华丰井田4煤层顶板砾岩水突出影响因素分析

在分析砾岩分布特征及其水文地质特征的基础上,以矿山压力控制理论为指导,运用岩层沉降理论推断了华丰矿1409工作面在采厚为6.5m的情况下,导水裂隙带发育高度为96.2m,揭示了导水裂隙能够导致顶板砾岩水突出.结合矿山压力观测资料和顶板突水量资料,阐述了矿山压力和顶板砾岩突水突出之间的因果影响关系.根据2407工作面冲击地压监测资料,阐明冲击地压对顶板突水的促进作用.建立了顶板水沿工作面下平巷突出运移的模型,阐明了斑裂线是导致砾岩水大量突出的主要导水通道.     

数值传热学课程中网格生成相关内容的导入式与案例式融合教学模式研究

网格生成相关内容是数值传热学课程的重要内容,在流动与传热数值计算中不可或缺,主要包括网格生成、网格信息处理和网格无关解三个教学模块。为了提升教学质量,设计了导入式和案例式融合的教学模式,并应用于这三个模块的教学中。教师通过启发学生思考逐步导入教学内容,再通过特色教学案例释疑解惑,然后引导学生归纳和提炼知识要点,最终得出结论。该教学模式已应用于北京石油化工学院、中国石油大学(北京)、上海海事大学等多所高校,有助于提升学生的思辨能力和创新素养。     

多裂缝“应力阴影”的有限元数值模拟

“应力阴影”效应对压裂人工裂缝扩展具有重要影响,目前对多缝内压力变化对应力干扰影响的研究较少。以弹性力学虚功原理为基础,利用有限元法自行编制程序模拟得出,在给定裂缝尺寸、缝内流压等条件下最优裂缝间距为140 m,模拟了最优裂缝间距的应力阴影分布状态,两裂缝尖端处主方向变化较大;在两缝之间存在特定的区域主应力值较小,并根据缝内压力反求出在排量约为4.8 m3/min下,可利用此区域的“应力阴影”促使两主裂缝沟通,形成复杂缝网。最后分析了各条裂缝内的流压比值及每条裂缝流压等因素对应力阴影的影响规律,可通过多级交替改变排量、液体黏度及加人工转向剂暂堵裂缝等措施实现多缝内流压变化,控制两缝流压比值在0.5~2.0区间内,增强缝间应力干扰,促进水力压裂过程中复杂缝网的形成,因此细致研究复杂裂缝间压力分布对“应力阴影”的分析非常关键。     

顶板突水对冲击地压的影响

在分析4煤层开采顶板突水水源的基础上, 揭示了矿山压力、冲击地压同顶板突水之间的关系, 探讨了煤层开采过程中顶板突水对促进冲击地压形成的影响作用机理; 基于物理流变学和断裂力学理论, 提出了砾岩粒间隙中的水流失导致砾岩粒界面附近多层次应力局部集中, 造成砾岩产生新的断裂, 形成多层次冲击地压, 促进顶板斑裂线扩展的机制, 阐明了冲击地压和顶板突水互为影响的因果关系, 从理论研究和现场监测2个方面得出了华丰煤矿4煤层开采深度大于520 m时容易形成冲击地压的结论.     

盘管组倾角对浮顶油罐内含蜡原油融化过程的影响研究

利用盘管组来加热融化浮顶油罐内含蜡原油是油罐加热融化的主要方式之一。而优化盘管组的布置方式对提高罐内含蜡原油的融化效率、降低生产成本具有重要的意义。基于此，在考虑含蜡原油融化过程中形态和流变性变化的基础上，建立了盘管组加热的浮顶油罐内含蜡原油湍流融化物理数学模型。考虑到罐顶空气层、钢板层、保温层的规则性以及罐内含蜡原油区域的非规则性，利用浸入边界法在结构化网格上处理罐内含蜡原油与盘管组之间的耦合问题。利用文献结果对模型进行验证。以实际1000 m³浮顶油罐为例，对罐内含蜡原油的融化规律进行研究，并对倾角对融化过程的影响进行分析。     

氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟

在氢能的众多输送方式中，将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送，是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全，其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所，其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此，采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程，分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明：(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度，但影响较小；(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用，相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果，可基本实现氢气和甲烷完全混合；(3)当扰流元件合理布置时，导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为，该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考，有助于氢能产业的快速安全发展。