粉末注射成型充填过程数值模拟

基于Hele-Shaw流动的近似描述, 采用有限元／有限差分混合法求解粉末注射成型充填过程, 有限元法处理中面离散求解, 厚度方向则使用有限差分法, 运用控制体积法追踪运动边界, 压力方程和能量方程顺序求解, 实现了复杂型腔多种浇口充填过程温度场、压力场和速度场以及运动前沿的数值仿真分析, 得到了较有价值的流场数值分析结果。     

采场推进对支承压力影响规律研究

基于采场覆岩运动规律,运用有限差分数值仿真技术对典型采场工作面推进过程进行数值仿真分析。文章着重研究工作面推进过程中上覆岩层破坏和移动规律,以及支承压力和支承压力集中系数随工作推进的变化过程和变化规律。     

基于物理信息神经网络的煤体黏滑冲击动力学分析北大核心

目前物理信息神经网络成为工程力学数值计算的新范式,其可以在无标签样本数据的情况下,通过融入神经网络物理机理进行偏微分方程的逼近求解,使用较小计算代价快速进行求解。阐明了物理信息神经网络(PINN)计算原理及进行煤体黏滑冲击控制方程求解框架,并通过算例与显式有限差分求解方法进行求解结果的对比,证实了其求解结果的有效准确性。以晋华宫矿12号煤层工作面为研究背景,进行了煤体黏滑冲击动力数值模拟,从数值模拟的手段得到了煤体黏滑变形过程出现时间间隔和波动性规律。通过数值模拟结果可知:当采场支承压力集中系数为2时,煤体黏滑位移(形变)的最大值有明显的增加;当采场支承压力集中系数为3时,采场煤体发生典型的黏滑现象,位移出现准周期性的变化,煤体黏滑系统储存弹性能逐渐增大以及出现煤岩黏滑过程的强度损伤;动摩擦因数对煤体黏滑动力学特性影响较大,当动摩擦因数变化时,煤体黏滑系统位移场数值变化明显。     

基于非线性渗流—扩散钻孔一维径向不稳定流数学模型及数值解法研究

通过实验研究所得的煤体渗透率与吸附量之间的关系,结合含瓦斯煤有效应力原理,建立了非线性渗流—扩散的钻孔一维径向不稳定流数学模型。通过与传统的有限差分和有限元法的对比分析,说明了有限体积法求解此类数学问题的优势,确定采用有限体积法对钻孔一维径向不稳定流方程进行求解,推导出相应的有限体积法离散格式,得到了求解方程数值解的线性方程组,并根据求解算法进行了程序设计,实现了钻孔一维径向不稳定流场的数值分析。通过对具体煤层的数值解算,并与现场实测进行了对比分析,验证了模型解算的准确性。     

VTI介质中准P波方程的数值解法

为克服常规弹性波动方程正演结果的局限，研究了具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质中准P波方程的数值解法.首先从VTI介质中准P波方程出发，采用任意偶数阶精度有限差分算子构造了准P波方程数值求解的高阶有限差分格式，给出了其稳定性条件和边界条件的计算方法.为提高数值求解精度，引入通量校正算法压制数值频散，将震源置于各向同性介质内以消除准P波方程的误差解，在此基础上建立了VTI介质中准P波方程正演的数学模型.     

矿井超前探测高阶交错网格有限差分数值模拟

该文针对矿井不良地质异常体的反射波超前探测问题,建立了典型矿井介质模型,通过对一阶速度-应力方程进行时间2阶、空间4阶有限差分求解,得到了高阶交错网格有限差分格式,推导了完全匹配层和自由边界方程,并对稳定性条件进行了分析,实现了矿井介质模型的高阶交错网格有限差分数值模拟。结果表明:高阶交错网格有限差分数值模拟,能清晰描述矿井介质模型中弹性波传播规律,能为矿井反射波超前探测数据处理与解释提供理论依据。     

平面稳定地温场的有限差分模拟

对矿井地温场的研究具有多方面的意义。采用有限差分法对平面稳定地温场进行了研究，根据数学模型建立起差分方程，用松弛法求解差分方程组，并编制了计算程序。最后给出了一个研究实例。     

马路坪矿中深孔分段矿房不同跨度的稳定性分析

马路坪矿是世界少有、国内目前唯一不经选矿便可直接生产高浓度磷肥的优质原料产地,矿山采用脉内采准中深孔落矿嗣后充填采矿法开采。通过FLAC3D有限差分软件,分析分段采场不同开采跨度下的采场位移与变形特征、顶板最大主应力、顶板垂直应力分布、采场塑性区分布等数值计算结果,得出合理的采场跨度为20 m。     

采场底板破坏动态响应特征研究

在采矿活动中,顶板覆岩的运动是整个矿山力学问题的核心。要研究底板破坏问题,必须要跟顶板覆岩运动结合起来,根据覆岩运动的特点来研究底板破坏问题。采用三维有限差分数值模拟采场的开采过程,分析顶板覆岩运动时底板的破坏特征,最后得出采场底板采动破坏动态响应特征。     

煤矿膏体充填矿压显现规律的充实效应研究

为了研究充实率对采场覆岩运动规律的影响,以岱庄矿为工程背景,首先对充填体特性进行了测试,然后利用Midas/GTS-FLAC~(3D)耦合模拟技术构建了2351工作面膏体充填开采的数值分析模型,模拟研究了采场在充实率为0、80%、85%、90%、95%、100%时的矿压显现规律。结果表明:充填体能有效抑制采场覆岩的移动和变形,充填采场的覆岩一般只出现裂隙带和弯曲下沉带;充实率越高,支承压力同比越小,前方煤体和后方充填体的峰值应力位置距离工作面越近;当采场充实率为100%时,与非充填开采相比,采场塑性区宽度约为原来的5%,支承压力为原来的50%以下。可见,采场覆岩运动的充实效应非常显著,工程实际中应尽可能地使采场充填接顶,以保证充填质量和开采安全。     

GENERALIZED UPWIND SCHEME WITH FRACTIONAL STEPS FOR 3-D PROBLEM OF CONVECTION DOMINATING GROUNDWATER TRANSPORT

A generalized upwind scheme with fractional steps for 3-D mathematical models of convection dominating groundwater quality is suggested. The mass transport equation is split into a convection equation and a dispersive equation. The generalized upwind scheme is used to solve the convection equation and the finite element method is used to compute the dispersive equation. These procedures which not only overcome the phenomenon of the negative concentration and numerical dispersion appear frequently with normal FEM or FDM to solve models of convection dominating groundwater transport but also avoid the step for computing each node velocity give a more suitable method to calculate the concentrations of the well points.     

基于有限体积法的煤粒瓦斯放散无因次分析

根据煤粒瓦斯解吸放散的特点,基于达西定律,建立了圆柱形煤粒瓦斯放散微分方程,并运用有限体积法对方程进行处理。引入无因次准数,对瓦斯放散微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次化。通过编写Visual Basic计算机程序对方程进行解算,得到不同时间不同节点处煤粒内部瓦斯压力变化曲线、瓦斯解吸速度变化曲线、瓦斯累积解吸量变化曲线和瓦斯含量变化曲线。通过分析无因次曲线图,并给出应用实例,进而得到煤粒瓦斯解吸放散规律。     

三维采空区内瓦斯,氮气的扩散运动及有限元解法

应用三维多孔介质流场的紊流扩散方程和迎风加权Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法，研究瓦斯、氮气在三维采空区内的扩散运动和浓度分布．给出的结点加权法有效地避免了求解扩散方程时的数值振荡．简单介绍了三维采空区速度场的解法，此速度场是按照采空区非线性渗流实际特点，依据与三维多孔介质流场紊流扩散方程相匹配的非线性渗流方程，应用文中提出的非线性渗流的Ｈ－Ｖ方程组和有限元法得出的．最后，给出了一个三维采空区注氮问题的典型算例．     

Validation of a model for physical interactions between pulp,charge and mill structure in tumbling mills

Modelling the pulp fluid and its simultaneous interactions with both the charge and the mill structure is an interesting challenge. The interactions have previously been modelled for dry grinding with a combination of discrete element method (DEM), smoothed particle hydrodynamics (SPH) and the finite element method (FEM), where the DEM particles or SPH particles represent the grinding balls and FEM is used to model the mill structure. In this work, the previous model is extended to include fluids with SPH. Wet milling with water and a magnetite pulp, for graded and mono-size charges are numerically modelled and validated. The internal working of the charge and the physical interaction between the charge and the mill structure is studied. The combined SPH–DEM–FEM model presented here can predict the classical DEM results, but can also predict responses from the mill structure, as well as the pulp liquid flow and pressure. Validation is conducted by comparing numerical results with experimental measurements from grinding in an instrumented small-scale batch ball mill equipped with an accurate torque metre. The simulated charge movement is also compared with high speed video of the charge movement for a number of cases. Numerical results are in good agreement with experimental measurements.     

有限单元法在渗流分析中的运用

该文介绍了有限元法对土工构筑物进行稳定渗流计算的方法步骤 ,特别是给出了渗流方程有限元表达式 ,并结合一个简单算例 ,给出了计算过程和结果     

大体积混凝土结构表面保温计算方法研究

从热量平衡原理出发,推导了直接以导热系数、表面散热系数和热量为热传导方程基本参数的温度场计算方程,据此修改了以导温系数为基本参数的温度场有限元计算程序RCTS,使之能够更合理地反映由多种热学性能的材料组成的复合结构的温度场,能模拟计算大体积混凝土结构任意部位在任意时段的表面保温效果。通过算例对比分析了等效表面散热系数法、等效厚度法、导热系数法、导温系数法在计算保温板保温效果方面的异同。计算结果表明,导热系数法与等效表面散热系数法的计算结果比较接近,而等效厚度法由于是等效表面散热系数法的近似处理,计算结果有一定的差异,但相差不大,而导温系数法往往得不到合理的结果。     

全氢罩式炉钢卷在线温度跟踪模型

建立了以温度跟踪为目的的全氢罩式炉钢卷退火过程在线数学模型。采用二维轴对称非稳态导热方程描述钢卷内部传热,边界条件由气氛温度检测值给定。偏微分方程采用有限容积法离散,离散方程采用强隐型算法加速求解,在20s内能完成46个炉台的计算。埋偶试验验证了模型的合理性和准确性,冷热点温度的计算值与测量值偏差在4%左右。温度跟踪系统投入运行后,优化了保温时间,钢卷机械性能符合要求。     

华丰矿动压低强度介质围岩巷道稳定性模拟

采用FEM与BEM耦合技术对华丰矿受采动影响的底极及两帮为煤层的锚网支护顺槽巷道围岩稳定性进行数值模拟。结果表明，巷道的两帮及底板破坏范围大，变形严重，特别是底板的鼓起变形，是巷道围岩控制的重点。数值模拟结果与实际情况基本吻合，为采取行之有效的支护方式对底板进行加固提供了依据。     

Numerical simulation of coal-bed methane transfer with finite element method

The mathematical model and the numerical simulation for the transfer of coal-bed methane were established based on the combination of the porous flow theory and elastic-plastic mechanics theory and the numerical solution was given, together with the consideration of the fluid-solid interaction between the coal-bed gas and coal framework. Then the dispersion for the equation of gas porous flow and coal seam distortion was carded out and the functional analysis equation was obtained. Finally, the coupling solution was educed and calculated by finite element method (FEM) on a model example.