压碴爆破方法与经济效果

本文主要介绍了目前露天矿山开采使用的压碴爆破方法。文中较系统的对碴体在爆破过程中的作用、合理碴厚的确定,爆破质量与经济效果等问题作了讨论,并与自由面爆破法作了对比。实践证明,压碴爆破法是一种行之有效,经济效果显著的爆破技术。     

风沙影响下铁路道碴变形模量的离散元数值分析

针对风沙区有碴铁路道床的结构特性,对其在细沙贯入下的有效变形模量研究有助于理解风沙影响下的道床动力特性。采用离散单元模型对道碴碎石和细沙颗粒进行数值建模,并对不同含沙率γ下的有效变形模量进行了数值分析。结果表明,在低含沙率下(γ<30%)沙石混合体的变形模量基本保持不变,在高含沙率下(γ>30%),变形模量随含沙率的增加呈线性降低,以上变形模量随含沙量的变化规律与试验结果相一致。基于离散单元模型的数值模拟,在细观尺度上对沙石混合体的力链强度、空间分布及配位数进行了分析,揭示了沙石混合体有效变形模量随含沙量变化的内在机理。本文工作对风沙区有碴铁路道床力学行为的研究具有一定的借鉴意义,有助于促进风沙影响下有碴铁路道床的结构设计和沙害治理。     

TRANSIENT WELL TEST MODEL FOR THE WELL WITH GAS AND WATER DISTRIBUTED IN COALBED

煤层气是一种高效清洁的非常规天然气资源,其开采过程是一个排水降压采气的过程. 由于煤层气主要是以吸附态的形式存在于煤层中,当煤层压力降低到临界解吸压力以下时煤层气从煤层中解吸出来并与水一起采出,因此煤层中流体是气水两相分布的. 本文根据煤层气藏排采过程中的解吸特征,通过考虑气水两相分布的渗透率关系,提出了一种与解吸区域大小相关的煤层气井不稳定试井模型. 该模型较好地描述了煤层气排采过程中煤层内气水的流动状态,采用分区模式对气水两相进行描述. 通过有限体积方法求解了所建立的试井模型,计算得到了煤层气井气水两相分布不稳定试井理论曲线,分析了煤层气解吸系数、解吸复合半径、气水饱和度分布等对试井理论曲线的影响.     

一种新型浮升一体化排式飞翼的设计与研究

设计既有较大的内部容积、又有高气动效率的新型浮升一体化气动布局对此类低速飞行器的发展具有重要的科学研究价值和工程应用前景. 以NACA0030翼型为基础,构造了具有较高体积率(体积/表面积)的排式飞翼气动布局. 对不同排列形式的排式飞翼进行了详细的计算和评估分析,并提出了具有更好操纵性和稳定性的排式后掠飞翼气动布局. 数值模拟结果表明: 通过排式飞翼中后翼对前翼下方气流的阻滞作用,排式直飞翼和排式后掠飞翼的升阻比分别增大40%和 20%, 整个飞行器的气动效率显著提高; 同时, 浮升一体化排式飞翼的弦向尺寸较小,可有效降低材料的表面张力,这为高空飞行器表面柔性材料提供了较宽的选择范围.      

爆炸排淤法"石舌"形成过程的数值模拟

利用离散元法，对爆炸排淤的“石舌”形成过程进行了模拟和动画显示，并对模拟结果进行了分析。     

排桩冻结法深基坑施工监测与反馈分析

对于润扬大桥南锚碇排桩冻结法深大基坑,冻结作用使基坑的受力过程变得更为复杂,根据排桩冻结法基坑结构和场地工程地质条件,建立了大型安全监测系统。本文介绍了润扬大桥南锚碇场地工程地质条件、排桩冻结法基坑的结构和南锚碇基坑监测方案、分析了南锚排桩冻结法深基坑各项监测数据的变化规律,包括侧向土压力、内支撑轴力、排桩钢筋应力和排桩水平位移随时间变化规律,并基于施工监测进行了反馈分析,保障了南锚碇排桩冻结法深基坑的安全与稳定。监测结果分析表明,排桩冻结法是基坑工程的一种可行的施工工法,润扬大桥南锚碇排桩冻结法深大基坑的成功实践为今后类似工程的建设积累了宝贵经验。     

排浆速度对尾矿沉积影响的模型试验研究

尾矿库中尾砂的沉积规律受颗粒级配、浆体浓度和排浆速度等因素的影响,其中排浆速度是影响尾矿沉积规律的主要因素之一。本文采用自行研制的水力分选粒度分析装置,对阜新同乃铁尾矿砂进行排浆速度分别为0.15cm/s、0.30cm/s、0.45cm/s的尾矿沉积模型试验。研究结果表明:(1)通过单粒尾矿砂临界状态分析,得到了尾矿颗粒运动-沉积临界速度关系和尾矿沉积判据,并通过试验验证其正确性。(2)沉积滩坡度随排浆速度的增加而减小,沉积池内的沉积坡度几乎不受排浆速度影响。(3)排浆速度越大,水平方向尾矿颗粒的分选性越好,以中值粒径为0.040mm代表,三种流速对应位置分别为61.4cm、70.8cm和76.7cm。     

大瑶山隧道岩溶涌水系统分析

本文以系统论和控制论为指导分析了大瑶山燧道岩溶涌水系统。通过利用地质结构特征、水化学场和同位素场的综合信息分析,详细阐述了岩溶涌水的补给来源和范围以及水动力的补排关系。建立了较逼真的岩溶涌水水文地质模型和数学模型,并对涌水过程进行了数值模拟分析。最后分析了涌水所造成的地面塌陷机理并给出其整治方案。     

自泵送流体动静压型机械密封自清洁性分析

流体楔入式非接触机械密封在流体动压的形成过程中,为防止流体中固体颗粒对密封端面的损伤,需增设辅助系统以提供洁净的阻塞流体,这增加了密封初期建设和维护周期成本. 针对一种新型的泵出式自泵送流体动压型机械密封,应用Fluent中Laminar模型和DPM模型仿真研究了其在不同颗粒直径、转速、压差、液膜厚度和颗粒体积浓度下的自清洁特性. 结果表明:排屑率整体上随着颗粒体积浓度增大而减小;当颗粒体积浓度足够低时,排屑率均会达到60%以上;随着颗粒直径增大,排屑率先增大后减小,在直径0.7 μm时排屑最高达79.35%.;随着转速增大,排屑率先下降后显著上升,在计算的0~6 000 r/min范围内排屑率达到94%;排屑率受液膜厚度和压差影响较小.      

排翼布局飞行器气动性能的实验研究

通过低速低湍流度风洞实验,研究了利用排翼布局改善充气飞机采用大厚度翼型机翼带来的气动效率偏低问题。首先比较了采用不同厚度翼型的单翼与排式双翼布局的气动特性。在此基础上,为了优化排翼布局的气动特性,研究了给后翼安装偏转角对排翼布局气动特性的影响。同时,基于NACA0030翼型,设计了波纹型外形的充气机翼,比较了此外形下单翼和排翼布局气动性能的差异。实验结果表明,采用排翼布局能够改善采用厚翼型单翼布局的气动性能,而给后翼安装一定偏转角可以进一步提高排翼布局的升力和升阻比。采用波纹外形和光滑外形机翼模型的对比结果表明,波纹外形能够在大迎角时改善充气机翼的失速性能。分析认为,造成这一现象的流动机理是由于波纹型机翼在实验条件下提前由层流转捩为湍流,使失速推迟,流动分离现象有所减弱。     

饱和土体中管桩屏障对平面SV波的隔离效应

采用Biot两相介质理论与间接边界积分方程法(IBIEM),研究了饱和土体中空心管桩屏障二维宽频隔振效应。通过在空心管桩内外交界面附近引入虚拟波源来构造内、外散射场,继而由边界条件建立边界积分方程,以此求得虚拟波源密度。以空心管桩对平面SV波的隔离为例,讨论了不同孔隙率、桩间距、排桩排数以及入射频率等因素对隔振效果的影响。结果表明:低频入射时,孔隙率越大隔振效果越好;排桩间距是影响单排桩隔振的主要因素;低频入射时,双排管桩的隔振效果比单排时更加明显,但随着管桩排数进一步增大,其隔振效果不再有明显的提升;当入射频率增大时,三排桩隔振效果比双排桩下降。     

电流变液的多链相互作用

用等效电导平板建立了非极性液体中单链粒子之间以及链与链之间相互作用力的计算方法,分别计算了单链、平面密排结构、平面矩排结构的准静态应力应变关系和屈服应力。通过和单链结构比较发现,平面密排结构中链链之间的相互作用力使结构的屈服应力（平均到每条链）增大,且随着链数的增加,增强作用显著。     

颗粒附壁燃烧机理及模拟方法探讨

在燃用固体燃料,如生物质、煤、固体废弃物时,都存在一定程度的附壁燃烧现象,以燃煤液排渣燃烧器为例,探讨了颗粒在熔融面上的沉积、流动以及燃烧机理。并针对现有煤粉燃烧程序在液排渣燃烧器模拟上的局限,开发了一种考虑液渣流动的附壁燃烧模型,给出了总体的计算框架．通过对不同壁面处理方式下计算结果的比较,分析了不同手法的优劣和特点,为液排渣燃烧器的正确模拟提供一种完整的思路,对生物质或固体废弃物燃烧模拟起到一定的参考作用。     

煤粉燃烧的灰渣沉积数值模型研究

对国内外20多年来灰渣模型研究的进展进行综述, 详细的探讨了灰渣形成、灰渣在燃烧场中的运动、灰渣在壁面的碰撞和粘附、灰渣层的成长和强度的变化、通过灰渣层的传热过程以及灰渣层的存在对燃烧工况的影响情况. 文章还指出, 在研究存在强烈相变的灰渣沉积情况时, 现有灰渣模型的假设过于简单. 作为补充, 文中建立了一种颗粒壁上燃烧模型, 给出了主要的计算思路, 用于液态排渣炉内灰渣沉积特性的数值研究.      

渗透固结试验装置的改进

针对传统固结仪不能进行渗透试验的不足,对固结仪进行了改装。改装后的固结仪不仅可以交叉进行固结、渗透试验,以研究不同荷载作用下土样的渗透特性,而且可以通过三通阀控制排水条件,进行双面排水固结试验,或在单面排水条件下量测固结过程中试样不排水面处的孔隙水压力,也可通过串联固结仪分别研究试样不同截面处孔隙水压力的消散规律。新仪器具有构造简单,密封性能好的特点。通过与常规固结、渗透试验的结果对比,验证了采用改装固结仪测定固结模型参数的可靠性。另外,通过单面排水固结试验发现了孔压滞后现象。     

点火具点火射流蚀剥作用对底排药柱燃烧特性的影响

为了研究底排点火具射流蚀剥作用对底排药柱碎块脱落情况及其燃烧性能的影响,采用半密闭爆 发器实验装置模拟底排弹出膛口瞬态卸压工况,借助高速录像记录点火具点火与底排药柱燃烧的序列图像。 建立底排药柱在半密闭爆发器燃烧的数学模型,计算分析了不同碎块脱落质量引起的平均压力、质量流率和 燃烧时间的变化情况。研究结果表明:蚀剥作用发生在点火具点火初期,导致脱落的底排药剂碎块来不及燃 烧;蚀剥作用主要是强点火射流对底排药柱侵蚀与冲击造成的;碎块总量约占底排药柱初始质量的7%~ 9%,严重影响点火和燃烧的一致性。计算结果与实验值吻合较好。     

基于响应面法的新型排翼式飞艇的气动优化设计

采用均匀试验设计的方法, 以后掠排翼式飞艇为初始气动外形, 后翼的轴、法向坐标为设计变量, 升力、阻力系数和升阻比为目标函数, 通过CFD结合响应面近似理论, 建立了气动参数的二阶响应面优化模型, 并针对排翼式飞艇的升阻特性进行了优化设计. 研究结果表明: 响应面方法是解决气动优化问题的一种行之有效的方法;优化后排翼式飞艇的气动性能得到明显改善, NACA0020, NACA0030, NACA0040排翼式飞艇的升阻比分别提高了9.61%, 6.08%, 13.08%; 飞翼的轴向和法向位置对各气动参数的影响不尽相同, 升力系数C_rm l和升阻比k对轴向位置更为敏感, 而轴向和法向位置对阻力系数C_d的影响则基本相当.      

密排加糙床面消力池水跃旋滚长度的计算

为了计算水跃旋滚长度这一重要特征尺度,本文通过追踪水跃区水体质点的运动方程,研究了密排加糙床面消力池水跃旋滚长度的变化规律.结果表明:水跃旋滚长度与跃高相关;相对加速度并不是一个常数,而是与跃前断面弗劳德数、跃前和跃后断面平均水深、床面粗糙高度相关的函数.最后通过与已有密排加糙床面实验工况的结果进行对比,验证了本文旋滚...     

基于连续-非连续单元方法的露天矿三维台阶爆破全过程数值模拟

爆破开采是露天矿采选总成本控制的首要环节,数值模拟是进行露天矿爆破开采优化设计及爆破效果分析的有效手段。利用连续-非连续单元方法(continuum-discontinuum element method,CDEM)对露天矿的三维台阶爆破过程进行了模拟,通过朗道爆炸模型实现了爆炸作用力的精确计算,通过弹性-损伤-断裂本构实现了岩体损伤破裂过程的描述,通过半弹簧-目标面及半棱-目标棱的联合接触算法实现了破碎岩块碰撞、飞散及堆积过程的高效模拟。开展了小尺度单自由面爆破过程的数值模拟,计算给出的块度分布曲线、爆破漏斗体积等参数与文献中模型实验的结果基本一致,证明了CDEM及本文所述各类模型在模拟爆炸破岩方面的精确性。以鞍千矿南采区的露天铁矿爆破开采为研究对象,建立了3排21炮孔的三维台阶爆破概化模型,模拟了从炸药起爆、岩体损伤破裂到最后爆堆形成的全过程;计算结果表明,除后缘拉裂槽外,数值计算给出的爆堆形态、顶部鼓起高度等与现场的测试结果基本一致,证明了利用CDEM开展三维露天台阶爆破全过程模拟的可行性。     

水下超声速气体射流回击现象的实验研究

对水下超声速气体射流的动力学行为进行了实验研究.通过流动可视化揭示了回击现象的演化过程,利用探针排获得了射流近场区的脉动压力分布,实验结果表明:在超声速喷管出口两倍直径处,射流形貌的变化导致气体中出现了大幅值压力脉冲.通过流场可视化与压力测量的同步校验,证实了喷口端面处回击事件与流场气相区中压力脉动之间相关性.