新疆准东露天煤矿开采区PM10和PM2.5污染特征

以新疆准东露天煤矿开采区周边37个测尘点的PM10和PM2.5实测质量浓度为研究对象,运用多元统计学和GIS方法分析了研究区5月、7月、9月和12月的PM10和PM2.5的质量浓度特征、空间分布及其与气象因素(风速、温度和湿度)的关系。结果表明：研究区4个月份的PM10和PM2.5平均质量浓度均未超过国家环境空气质量标准(GB 3095-2012)日均浓度限值,PM10和PM2.5浓度大小顺序为12月＞7月＞5月＞9月。同一月份PM10和PM2.5浓度空间分布格局几乎相同,高浓度区域基本分布在产业区周边。湿度与PM10,PM2.5质量浓度呈较高正相关,温度与PM10呈负相关,与PM2.5在5月、9月和12月呈负相关,在7月呈正相关;风速与PM10,PM2.5在9月和12月呈负相关关系,在5月和7月呈正相关关系。总之,准东煤炭生产对开采区周边空气环境产生了一定影响,湿度是影响粉尘质量浓度和分布的主要因素。     

CO2固体水合物对弯管冲蚀的数值模拟

在CO2管道输送过程中,弯管的频繁使用对直管更易产生冲蚀破坏.CO2固体水合物是造成CO2弯管冲蚀破坏的一个重要影响因素,故对于弯管的冲蚀研究非常重要.利用FLUENT软件建立超临界CO2弯管模型,并模拟分析CO2固体水合物在不同入口流速、不同弯管曲率半径和不同弯管弯曲角度下对弯管的冲蚀破坏程度的影响.结果 表明:当入口流速为2.5～3.0 m/s时,弯管处最大冲蚀速率处于较低区间;当弯管的曲率半径R≥2.0 DN时,弯管处的最大冲蚀速率处于低值;当弯管弯曲角度≥110°时,弯管最大冲蚀速率较低.研究结果可为我国CO2管道输送以及超临界CO2管道冲蚀研究提供理论基础.     

工作面采煤期间PM2.5粉尘的分布规律

为掌握煤矿工作面PM2.5粉尘的浓度分布规律,利用粉尘浓度测量仪在山西晋城某煤矿91324综采工作面采煤期间对进风巷、辅助回风巷、主回风巷3条巷道和工作面的全尘、PM10粉尘及PM2.5粉尘浓度进行测试,分析PM2.5粉尘及PM10粉尘占全尘的比例。结果表明：工作面全尘浓度在采煤机下风侧5 m处达到最高,PM10粉尘、PM2.5粉尘在工作面比例波动较大;在辅助回风巷中全尘、PM10粉尘和PM2.5粉尘浓度逐渐增加,至330 m处达到极大值,随后缓慢下降,在主回风巷中由于采取了降尘措施,这3种粉尘在较低浓度范围内呈波动变化;在主回风巷中,PM2.5粉尘的质量浓度最大值为56.087 mg/m 3 ,在辅助回风巷内最大值为180.390 mg/m 3 ,超过了地面环境标准的限值。     

基于热—流—固耦合的管道弯头冲蚀分析与优化

管道在油气集输系统中运用十分广泛,其失效形式也多种多样,其中由于介质的流动而造成的冲蚀磨损是管道常见的失效形式之一。而在具有腐蚀性多相流体作用下,管道弯头通常是最容易受到损坏的部件。借助于Ansys Workbench 14.0对流体流经常规管道弯头和添加盲通后的管道弯头进行了数值模拟分析,研究了不同入口温度、不同流速、不同弯径比、不同固体颗粒含量、不同弯头角度等因素对管道弯头以及添加盲通后的管道弯头冲蚀失效的影响。分析结果表明:常规弯管的弯头两颊往往是冲蚀磨损最严重的部位;而对于盲通管而言,冲蚀最严重的地方主要集中在盲端处,弯头处受到的冲蚀程度较小;弯头的受损受多种因素的影响,适当增大流体介质温度、减小流速、增大弯径比、减少流体介质中固体颗粒含量,均可以有效地缓解冲蚀受损,冲蚀角度在40°~50°冲蚀程度最为严重,研究为进一步研究多相混输管道冲蚀机理提供相关的理论支持。     

气象场对CALPUFF模式预测PM2.5的影响

地面气象数据作为气象场生成的基础数据,对CALPUFF模式预测PM2.5浓度具有较大影响。本文基于某实际案例,分别采用三个气象站和一个气象站的全年气象数据进行了固定源PM2.5环境影响预测的对比研究,定性和定量的分析了两种方案下PM2.5日均值和年均浓度值计算结果的差异。研究结果表明,当气象站位于评价范围外且距离拟建项目较远,其对区域气象场以及PM2.5预测浓度的影响可以忽略不计,收集其气象数据意义不大,可只采用评价范围内的地面气象站进行PM2.5预测。     

西安市PM2.5浓度的影响因素分析

基于我国经济快速发展带来的环境问题日益严重,主要污染物有SO₂、NO₂、CO、O₃以及悬浮颗粒物PM2.5、PM10。通过建立线性回归模型和分位数回归方法,对西安市PM2.5浓度的影响因素进行评估,深入分析各变量与PM2.5浓度之间的相关性及影响程度的大小,筛选出导致PM2.5浓度变动的主要因子。     

蒸汽相变凝结对PM2.5粒径分布的影响

基于多分散颗粒凝结增长理论,进行不同操作条件（停留时间、饱和度、温度）和PM2.5 特性（粒度、分散度）下相变凝结过程中颗粒粒径分布的研究,分析各参数对颗粒相变凝结增长效果的影响。结果表明：随着颗粒在过饱和蒸汽环境中停留时间的延长,颗粒粒径范围迅速变窄,颗粒由初始条件下多分散分布的微粒转变为单分散分布的粒径较大的含尘液滴;饱和度越大,相变凝结的推动力就越大,颗粒增长更为迅速;相同饱和度下,较高的温度能够促使PM2.5 成长为粒径更大的含尘液滴。研究发现,由于相变凝结后颗粒粒径趋于一致,初始PM2.5 粒径分布（粒度、分散度）对颗粒增长效果影响很小。     

管道内壁腐蚀的红外热像无损检测的数值模拟

红外热像无损检测技术以其独特的优点而得到广泛应用,检测前的仿真研究,可解决其检测设备红外热像仪使用成本较高的问题。笔者以存在内表面腐蚀的45钢管道检测为研究对象,以ANSYS软件为数值仿真研究平台,分析探讨了评判缺陷可检测性的指标体系,即最大温差、可检测持续时间及最佳检测时间,研究了缺陷大小和检测条件等因素对缺陷可检测性的影响。结果表明,该研究对管道内壁腐蚀的红外热像无损检测具有一定的参考意义。     

基于CFX的煤矿瓦斯抽采主系统管道泄漏数值模拟

为了解大尺度煤矿瓦斯抽采主系统管道泄漏的特征和管道内瓦斯流动多物理场的演化规律,基于Ansys CFX开展了煤矿瓦斯抽采主系统三维数值建模及计算,研究了瓦斯抽采主系统管道不同泄漏位置、不同泄漏强度以及不同抽采泵站负压对抽采管道内瓦斯流动规律的影响,并通过煤矿现场监测数据验证了模型的可靠性.研究结果表明,泄漏强度和抽采负...     

尾砂胶结充填料浆输送管道阻力及磨损分析模拟研究

采用计算流体动力学数值模拟软件CFD,依据某金矿井下管道实际布置情况,遵循质量、能量以及动量守恒定律,建立了ANSYS三维数值计算模型。设定充填料浆的灰砂比为1∶5和1∶10,充填料浆质量浓度分别为68%、70%、72%,开展了充填输送管路的速度、阻力以及磨损数值模拟试验。结果表明：直管中速度最大处位于管道中心,而弯管中速度最大处位于管道外侧;随着充填料浆质量浓度增大,管道阻力损失也随之变大。当灰砂比为1∶10,充填料浆质量浓度为72%时,管道阻力损失为19.86 MPa;随着流速的增大,冲蚀磨损率也在逐渐增加,尤其当速率大于6 m/s后,冲蚀磨损率急剧增加,并且因为惯性力作用,冲蚀磨损主要发生在管道外侧部分,数值模拟规律与现场实际相符。     

燃煤PM10磁种聚并脱除动力学数值模拟

提出了求解燃煤PM₁₀磁种聚并动力学方程的二组元分区算法，采用该算法模拟了均匀磁场中Fe₃O₄磁种对0.023~9.314 μm粒径范围内东胜煤灰和大同煤灰的聚并动力学过程，并与实验结果进行了比较.结果表明：计算值与实验值基本吻合；中间粒径的飞灰粒子脱除效率高于小粒子和大粒子的脱除效率；随磁感应强度、粒子质量浓度、粒子在磁场中停留时间的增加，总脱除效率提高，数目中位直径减小，两种煤灰的总脱除效率的差异增大；在粒子达到饱和磁化后，磁感应强度的增大对聚并无影响；随磁种添加质量比的增大，飞灰总脱除效率提高，数目中位直径增大，两种煤灰总脱除效率的差异减小；在相同条件下，东胜煤灰总脱除效率高于大同煤灰总脱除效率.     

PM2.5高效吸附过滤矿物复合材料制备及性能研究

以针叶植物纤维和矿物纤维为原料,采用液态沉积工艺,制备了复合多孔过滤片材料。研究了合成工艺条件对矿物复合吸附过滤材料物化性能及对真实大气中PM2.5过滤性能的影响。当纤维质量比为4∶1、单位面积质量100 g/m2、厚度为400μm、紧度为0.27 g/cm3、透气量为220 L/(m2·s )时,样品可将大气中PM2.5含量由269μg/m3（六级重度污染）,一次吸附过滤后降至26.6μg/m3（一级优）,去除率为90.1%。     

防风网对露天煤堆PM_(2.5)的减排效果评估方法

科学评价防风网的减排效果,特别是其针对PM_(2.5)的减排率,对指导防风网优化设计和防风网工程的验收具有重要意义。提出一种计算防风网对露天煤堆PM_(2.5)的减排效果新方法。采用Fluent软件计算出煤堆前的最大风速值,并代入美国国家环保局(US EPA)推荐的露天堆场扬尘排量计算公式,分别计算出设置防风网前后露天煤堆PM_(2.5)的月排放量。结果表明,开孔率为40%的平面型防风网对露天煤堆的PM_(2.5)减排率可达99.33%。为了验证该计算方法的有效性,采用其他减排效果计算方法对此煤堆进行了计算,结果显示两种方法的计算结果相一致。     

基于ANSYS FLUENT的超深井长距离膏体充填管道输送模拟研究

为研究超深井长距离膏体充填管道自流输送问题,根据云南某矿山实际充填管路采用Gambit建立三维数值模型,用ANSYS FLUENT软件进行数值模拟计算,以水平管道和弯管为例研究了不同配比、浓度和流量下的管道压力、流速变化规律和管道阻力损失之间的关系。通过井下工业环管的压力监测系统,统计分析矿山井下实际管道压力监测值,井下实际监测结果和采用ANSYS FLUENT软件三维数值模拟研究结果较为接近,表明ANSYS FLUENT软件模拟超深井长距离膏体充填管道输送是可行的,研究结果可为矿山实现超深井、长距离、大倍线条件下膏体充填管道输送提供技术支持。     

特厚煤体爆破致裂机制及分区破坏的数值模拟

为了优化并确定顶煤爆破参数,通过对爆破致裂机制的探讨,推导了爆炸作用下裂纹应力强度因子的表达式,给出了裂纹继续扩展的判断准则和裂隙区、压碎区的判定准则,运用理论分析和数值计算手段揭示了爆破致裂特性,分析了不同装药半径条件下爆破后煤体的压碎区、裂隙区范围。综合分析表明:爆炸后形成的压碎区、裂隙区与炸药性能及被爆体的物理力学特性有关,爆炸最终形成的压碎区、裂隙区半径与装药半径的比值不变,但压碎区和裂隙区半径随装药量的增加而加大。讨论认为裂隙区半径研究结果差异较大的原因与研究对象对爆破扰动的要求程度有关,爆破提高特厚、坚硬煤体冒放性主要与爆破致裂产生的宏观裂隙区有关。宏观裂隙区在15rb范围内,15rb以上的区域是微观裂隙萌生区。在进行涉及到安全防护方面的方案设计时,为保障安全性,必须考虑微观裂隙区的大小。     

深部软岩特性对底臌的影响与数值模拟研究

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学特性试验分析了某矿深部软岩的矿物成分、微观结构及力学特性,研究了岩石的水理作用,界定了巷道的底臌类型,并采用有限差分FLAC3D分析不同状态下围岩性质及结构对巷道底臌的影响。研究表明,岩体与水耦合作用及支护方式是导致底臌的主要因素,提出了控制膨胀性底臌关键是防止水和岩体的耦合作用,改善围岩结构,提高岩体强度。