“三软”煤层沿空掘巷围岩力学环境及支护体承载性能分析

为应对"三软"煤层综放沿空掘巷围岩稳定性差的问题,通过数值模拟分析、揭示"三软"煤层中锚杆、锚索载荷变化规律及其与围岩变形相互作用关系,为"三软"煤层沿空掘巷锚网支护参数优化提供理论依据,改善了巷道支护状况,降低相邻工作面间保护煤柱压煤率,提高矿井经济效益和社会效益。     

织物结构参数对热传递性能影响的模拟分析

为方便快捷构建出接近三原组织织物真实结构的三维几何模型,应用图像处理技术对织物截面提取特征点,基于Newton插值公式拟合纱线中心线方程进而建立织物模型,而后在有限元软件中设置材料取向、定义边界条件,对三原组织织物的热传递性能进行数值模拟,通过实验验证了有限元方法及模型的有效性。之后预测了织物紧度对织物热传递性能的影响。结果表明:在相同织物紧度的条件下,平纹织物的热传递性能最好,其次是斜纹织物,最后是缎纹织物;在一定范围内,随着织物紧度的增加,织物的导热性能逐渐增加。     

急倾斜特厚煤层巷道非对称变形机理

针对急倾斜特厚煤层回采巷道出现的非对称变形破坏，采用现场实测、力学建模计算及数值模拟揭示了急倾斜煤层巷道开挖后非对称变形破坏机理，分析了巷道开挖后应力场及塑性区分布特征，提出了可缩性U型钢与非对称性预应力锚杆(索)支护的全新支护加固方案。研究表明:① 巷道非对称破坏表现为坚硬岩层侧帮部沿层理下沉、滑移、内扩，煤体侧帮部挤出帮臌;坚硬岩层侧顶部下沉量大于煤体侧，巷道中轴线偏向煤体侧;② 巷道发生非对称的变形机理为:在非均布载荷的作用下，巷道两侧肩角支座反力的倾角及大小发生变化，坚硬岩层侧支座反力大于煤体侧，倾角为煤体侧大于坚硬岩层侧，坚硬岩层侧帮部在小角度大应力作用下沿层理滑移、下沉、内扩，煤体侧帮部在近乎垂直角度作用力下使帮部煤体挤出帮臌;③ 巷道从坚硬岩层侧向煤体侧弯矩一直增大，剪力呈现为先增大后减小再增大的趋势，且在二次增大时方向改变，方向改变处即为巷道轴线向煤体侧的偏移位置，轴力呈现为抛物线形式的先减小后增大，在非均布载荷作用下的巷道最优合理断面即为“非对称三铰斜拱”;④ 提出可缩性U型钢与非对称性预应力锚杆(索)支护，重点加强巷道煤体侧帮部及坚硬岩层侧顶部支护。     

弯载下砂岩声发射特征值时间效应

为探索开采速度对采空区顶板破断特征影响的力学机制，设定不同加载速率，开展砂岩3点弯曲和声发射试验，研究砂岩弯曲折断过程的力学行为及其受加载速度影响的时间效应和折断前兆特征。结果表明，加载速率越快，砂岩显著初始损伤声发射发生的应力条件越高，积累的应变能越高;岩石折断前，前兆声发射时间长度与加载速率呈指数负相关，加载速度越快，前兆声发射时间越短，可预测性越差;加载速率与砂岩折断声发射峰值能量及破坏载荷呈指数正相关，与砂岩折断声发射峰值计数呈指数负相关，加载速度越快，岩石折断所需的破坏荷载越大，峰值声发射计数越少，一次性释放的能量越高。上述岩石弯曲声发射特征值是加载速率的函数，存在时间效应。从机理上解释了煤矿开采速度越高，顶板岩体动力灾害危险性相对越高，可预测性越差的原因。     

三点弯曲作用下不同粒径组成的类岩石材料声发射特性试验研究

为探讨粒径组成对三点弯曲受拉破坏材料的声发射(AE)特性的影响规律，制备了4种粒径的类岩石材料试件，分别进行三点弯曲声发射试验，分析了各试件加载过程中的力学特性和声发射特性。研究表明:类岩石材料的三点弯曲荷载-位移曲线经历非线性和近似线性2个阶段;随着粒径的减小，峰值荷载和到达峰值荷载时的声发射累计事件数均呈增大趋势，声发射累计撞击数与声发射累计能量的比值r的最大值也呈减小趋势，说明粒径越小产生相对高能量的声发射事件越多，振铃计数的关联维数D值变化幅度呈减小趋势，同时，到达最低点时的相对荷载水平越高。r值升高后再次降低到持续的低值阶段为孕育主破裂阶段，可将D值的最低值作为主破裂前兆点。     

Three‐dimensional numerical simulations of smooth,asymmetrically roughened,and baffled culverts for upstream passage of small‐bodied fish

Traditional box culvert designs lead to development of high velocity zones in the culvert barrel that often impede upstream migration of fish. Herein, three‐dimensional Reynolds‐averaged Navier‐Stokes (RANS)‐ and Large eddy simulation (LES)‐based computational fluid dynamics (CFDs) simulations were performed to compare the effectiveness of smooth, asymmetrically roughened, and corner‐baffled barrels, in creating low‐velocity zones (LVZs) and providing opportunity for upstream passage of small‐bodied fish. The results revealed distinctive benefits provided by the asymmetrically roughened and corner‐baffled barrels relative to the smooth barrel. Cross‐sectional asymmetry, corners, and obstructions are important factors that contribute to the generation of LVZs conducive to fish passage, albeit contiguity of LVZs is required, particularly for weak swimmers. The study demonstrates the adequacy and effectiveness of CFD models to complement traditional laboratory studies in understanding basic mechanisms beneficial to fish passage and to provide insights into future designs.     

三液相酶催化体系水解橄榄油的研究

采用三液相酶催化体系水解橄榄油,考察构成三液相体系的物质对酶的影响;考察了硫酸铵的含量和PEG400的含量对酶的分配分数、回收率及催化效率的影响,研究了中下相与油的体积比对水解橄榄油的影响,并初步探究了三液相体系水解橄榄油的微观液滴结构。结果表明:在酶添加量142.5 U/g、硫酸铵含量15%、PEG400含量28%、中下相与油的体积比3∶1、转速200 r/min条件下,酶的分配系数达到28.28,酶的回收率达99.65%,水解24 h后,脂肪酸含量达98.17%,在对照(油水体系)中,相同条件下产生的脂肪酸含量仅为42.06%。显微镜下液滴观察结果表明,三液相体系中独特的液滴结构可能是该体系优于油水两相体系的原因。     

齐大山铁矿南帮含水构造带探测研究

为解决采空区突发涌水给矿山安全生产带来的安全威胁,以齐大山铁矿为研究对象,以高密度电阻率法含水构造带理论模型的正演模拟研究为基础,运用高密度电阻率法对采场南帮含水构造带的异常范围进行了圈定;运用瞬变电磁法进行了二次探测,并对高密度电阻率法所圈定的异常范围进行了验证。研究表明:含水构造带显示为低阻异常特征,在高密度电阻率法探测成果图中显示的两处低阻异常与含水构造带理论模型的正演模拟结果一致;同时,在瞬变电磁法探测成果图中显示的低阻区域均在高密度电阻率法所圈定的低阻异常范围内,二者相互验证,这两处低阻异常均为含水构造带的地球物理异常特征的显示,表明采用高密度电阻率法和瞬变电磁法组合识别技术可实现对隐伏含水构造带的先导性探测。     

基于目标级联技术的含风电互联电网机组组合策略

针对含风电互联电网日前安全约束机组组合的规模大、约束复杂、求解困难等问题,提出基于目标级联分析技术的分散协调优化策略。将问题分解为负责区域间边界节点电压相角协调的上层优化问题和以并行方式独立优化各区域发电计划的下层优化问题。下层优化以弃风电量期望和电量不足期望,量化各区域内风电、负荷预测误差,以及常规机组强迫停运等系统运行不确定性所带来的风险,并以罚函数的形式引入目标函数,以综合优化系统可靠性与经济性。2区域12节点系统和IEEE RTS96三区域互联系统算例仿真验证所建模型和算法的有效性。     

新型液态固定化脂肪酶制备及其稳定性的研究

传统的固态固定化脂肪酶存在载体易破碎、制备成本高等问题,制约了其工业应用。利用前期开发的三液相体系中相作为脂肪酶液态固定化载体,研究了不同种类的成相物质、成相物质的比例以及不同种类的脂肪酶对液态固定化酶回收率的影响。同时考察了该液态固定化载体固定脂肪酶的稳定性。结果表明:正己烷/PEG400/Na_2SO_4三液相体系中相为更优的液态固定化酶载体;最优的制备条件为PEG400比例20%、Na_2SO_4比例14%,此条件下AY30脂肪酶的回收率可达98%以上,其他类型脂肪酶中相回收率均大于90%;该液态固定化载体在30℃的环境下能有效保持脂肪酶的催化活性,保护效果在不同温度下均明显优于传统水-有机溶剂体系;同时,脂肪酶在此液态固定化载体中的保藏稳定性也优于水环境,低温保藏2周后仍能保留约78. 4%的酶活力,体现出较好的保藏稳定性。