矿石喷射喷嘴的数值模拟研究

喷嘴是矿石拣选喷射分离系统关键构件之一,对矿石的喷射分离效果有重要影响。本文对锥形和锥直形喷嘴建模和数值模拟,结果表明二者喷射范围区别不大,但锥形喷嘴喷射流场速度高于锥直型喷嘴,显示锥形喷嘴对矿石喷射更有优势,通过喷射实验也验证了锥形喷嘴的喷射效果优于锥直形喷嘴。进一步地,对锥形喷嘴的出口半径、收缩角进行了数值模拟,结果表明随着锥形喷嘴出口半径的增大,喷射流场最高速度会降低,但速度衰减减缓,喷射范围变大;收缩角的增大,将导致喷射流场速度降低。     

钻具旋转时同心窄间隙环空流动的数值模拟

钻井过程中,当循环钻井液在井眼环空中作轴向流动时,由于钻具旋转而导致周向运动的出现,整个环空中因此形成螺旋流动,从而可能会对环空（特别是窄间隙）摩擦压降存在潜在的影响。对此,本文借助数值模拟软件,对同心窄间隙环空中钻具旋转下的层流流动进行直接数值模拟计算并分析。其中,钻具理想化为钻杆或圆柱体;钻井液则选用3种不同流变参数的宾汉流体。当前数值模拟计算结果表明,在不同钻具/杆转速下,PLR（压损比）几乎保持不变;这就表明,钻具/杆旋转过程中,并不会引起环空中摩擦压降的显著变化;然而,对比一些经验公式后发现,除了Ooms（1999）的公式能与当前计算吻合外,其余公式均不能反应该现象。进一步地,通过观察环空压力沿径向的变化过程时,结果表明,在当前180 rad/min范围内,压力沿径向几乎不变;即使当转速增大到600 rad/min,这种径向变化也十分有限,占比大约是2×10^-5量级。因此,在当前工程应用范围（钻具转速在180 rad/min以内）内,钻具旋转既不会导致轴向摩擦压降增大,也不会引起压力沿着径向显著变化。本文研究结果为实际钻井过程中对钻具旋转引起的摩擦压降的估算提供了一些参考,有助于优化钻井工艺和设备设计,提高钻进效率和安全性。     

沿空掘巷数值模拟分析

沿空掘巷就是沿已稳定的采空区边缘或与采空区之间留小煤柱布置巷道,它具有能多回收煤炭资源,易维护等优点。完全沿空掘巷在施工过程中,因采空区的水和瓦斯及其冒落的矸石会构成危险,而且给通风造成一定的影响,其技术难度相对较高,因此大多采用留窄煤柱沿空掘巷。窄煤柱护巷的稳定取决于煤柱尺寸和巷道的支护形式。通过对结构系统建立数学模型,利用计算机求解大规模的代数联立方程组来模拟结构系统的反应过程,对窄煤柱护巷效果进行模拟。     

煤矿大口径钻井环空固液两相流模拟研究

通过Fluent软件对大口径钻井环空泥浆、岩屑两相流动特性进行模拟研究,结果显示环空内液固两相流动特征在径向上呈对称分布,岩屑的体积分数在轴向上有增减变化,与环空压降和泥浆流速正相关。     

数值模拟确定沿空掘巷合理煤柱宽度

运用数值模拟的方法,采用FLAC3D程序对窄煤柱沿空巷道围岩的应力场和位移场进行了计算,确定合理的煤柱的宽度,并根据掘进与回采期间的实测结果分析,选择5m煤柱作为窄煤柱护巷能够保证巷道使用安全,为窄煤柱沿空巷道合理煤柱的留设提供一定的参考。     

煤巷在蹬空条件下的数值模拟研究

淮南矿业集团张集煤矿1122(3)工作面运输巷支护问题属于典型的蹬空条件下煤层巷道围岩稳定性控制问题。利用UDEC模拟软件对巷道的围岩应力场、位移场及塑性区进行了数值模拟研究,得出类似地质条件下在以锚索网为主体支护形式的基础上,加以对煤柱进行喷注浆加固,使支护具有高强度和高整体性的特点。运用此种支护方式能够很好地控制巷道围岩变形,并且对类似巷道的围岩控制具有指导意义。     

沿空巷道变形与基本顶断裂位置关系数值模拟

基于通用离散元程序UDEC数值模拟方法,结合试验工作面回风巷的生产地质条件和围岩力学参数,建立和围岩条件相似的数值模拟模型,研究复杂条件下小煤柱动压巷道围岩结构的变形特征,着重探讨基本顶的不同断裂位置对于窄煤柱动压巷道围岩变形的作用,为完善沿空巷道变形理论和小煤柱动压巷道锚注支护参数提供依据。     

深部沿空掘巷锚杆受力数值模拟分析

运用FLAC3D数值模拟软件对深部沿空掘巷锚杆受力进行模拟分析,绘出顶板、实体煤帮以及沿空帮锚杆轴力和剪力沿杆体长度的分布曲线,揭示了锚杆受力与空间位置的关系,即同一断面内轴力最大的锚杆位于顶板中间位置,剪力最大的锚杆位于巷道两顶角以及沿空帮底脚位置;通过对顶板、实体煤帮以及沿空帮锚杆所受轴力和剪力进行实时监测,导出各位置锚杆轴力和剪力随计算步数的变化曲线,揭示了锚杆轴力和剪力随时间的变化规律。     

沿空掘巷合理煤柱尺寸的数值模拟研究

以张北煤矿6煤为工程背景,采用理论计算,得出沿空掘巷合理煤柱宽度,并运用FLAC2D数值模拟软件对沿空掘巷不同煤柱宽度条件下,巷道两帮应力及巷道顶板位移和帮部位移的变化规律进行分析研究,得出适应工程实际的参考煤柱宽度。     

法兰环件轧制过程三维动态数值模拟

基于ANSYS/LS_DYNA有限元软件建立了RAW200/160-5大型数控径轴向轧环机的有限元模型,模拟了一个生产周期内法兰环件轧制生产全过程,实时观测环件在轧制过程中成形和缺陷生成的动态过程,绘制了不同时刻环件节点的位移、应力、应变、速度云图,结合计算结果对毛坯结构尺寸、主辊转速、芯辊进给、锥辊进给等各个轧制工艺进行了比较分析,指出了毛坯结构和轧制工艺对环件成形效果的影响,得到了不同截面环件轧制成形的优化毛坯结构参数和轧制工艺参数。     

矿井对旋式通风机的设计计算与数值模拟

在已知设计参数的基础上,完成了矿井对旋式通风机的传统设计,并建立整机三维模型,采用流体仿真方法完成了所设计风机全流场的数值模拟,重点分析了风机内部的速度场分布规律。通过在矿井风机设计过程中将理论计算与流体仿真方法有机结合,提高了设计的可靠性。     

不同收缩角喷嘴的射流仿真研究

应用Fluent仿真软件,对收缩角为5°、10°、20°、30°、40°和50°6种喷嘴在20 MPa和30 MPa压力下进行了射流仿真,并对仿真结果进行了比较分析。结果表明,轴线方向最大速度随收缩角的增大呈递减趋势;射流稳定性以喷嘴收缩角为10°的最好;不同压力条件下同一喷嘴的射流有着相似的特性。通过仿真可以为喷嘴形状和压力泵的选择提供一定的依据。     

基于数值模拟分析的巷道支护设计

以河北金能集团东庞矿2610综采工作面顺槽开挖为背景,用有限差分法（FLAC）模拟巷道的开挖和支护,以围岩中锚杆和锚索不发生破坏为目标函数,对初始支护参数进行优化设计,从而获得合理的支护参数。模拟结果表明,采用优化后的支护参数对巷道进行支护,围岩变形大大降低,围岩完整性增加。在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的设计方法。     

气泡发生器喷嘴的改进及两相流数值模拟研究

为了提高浮选效果,对气泡发生器的喷嘴进行了改进,加入了螺旋叶片并利用VOF多相流模型进行了数值模拟计算,得到了速度、压力和湍动能等流场分布规律图,结果表明,有螺旋叶片喷嘴的气泡发生器具有更好的性能,大大提高了矿浆中的气泡矿化效果。     

一种新型电液伺服阀的建模与仿真

运用功率键合图理论对伺服阀建立功率键合图模型,推导出状态方程,借助仿真软件MatLab/Simulink对模型进行时频域仿真分析,由仿真曲线可知,和TH-7/10型伺服阀相比,基于钕铁硼永磁材料的动圈式伺服阀的动静态性能更好。     

水射流割缝喷嘴几何参数优化数值模拟研究

应用SolidWorks软件建立水射流割缝喷嘴内部流场的三维模型,采用标准κ-ε湍流模型模拟喷嘴内部流场,并分析了喷嘴出口速度和动压,将模拟结果用于割缝喷嘴参数的优化。研究表明,对喷嘴性能影响最大的是收缩角和长径比,喷嘴出口处的水平流道对喷嘴性能也有重要影响。     

基于数值模拟的红岭铅锌矿岩层移动带圈定

根据红岭铅锌矿开采技术条件,用HyperMesh软件建立符合矿体复杂特征的三维有限元数值模型,对红岭铅锌矿各中段开挖后的岩层移动规律进行了深入分析,获得了红岭铅锌矿岩层移动范围。结果表明:岩层移动破坏范围的模拟结果与现场实测值较为吻合,通过数值模拟位移分析,确定了矿体上盘岩层移动角59.2°,下盘岩层移动角63.8°,端部岩层移动角68.9°,圈定了红岭铅锌矿矿床开采地表移动范围,为红岭铅锌矿安全高效开采提供了理论依据。     

数值模拟方法在巷道支护设计中的运用

由于巷道围岩具有很多的不确定,采用一些传统的支护方法分析问题越来越不安全。近些年,随着计算机技术的飞速发展,使得非线性数值模拟软件在巷道支护设计方面的运用越来越多,起到了重要的指导作用,给方案设计提供有价值的参考数据。     

多轴立式搅拌机的设计研究

在实验的基础上对多轴立式搅拌机的设计参数进行研究,提出以搅拌功率最小为目标的参数优化设计方法,并对搅拌叶片形式和结构设计进行深入分析。样机的使用效果验证了研究结果的实用性和可行性。