轴向振动截割下碟盘刀刃与煤岩作用机制及其载荷模型

针对现有刀具截割复杂地质条件煤岩(尤其截割硬岩时)损耗高、效率低和易磨损等问题,提出了具有截-楔效应的碟盘刀具复合振动截割破碎煤岩的方法,碟盘刀具径向进给与不同振动形式和姿态来实现复合截割破碎煤岩。以碟盘刀刃为研究对象研究轴向振动截割对煤岩损伤破坏的力学特性,基于剪切破碎理论给出刀刃作用载荷破坏煤岩条件以及刀刃轴向向下振动、向上振动和径向截割煤岩时等效集中载荷的计算方法,采用位移应变等效力合成的方法建立刀刃结构参数与载荷关联模型,模拟研究其径向单作用截割和轴向振动复合截割工况下破碎煤岩的载荷特性,研究碟盘刀具在有振和无振的实验条件下破碎煤岩载荷,对比分析了刀刃载荷的理论计算、数值模拟与实验。结果表明：碟盘刀刃对煤岩的损伤区域面积由中间向两侧逐渐递减与数值模拟应力云图相吻合;振动截割条件下数值模拟和实验的刀刃径向载荷均小于无振条件下的载荷值;轴向振动截割下其数值模拟和实验载荷均与轴向振动位移呈现明显的周期波动规律,且存在超前相位差,径向与轴向载荷幅值与振动位移幅值非同时性,其相位差随振动频率增大而减小;随着截割厚度增大,碟盘刀具径向载荷理论值、模拟值与实验值呈现递增变化规律相吻合,且其误...     

潮流能水平轴水轮机在剪切来流下的水动力分析

采用基于计算流体力学方法的全尺度数值模拟计算,建立了适用于潮流能水轮机模拟的剪切来流环境,通过数值计算结果,对潮流能水轮机随时间变化的宏观力和流场特征进行了系统分析,探索水轮机在复杂工况下的水动力特性规律。结果表明,水轮机整个叶轮的总体平均受力在剪切流工况中未受到明显影响;单个叶片的瞬态轴向力系数和瞬态轴向扭矩系数在旋转周期内出现了明显的周期性变化,且周期性变化幅值随转速增大而增大;非定常的瞬时轴向扭矩和力的周期性振荡容易引起单个叶片的结构性振动,可能对水轮机的机械结构造成影响。     

近距离煤层采后覆岩导水裂隙带高度数值模拟研究

山东赵坡煤矿为安全开采煤炭资源,采用经验公式预计和计算机数值模拟方法,分别研究了单独开采12下#煤层后及全采12下#煤层、14#煤层两近距离煤层后覆岩导水裂隙带高度。采用经验公式计算出的两值分别为33.7m和41.2m;采用计算机模拟方法计算出的两值分别为35.6m、41.7m。两种计算方法所得结果基本一致。     

离心泵内部定常流动的数值模拟

以IS80-65-160离心泵为研究对象,以计算流体力学软件FLUENT为工具,采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法和多重参考坐标系对离心泵设计工况和非设计工况进行定常三维数值模拟。分析了离心泵内部流动和外特性的变化,提出了定常性能曲线分区方法。     

唐口煤矿2309工作面覆岩导水断裂带高度分析

为了确定唐口煤矿2309工作面合理开采上限和留设安全煤柱,减少煤炭资源的浪费,需要准确测定该工作面的导水断裂带高度。采用经验公式预计和数值模拟的方法,对2309工作面导水断裂带高度进行了分析计算,其结果分别为46.2、48.1 m。运用"双端堵水器"技术,采用井下仰上孔的方法,实测了导水断裂带高度,其值为50.9 m。实测结果与经验公式预计值和数值模拟值基本相符,实测结果可靠。     

环向裂纹缺陷压力管道塑性极限载荷安全性分析

采用正交试验法,编制了25种不同管道尺寸、不同缺陷尺寸的正交实验图,对20号钢管道进行非线性计算。研究了单一载荷及组合载荷下含环向表面裂纹缺陷管道的塑性极限载荷,并用公式计算不同载荷工况下管道的塑性极限载荷,将有限元分析值与理论值进行对比,验证有限元计算的准确性。分析了裂纹环向长度、轴向长度、深度及管径4个因素对塑性极限载荷的影响,从而得到这4个因素对不同载荷工况下管道承载能力的影响规律以及相同裂纹尺寸的管道在不同载荷工况下的等效应力图。     

小壕兔二号井田导水裂隙带发育高度预计与数值模拟

采用经验公式计算和数值模拟试验两种方法对榆神矿区小壕兔二号井田2#煤层导水裂隙带发育规律及最大高度进行研究。结果表明经验公式计算值和数值模拟试验结果都显示2#煤层开采产生的导水裂隙带不会对矿区萨拉乌苏组含水层产生影响,都与现场实测值具有良好的一致性;数值模拟试验预测结果与现场实测结果更为接近,说明数值模拟试验相较于经验公式在导水裂隙带最大高度预计方面具有更高的精度和可靠性。     

近距离煤层开采覆岩导水断裂带高度研究

结合某矿的实际地质条件,采用经验公式和数值模拟两种方法,对煤层开采后导水断裂带的发育情况进行了分析研究,为水体下安全开采提供科学依据,并与实际的观测结果进行比较,对所得的结果进行了评价。同时,对数值模拟结果和经验公式的计算结果进行了比较、应用,为类似条件下经验公式中综合采厚的计算公式提供了一种选择依据,弥补了经验公式的不足。     

对钠泵结构化网格下的全流场分析

介绍了球形压水室结构下离心泵(也称为钠泵)的数值计算域、拓扑块生成和结构化网格划分方法,通过将不同工况点下离心泵数值模拟结果和试验数据进行对比,证实了本次结构化网格划分方法的准确性、可靠性。通过理论知识分析球形压水室下的钠泵外特性及内部流场分布规律,为球形压水室的研究提供思路和理论依据。     

东庞矿下组煤薄隔水层底板破坏深度模拟研究

为解决东庞矿下组煤9#煤层薄隔水层底板破坏深度的问题,以9103综放工作面为工程地质背景,采用理论计算和经验公式分析方法确定了底板采动破坏最大深度理论值,同时利用了FLAC3D数值计算软件模拟分析了底板采动破坏深度及其应力分布规律,并在现场实施了预埋钻孔应力传感器及监测,实测了底板采动应力演化特征,其底板破坏深度监测结果与理论计算和模拟分析相吻合,从而验证了使用多种手段研究底板破坏深度的可行性及合理性。     

基于CFD-DEM耦合的水力旋流器性能预测分析

采用Fluent数值模拟软件,基于雷诺应力模型,对某旋流器的处理能力及流场进行了仿真模拟,分析了旋流器内部流场的速度分布及压强分布.结合不同入口压力下的试验工作参数,对比了经验公式计算结果和数值仿真结果的准确性.结果表明:旋流器内部空气柱稳定,内部压力梯度连续性较好,轴向及切向速度场数值模拟结果与实际相符合.相对于经验...     

采煤机用干式制动器温度经验公式的探究

根据制动器的结构及工作原理,建立了制动器三维模型,应用有限元分析软件ABAQUS对其紧急制动工况下的热-结构耦合温度场进行了模拟分析。通过对制动器最高温度场沿轴向的温度值进行曲线拟合,得到了制动器温度沿轴向变化的经验公式,为温度传感器的布置以及智能化制动器温度在线监测提供了重要的理论依据。     

煤层底板采动裂隙演化规律数值模拟

采用RFPA2D和FLAC3D软件对龙门二1煤层底板岩体受采动影响的最大破坏深度及发育规律进行了数值模拟研究,并将煤层底板破坏深度的经验公式计算结果与数值模拟结果进行了对比。结果表明,数值模拟与经验公式计算结果基本一致。     

基于加权双剪强度理论的井壁竖向承载力研究

为掌握煤矿井壁结构竖向极限承载特性,进行了理论与试验研究,并基于加权双剪强度理论,求解了井壁在围压和轴压共同作用下的弹塑性解。以C60、C70强度等级混凝土井壁为例,利用数值模拟结果对得到的井壁竖向极限承载力公式进行修正,并将模型试验值、模拟值、修正后理论值进行对比分析。结果表明:与试验值相比,模拟值和修正后理论值最大偏差分别为3. 15%、5. 13%,修正后的竖向极限承载力公式对井壁模型试验和立井井筒设计具有一定的指导意义。     

厚松散层薄基岩下重复采动覆岩破坏高度综合研究

以鲍店煤矿83上01工作面3煤层分层开采为研究背景,采用经验公式和数值模拟的方法,对厚松散层薄基岩重复采动下的覆岩破坏高度进行了研究。根据开采技术条件和岩石力学参数,应用FLAC3D数值模拟软件,建立了数值计算模型,对上覆岩层随工作面开采引起的塑性区及应力分布特征进行了分析,确定了3上和3下煤层的"两带"高度,并与经验公式进行了对比验证。     

野川煤矿综放开采覆岩三带发育高度研究

采场覆岩三带高度的准确计算对生产实践具有重要意义。采用理论计算、RFPA数值模拟和现场实测的方法,研究了野川煤矿3号煤层综放开采条件下覆岩三带的发育高度,对理论计算、数值模拟及现场实测结果进行对比分析,结果表明,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的公式不适用于综放开采覆岩两带高度的计算,而采用经验公式的计算结果比较符合。     

基于计算流体动力学的离心泵空化性能研究

采用混合两相流模型对不同流量下IS100-65-200型离心泵内定常三维湍流空化流场进行模拟,分析了流道中压力分布、液体发生空化的位置、空泡组分的体积比以及空化对泵外特性的影响。结果表明,该泵具有良好的抗空化性能;所研究的工况下,空化对外特性影响较弱。计算结果与试验数据基本吻合,表明了本文所提出的离心泵空化性能数值研究方法的可行性。     

厚松散含水层下特厚煤层综放开采覆岩破坏特征研究

根据淮北某矿的地质条件,采用相似模拟、数值模拟、经验公式计算以及现场实测4种方法对厚松散含水层下特厚煤层综放开采时覆岩破坏特征进行了研究,分别得出了覆岩冒落带、裂隙带的发育高度。通过比较发现,相似模拟和数值模拟的结果与现场实测的结果比较接近,但经验公式计算得出的裂隙带高度较小。最终确定厚松散含水层下特厚煤层综放开采冒落带高度为13.5 m,裂隙带高度为68 m,为矿区防塌煤岩柱的留设提供了依据。     

近距煤层开采覆岩导水裂隙带高度观测研究

为了提高崔庄煤矿近第四系松散层条件下33上01,33下01工作面的开采上限,在确保安全生产的前提下,采用井下打仰上孔测漏水量方法、经验公式预计和数值模拟方法,开展了单独开采3上煤与3上,3下两层煤全采后上覆岩层导水裂隙带高度的研究工作.实测单独开采3上煤与3上,3下两层煤全采后上覆岩层导水裂隙带高度为59.59 m和66.0 m;经验公式预计两值为47.1 m和50.8 m;数值模拟计算两值为53.21 m和62.3 m.将实测数据与经验公式预计及数值模拟结果进行了对比分析,仅采3上煤与3上,3下煤全采,上覆岩层冒落带高变化不大,导水裂隙带高增加不超过10 m,研究表明本次实测的结果可靠.     

充填开采工作面“两带”高度计算及其验证

为研究充填开采"两带"高度计算方法,对充填开采的覆岩破坏机理进行了分析,研究提出基于关键层理论的充填开采"两带"高度判定方法。通过数值模拟揭示了充填开采工作面上覆岩层移动和破坏规律,结合常村煤矿CT101充填工作面的采矿地质条件,采用充填开采"两带"高度判定方法、经验公式、数值模拟、钻孔探测对其"两带"高度进行计算分析。研究结果表明:新方法计算结果与实测结果基本一致;采用基于等价采高的传统经验公式计算充填开采"两带"高度误差大;新方法的计算结果和实测结果最为接近,为充填工作面"两带"高度计算提供了方法。