薄煤层复合顶板巷道支护参数优化研究

以滨湖煤矿12210工作面材料巷为研究背景,在原有巷道支护方案的基础上,提出了2种巷道支护参数优化方案。运用FLAC3D数值模拟软件对原方案、方案1、方案2进行了分析对比。通过对不同方案下的巷道垂直、水平应力和位移云图分析研究发现,支护方案2为最优方案。方案2的支护密度相对原方案有所降低,因此,方案2在一定程度上节约了滨湖煤矿的支护费用和施工成本,提高了企业的经济效益。     

SiO2气凝胶隔热保温涂料研究及保温结构优化设计

石油化工行业是国家节能减排重点工程之一，如果相关设备设施保温不当，不仅会造成严重的热量散失，还会对油水分离和输送等产生影响。本文系统介绍了传统的以中空玻璃微珠或陶瓷微珠为主要隔热功能填料的隔热保温涂料的保温机理、性能及其存在的问题；以 SiO₂气凝胶为主要功能填料的新型隔热保温涂料研究现状及研究中的技术难点；针对不同应用环境，开发兼具防腐、防开裂、隔热保温功能的复合保温结构设计。本文为研制新型耐高温、高效水性无机隔热保温涂料的研究提供了参考方向，为隔热保温涂料在石油化工领域的工程应用提供分析。     

Predicting the damage development in epoxy resins using an anisotropic damage model

For fiber-reinforced plastics, the strain-rate dependent response is governed by the matrix behavior. In this work, the Goldberg model is considered for the epoxy matrix constitutive material model. Moreover, the strain-rate dependency is achieved by direct influence on the elastic modulus, the inelastic strain, and the material strain to failure. In addition, an anisotropic damage response is implemented and extended through a strain-rate dependent definition. Since the constitutive model relies on nonphysical parameters, a parameter study is further performed. Additional numerical investigations using a micro-mechanical model are performed. Tension and shear loading conditions are evaluated and the influence of different strain rates is explored. Furthermore, the implemented anisotropic damage model is compared and discussed against an isotropic damage model.     

复杂顶板巷道锚杆锚索支护参数优化设计

针对复杂顶板巷道支护难、维修费用高等问题,根据原有支护参数的不足,采用FLAC^3D数值模拟软件,建立分析了复杂顶板巷道数值模型,采用单一变量实验方法,分别以顶板锚杆间排距、长度和帮部锚杆间排距、长度为研究对象,分析了顶板和帮部锚杆和锚索合理支护参数。研究为复杂顶板巷道锚杆锚索支护参数设计提供了理论基础。     

入口弯管对矿用轴流通风机气动性能影响的数值研究

以某大型矿用低压轴流式通风机为研究对象, 采用气体动力学性能试验和数值模拟的方法研究了不同入口弯管对风机性能的影响, 重点分析了入口弯管引起的叶轮内部流动特征和损失分布的变化规律。研究结果表明, 风机入口采用弯管连接缩短了进口管道的轴向长度, 节省了地下空间, 但同时来流的均匀性受到影响。弯管内气流速度梯度较大, 管道内侧易发生流动分离, 产生回流区, 增大了流体流动时的能量损失, 风机的整体性能下降。弯管与叶轮入口之间的连接长度会影响内部流场, 当附加直管段较长时, 来流均匀性得到提高, 风机性能有所改善。     

采用泡沫铜电极的热再生氨电池性能数值模拟

以采用泡沫铜电极的热再生氨电池（thermally regenerative ammonia-based battery，TRAB）为研究对象，建立了多孔介质内物质传输与电化学反应耦合的稳态模型，计算获得了电池性能及多孔电极内物质传输特性，并研究了电解质浓度和电极孔隙率对电池性能的影响。研究结果表明，从主流区界面到多孔电极内部，阳极氨和阴极铜离子浓度逐渐降低，存在一定的浓度梯度，而且随着反应电流的增大，浓度梯度明显增大。在一定的范围内分别增大阳极氨浓度和阴极铜离子浓度，从主流区向多孔电极内物质传输增强，电池性能均能不断提升；随着硫酸铵浓度的增大，电解质电导率增大，电池性能逐渐提升，但增幅逐渐减小。此外，多孔电极孔隙率也会影响电池性能，本研究中TRAB在电极孔隙率为0.6时获得最高的最大功率(15.3 mW)。     

古建筑木结构透榫节点力学模型研究

为研究古建筑木结构透榫节点的M-θ力学模型，在分析透榫节点构造特征与受力机理的基础上，建立其数值模型，用透榫节点的试验数据验证了该数值模型的正确性，并分析了节点缝隙、木材横纹弹性模量和大榫头长度对透榫节点受弯承载力的影响。根据受力分析结果，建立以弹性点、屈服点与极限点为特征点的三折线多参数M-θ力学模型，其结果与多数的试验结果基本吻合，并将该力学模型应用于木构架的受力分析。研究结果表明：透榫节点的滞回耗能能力强，节点的变形主要集中在榫头处。当榫头与卯口之间的缝隙增大时，节点的受弯承载力降低。随木材横纹弹性模量的提高和大榫头长度的增加，节点的受弯承载力有一定提高。文章建立的M-θ力学模型能较好反映透榫节点的受力过程，适用于木构架的受力分析，其荷载 位移骨架曲线与试验结果基本吻合。研究成果可为古建筑木结构的维修与保护提供参考。     

析湿工况下翅片管式换热器表面粉尘沉积过程的数值模型

空调器采用翅片管式换热器作为蒸发器，在制冷工况下换热器表面发生析湿及粉尘沉积，导致性能衰减。建立湿翅片表面粉尘颗粒物沉积过程的数学模型，模拟冷凝水捕集颗粒物以及湿积灰层黏附颗粒物的过程。被冷凝水捕集的颗粒物数量等于运动轨迹与水表面轮廓会出现相交的入射颗粒物的数量；后续的入射颗粒物与湿积灰层碰撞时，部分入射颗粒物会发生沉积且部分被碰撞的已沉积湿颗粒物会发生移除，这两部分的颗粒物数量相减即为被湿积灰层黏附的颗粒物数量。模拟与实验结果的对比表明，预测的湿积灰层形状与实验照片的吻合度较好，预测的单位面积颗粒物沉积质量与91%的实验数据之间的误差在±20%之间，平均误差为11.8%。     

转向齿扇多向精密成形工艺

为了降低转向齿扇成形载荷、提高成形模具寿命,通过对转向齿扇的结构特点和工艺性分析,结合多向成形金属流动特点,提出了转向齿扇多向精密成形工艺方案。采用有限元模拟软件DEFORM-3D,对转向齿扇多向精密成形过程进行了数值模拟,对其成形过程中的金属流动规律进行了分析并预测成形载荷。结果表明,成形过程中齿扇充填均匀,角隅充填饱满,多向精密成形工艺最大成形载荷比单向闭塞挤压成形载荷降低了29%,成形时间缩短了53%,有利于提高模具的使用寿命。对多向精密成形工艺进行了成形试验,试验成形出的转向齿扇充填饱满,成形载荷与预测载荷基本一致。试验结果表明了该工艺的可行性和实用性。     

两池火耦合作用下柴油拱顶罐热响应的数值模拟

化工园区多池火事故是典型的高后果低概率事件。鉴于目前两池火辐射模型存在一定局限性，本文采用数值模拟方法，以3个直线排布的5000m³柴油拱顶罐为研究场景，从热释放速率、火焰形态、热辐射强度三方面分析两池火燃烧特性，并与单池火场景对比，考虑储罐间距这一影响因素，进一步研究目标储罐热响应。结果表明：采用GB 50160—2008（2018年版）规定的防火间距，两燃烧罐产生的池火会发生耦合作用，并得出目标储罐受到的热辐射强度分布，最高热辐射达17.04kW/m²；两池火作用下目标储罐的温度、Mises应力与失效时间分别为644℃、356MPa、936s，单池火为488℃、280MPa、2880s，目标储罐在两池火作用下的变形也比单池火更为严重；随着储罐间距增加，目标储罐的温度与Mises应力逐渐减小，失效时间逐渐增加，当储罐间距为标准防火间距的2.5倍（20m）时，失效时间为2800s，与单池火作用产生的失效时间2880s较为接近。本研究可为优化储罐防火间距及区域韧性提升提供理论指导。