控制隧道隆起,本文提出局部临时堆载措施,并根据Mindlin公式采用MATLAB软件分析局部堆载的3项参数即堆载力、堆载面积和堆载位置对附加应力的影响,基于某基坑案例采用FLAC3D软件进行正交模拟验证.结果表明,堆载力对隧道隆起影响最大,堆载面积次之,堆载位置最小.隧道隆起值随堆载力增大呈比例减小,并随堆载面积增加而逐渐减小,减小幅度逐渐减缓,且随堆载中心与隧道轴线距离缩短,其影响程度逐渐增大.在实际工程中,优先考虑预留合适尺寸的土体并施加堆载作为局部堆载措施.当隧道位于基坑下部时,局部堆载力不得少于原有土体自重的50%,堆载面积应大于基坑总面积的5%;当隧道位于基坑侧面时,局部堆载力不得少于原有土体自重的1倍,堆载面积应大于基坑总面积的7.5%,才能有效控制隧道沉降.     

Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)合金条带马氏体相变和磁热效应

本文主要研究了Cu取代和退火等因素对全过渡族Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)(x=1, 2)合金条带马氏体相变行为和磁热性能的影响.研究发现, Cu取代后,合金马氏体相变温度往低温方向移动,且对Cu含量非常敏感;同时奥氏体铁磁性增强,导致相变前后磁化强度突变增大;发生明显的磁场驱动变磁性马氏体相变;磁熵变随着Cu含量的增加而逐渐增大,尤其是有效制冷能力相对于Cu取代前样品成倍增大.本文以x=1样品研究了退火对马氏体相变的影响,退火后,合金马氏体相变变得缓慢,奥氏体铁磁性减弱,相变前后磁化强度突变减小,磁场驱动变磁性变弱,由此导致磁熵变大幅度减小,但由于制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力几乎不减小.本文从过渡元素取代导致3d电子之间相互作用的改变和退火导致γ相的析出分别讨论了Cu取代和退火影响合金马氏体相变的物理机制.     

基于阵列式静电传感器的密相气力输送煤粉颗粒运动特性分析

首先运用有限元法系统分析了阵列式静电传感器灵敏度的分布特性.然后在密相气力输送实验装置上,利用阵列式静电传感器和电容层析成像(ECT)技术获得了不同表观气速(5.7,6.9,8.1 m/s)下的静电输出信号和管道截面的煤粉分布图像.结合ECT成像结果,利用FFT变换和近似熵方法分别得到阵列传感器输出静电信号的频谱特性和近似熵值.结果表明:随表观气速增大,输送管道内颗粒速度增大,并且稀相区颗粒径向速度波动明显;浓相区的近似熵值一直大于稀相区的近似熵值,并且随两者之差的减小,ECT成像图表明此过程煤粉分布更均匀,输送悬浮性越好.     

混沌的复杂度研究方法和Logistic映射分析

研究和评价了混沌复杂度3种定量分析方法——Lyapunov指数、分维、测度熵,及其它们之间的内在联系,并研究了一种简单有效的测度熵替代方法——近似熵(approx im ate entropy)方法.应用以上方法对Log istic映射复杂度进行了分析.结果表明Lyapunov指数和测度熵的值与复杂度基本呈线性关系,分维数与复杂度的函数关系尚难确定,且与Lyapunov指数、测度熵之间的关系也不明确.     

外部磁场调控的中子与一维腔壁间的动态Casimir-Polder力

应用Ujihara模式理论研究绝对零度下受外部磁场调控的中子与腔壁之间的动态Casimir-Polder力,得到了力随时间变化的解析表达式,并进行了数值分析.结果表明:力随着外部磁场的增大而增大,近似成正比关系;力随微腔尺寸的增大而减小,且减小的速度逐渐减慢;力随相对介电常数的增大而增大,且增大的速度逐渐减慢.该结果为实验中测得动态Casimir-Polder力提供了理论参考.     

近加热壁面的双空穴对颗粒堆传热性能的影响

为了探究临近加热壁面的双空穴对颗粒堆加热过程的影响,构建了含双空穴的颗粒堆传热模型,并利用搭建的颗粒堆传热性能实验系统对模型进行了验证,研究了双空穴与加热壁面距离和双空穴相对距离的变化对颗粒堆传热性能的影响规律。研究结果表明:随着双空穴与加热壁面距离增加,加热壁面的研究区域热流量先减少后增加,颗粒堆研究区域热阻先增加后减少,空穴影响区域范围和空穴影响区域面积比均先增加后减小,研究区域热流量最小值、颗粒堆研究区域热阻最大值、空穴影响区域范围和空穴影响区域面积比最大值均出现在空穴与加热壁面距离为1倍粒径时。随着双空穴相对距离的增加,加热壁面总热流量增加,颗粒堆热阻减小,但是变化的趋势逐渐平缓,当双空穴相对距离增至8倍粒径时,双空穴之间的相互影响消失。     

培养神经元网络自发活动规律性和复杂度分析

采用近似熵（approximate entropy,ApEn）的新统计方法衡量神经元不同自发放电活动时间序列数据的规律性和复杂度,对多电极阵列上培养的海马神经元网络自发活动的复杂度进行研究．结果表明不同自发放电活动的近似熵动态变化曲线有明显差别．静息期时近似熵值范围1．0-1．2;典型爆发活动时近似熵值呈现迅速下降而后上升再下降小幅振荡（0．2-0．6）;而伪爆发活动时近似熵值在0．2—0．7范围,沿平行时间轴的某一直线上下波动;连续发放锋电位时近似熵值在0．8-0．9范围;而随机单发锋电位时近似熵值0．6—0．8范围．以上分析结果说明近似熵动态变化曲线能够体现爆发活动和锋电位发放过程的规律性和复杂度变化,并可以有效地识别培养神经元网络自发的不同电生理信号,因而在神经元电信号分析中有着潜在的应用价值．     

睡眠脑电的非线性动力学方法

在8例健康成年人的睡眠脑电监测实验基础上,利用已有的专家人工分期结果,提取睡眠各阶段特征数据,应用近似熵、复杂度和功率谱熵三种方法进行分析,从客观量化的复杂性度量来刻划睡眠深度的变化情况,对每个睡眠分期选取5000点数据,数据窗取1000点,逐次延时一个采样间隔得到几个时间序列,分别求复杂度,最后取均值即得此分期复杂性测度值,结果表明三种方法均与专家人工分期结果相吻合,近似熵算法复杂不适合在线分析;复杂度算法较简单,但数据粗粒化处理容易丢失信息;功率谱熵算法简单、快速及有效,因而用统计分析方法分析,表明功率谱熵能较好地反映睡眠深度的变化情况。     

不同海拔条件下柴油燃烧火焰温度和碳烟特性研究

为了研究海拔条件对柴油机冷起动阶段柴油燃烧过程的影响,在定容燃烧弹台架上模拟了平原和海拔2000 m工况下柴油机缸内的热力学状态,利用双色法获取了不同工况下柴油火焰温度和表征碳烟浓度的KL因子分布. 结果表明,随着海拔由0 m增加至2000 m,环境温度、压力同时降低产生了耦合作用,导致柴油滞燃期由2.0 ms增大至3.13 ms.海拔升高后,柴油燃烧过程中平均火焰温度降低,局部高温区域消失,KL因子总量减少. 海拔条件变化影响了碳烟特性和火焰温度的关系. 随着海拔升高,火焰温度降低,导致碳烟氧化主导阶段碳烟氧化速率降低,局部火焰温度对局部碳烟浓度的影响减小.      

基于未确知测度理论的硫化矿石爆堆自燃危险性评价

运用未确知测度理论,建立采场硫化矿石爆堆的自燃危险性评价模型.选取采场硫化矿石的氧化增重率、水溶性铁离子含量、矿堆中水溶液pH、矿石的含水量、矿物成分的ST值、矿石的自热幅度、矿石的着火点、矿石损失率、矿岩的环境温度、矿石堆的体积共12项指标作为未确知测度模型的判别指标;根据实测数据建立各指标的未确知测度函数,并利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出采场矿石爆堆的自燃危险性评价结果.用该方法对国内4座典型硫化矿山的采场矿石爆堆自燃危险性进行评价,评价结果与矿山实际情况完全相符.因此,这种新方法能够应用到硫化矿山开采时的采场矿石爆堆自燃危险性评价当中,并能解决采场矿石爆堆自燃危险性评价中的诸多因素不确定性问题,对其进行定量评价.