流-固耦合相似材料的研究

结合山东三山岛海下金矿的地质力学模型试验, 在借鉴了大量固相模型材料研究的基础上, 研制了流-固两相模型材料, 较好地解决了固体模型材料遇水容易崩解的问题。通过对相似材料进行试验, 重点研究了材料中不同骨料配比、骨料与胶结物的配比以及胶结物中胶结材料的配比等因素对试块强度的影响规律。通过调整材料配比可得到参数变化幅度较大的模型材料, 从而可用来更广泛地模拟不同的岩体材料。这些研究成果为岩石力学相似模型试验提供了参考。     

基于流固耦合的对旋风机流场分析与数值模拟

运用流固耦合计算机模拟手段,对不同时刻的二级叶片耦合流场进行分析,阐述流场中存在的二次流流动特点与发展趋向,讨论叶片耦合作用对流动状况的影响,从而达到进一步深入研究整个风机运行状态的目的。     

新型隔水层固液耦合相似材料研制

针对中国西北地区浅埋隔水层破裂规律的物理相似模拟研究需要,根据固液耦合相似理论,以细河沙、膨润土为骨料,石膏、固体石蜡为胶结材料,甲基硅油为添加剂,经过大量配比实验,研制出873系列固液耦合相似材料。通过单轴抗压实验以及渗透性实验对873系列材料的单轴抗压强度和渗透系数进行了测定。测试结果表明,该相似材料具有低强度、遇水泥化的弱胶结性、良好的隔水性能等特点。     

物理模拟相似材料配比的正交试验研究

本文以砂子、碳酸钙及石膏为相似材料,应用正交设计方法,选取砂胶比、碳酸钙与石膏含量比及试件含水量为三个因素,每个因素设置三个水平,每种岩层设计9组配比方案,并对试件进行单轴压缩试验,获取每种方案下试件的抗压强度,通过比较获得了模型中煤层、粉砂岩和砂岩的相似材料配比号。通过对试验结果进行极差分析,研究了各个因素对试件强度的影响规律,并比较了各个因素的影响程度。     

相似材料配比的正交试验研究

本文基于正交试验设计的基本原理，结合煤矿边坡相似材料模拟试验研究的实际，介绍了相似材料配比试验优化方法。指出了高陡边坡相似模拟应注意的问题。     

相似材料平面应变矿压模拟装置

为满足采矿工程及其它岩土工程的需要，用相似材料模拟矿山压力的研究得到迅速发展，尤其在平面模型模拟方法，针对目前平面模型的现状与发展，本文提出了一种大型平面应变相似材料模拟装置。     

基于流固耦合理论的尾矿库数值模拟及模型试验研究

以云南省某尾矿库为例,运用流固耦合原理进行尾矿库三维有限元数值模拟,研究尾矿库在正常工况和洪水工况下浸润线高低和孔隙水压力大小变化情况,并运用模型相似理论建立室内尾矿库试验模型,分别在2种工况下进行浸润线和孔隙水压力实际测量。研究结果表明:正常工况下,数值模拟中考虑流固耦合作用比不考虑流固耦合作用时浸润线偏差5%,孔隙水压力大小偏差30%;模型试验实测浸润线和孔隙水压力结果与考虑流固耦合作用时偏差分别为0.12%、6%,不考虑流固耦合作用时偏差分别为0.35%、21.20%。洪水工况,数值模拟中考虑流固耦合作用比不考虑流固耦合作用时浸润线偏差10%,孔隙水压力偏差16%;模型试验实测浸润线和孔隙水压力结果与考虑流固耦合作用时偏差分别为4.6%、4.1%,不考虑流固耦合作用时偏差分别为7.3%、11.3%。在2种工况下,数值模拟考虑流固耦合作用时尾矿库内浸润线和孔隙水压力更加接近室内模型试验结果。因此,在数值模拟中考虑流固耦合作用的计算结果更加趋于实际工程情况和满足工程实际要求。     

固-气耦合物理相似模拟实验材料的研究

在单相相似模拟材料研究基础上,用石蜡、沙子和油为骨料和胶结剂,按一定比例制作试件,并测试了其抗压强度及渗透性,得出与原始岩石抗压强度及渗透性相似的配比范围。结果表明,石蜡与沙子的比例增大,材料抗压强度增大;油量的变化,导致抗压强度下降的拐点位置的后移,消除了仅使用石蜡和沙子时,材料抗压强度变化强烈的不足,通过调整石蜡与沙子比例来控制材料的透气性。     

顺层钻孔抽采过程流固耦合研究

为了准确地研究钻孔抽采瓦斯过程瓦斯压力,渗透率等参数变化规律和相互影响机理,结合煤层瓦斯流动和煤体变形理论,考虑钻孔抽采过程中渗透率和孔隙度动态变化,建立了含瓦斯煤体变形的耦合模型,并与非耦合模型进行对比分析。     

承压水上采煤的流固耦合数值模拟

结合某受承压水威胁工作面的具体工程地质资料,利用FLAC3D软件强大的流固耦合功能,建立该带压开采工作面的数值分析模型并进行流固耦合数值模拟。通过数值模拟结果,分析不同开挖长度时煤层底板岩层的位移、应力分布规律及含水层承压水在隔水层中的导升高度。结合"下三带"理论,看在承压水作用下,是否存在完整隔水层,以判断工作面在采煤过程中是否会发生突水事故。对承压水上采煤的流固耦合数值模拟具有一定的参考作用。     

对旋风机流固耦合信号时频分析

为深入研究对旋风机流固耦合特性,采用时频分析技术对风机的流固耦合信号进行分析。运用Matlab软件编制程序,基于研究结果,得出如下结论:在小波重构信号的基础上,对重构信号进行短时傅里叶变换,结果表明耦合信号在时间分布上呈现脉动性分布,且存在一定的时延性;通过对小波重构信号的CWD分析表明,耦合信号的能量分布具有很好的相互体现性,且在时间分布上的能量分布随着流量的减少而由连续分布趋向于间歇式分布。     

地面沉降的数值计算模型与流固耦合理论综述

简要地综述了国内外最近几十年来地面沉降的数值计算模型,包括经验法、半理论法和理论法及其相关的多孔介质流固耦合理论的研究成果,并作了相应的分析。论述了每种模型的主要特点、代表性模型及其不足之处,并指出地面沉降模型进一步研究的方向,分析结果为今后的地面沉降的数值计算和多孔介质的流固耦合的研究提供了有益的方向。     

阀控耦合器控制阀组性能仿真及实验研究

电液控制阀组是阀控耦合器核心部件,为确保电液控制阀组满足阀控耦合器的工作要求,采用AMESim仿真和实验的方法对阀控耦合器控制阀组的性能进行研究。在考虑了长径比对阻尼孔流量系数的影响以及实际平板阀芯受力的基础上,构建了阀组仿真模型。主要对仿真和实验结果中的最小开启压力和响应时间进行了比较研究,研究结果表明阀组开启压力实验值比仿真值大许多,而阀芯响应时间实验值也比仿真值长许多。     

相似材料模型破裂边界提取研究

为了研究相似材料模型破裂区域边界的提取方法,将工业测量技术引入相似材料模型观测,利用面扫描系统获取模型表面的点云数据,针对模型点云数据的特征,首先利用圆形邻域法和扫描线法提取裂缝边界点,然后,利用全局拼接点坐标剔除标志点边界;最后,使用最近距离法将属于同一边界的断点连接起来。对模型观测数据进行提取实验,结果表明:除了少数被标志点覆盖和破裂十分严重的边界以外,该方法能够较好地从相似材料模型点云数据中提取出非连续破坏区域边界,提取结果可应用于开采沉陷研究当中。     

PRCM模型材料在边坡稳定性模拟实验中的应用

模拟材料的力学性能直接影响物理相似模拟实验的可靠性和准确性。以小比例、模拟变质岩等为模型材料研发目的,研制PRCM模型材料,制作标准岩样,对该材料力学参数做进一步的研究,得出PRCM模型材料配比与单轴抗压强度间的定量化关系及水对PRCM模型材料力学性能的影响,并在水厂铁矿高陡边坡稳定性三维物理相似模拟实验中应用,取得了良好的实验效果。     

巨厚坚硬岩浆岩不同配比的模型试验研究

针对工作面上覆巨厚坚硬岩浆岩条件,采用相似模拟的方法,研究了不同配比条件下岩浆岩的破断运移规律,对岩浆岩破断后诱发动力灾害进行了分析。研究表明:巨厚坚硬岩浆岩的配比不同岩浆岩的破断运移规律不同,当岩浆岩配比号为337时岩浆岩的初次破断是非全厚破断,破断后的岩块形状极不规则;当岩浆岩配比号为737时,坚硬巨厚岩浆岩初次破断为全厚破断,破断后的岩块形状成拱形;坚硬巨厚岩浆岩在失稳时释放大量的能量,能量传递到工作面,会对工作面产生冲击,导致工作面发生冲击地压。     

煤矿底板软硬相间岩层突水的流固耦合分析

叙述煤矿底板软硬相间岩层开采过程中的裂隙发育规律,并分析底板对承压水隔水能力,及在煤层开采过程中底板突水通道变化的规律。运用FLAC3D数值模拟软件中的流固耦合模块,模拟开采过程中底板塑性区、底板压力变化以及动态开采中水流矢量分布。结果表明,随着开采工作面的推进,承压水向采空区渗入在前方煤壁处发生突水,从而为煤矿底板突水的防治提供理论依据。     

新型水力压裂钻孔密封材料的试验研究

针对当前各种密封材料无法满足水力压裂钻孔密封抗高压要求的现状,研发了适用于水力压裂技术的抗高压密封材料。通过与膨胀水泥和聚氨酯进行性能对比,该种改性树脂膨胀均匀,解决了膨胀水泥因弱面而无法有效对水平压裂钻孔进行密封的问题,并且材料固化后的强度显著高于聚氨酯,能够满足抗高压的要求。