多孔材料抑制瓦斯爆炸传播的实验及机理

利用自行设计加工的断面为30cm×30cm方形爆炸实验管道,对不同参数的金属丝网、泡沫陶瓷材料和多孔泡沫铁镍金属的抑爆效果分别进行了实验研究,结合材料特点,分析了其抑爆机理。实验结果表明,金属丝网、泡沫陶瓷和多孔泡沫铁镍金属对瓦斯爆炸传播均有一定抑制作用,多孔泡沫铁镍金属衰压和阻火效果优于金属丝网和泡沫陶瓷,材料的损坏程度明显降低,对火焰衰减效果增强;测点4,多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网对最大火焰温度的衰减率提高了43.8%,相比Al2O3 7cm大孔泡沫陶瓷提高了34.5%。测点7,多孔泡沫铁镍金属相比40目40层金属丝网体对爆炸超压的衰减率提高了29.9%,相比SiC 5cm大孔泡沫陶瓷提高了22.4%。     

瓦斯爆炸抑制材料特性及其作用研究述评

介绍了近年来国内外瓦斯爆炸抑制材料的研究现状及其研究成果,重点分析了冷气溶胶、粉末喷雾抑爆剂对煤矿瓦斯爆炸的抑制效果,认为采用冷气溶胶、粉末喷雾抑爆剂等方法抑制瓦斯爆炸有可能为瓦斯防治领域开辟新的途径。     

泡沫金属多向承载行为的研究意义

泡沫金属具有优良的物理性能和综合力学性能,在很多场合都可用作轻质结构材料.在简要介绍该类材料用途的基础上,指出了多向载荷研究对于泡沫金属应用的实际意义,分析了以往工作在该类材料力学性能研究方面的不足,以期推进相关领域的研究者在该方面的突破.在此基础上,提出了一条研究该类材料在多向载荷作用下有关数理关系的思路.     

发展中的新型多孔泡沫金属

在研究工作的基础上,评述了具有较大孔径、高孔隙率的新型多孔泡沫金属的结构、物理功能特点、应用前景及其发展趋势。     

煤矿瓦斯煤尘爆炸的动力学特性研究进展

随着煤炭科技的不断发展,瓦斯煤尘爆炸灾害已成为制约煤炭高效智能化开采的重要因素,严重威胁煤矿的安全生产过程。为了明确瓦斯煤尘爆炸的最新研究进展,为煤矿智能化发展提供有力的安全保障,通过文献研究,从3个方面综合论述了近些年国内外对瓦斯煤尘爆炸的动力学特性研究现状及发展趋势。一是瓦斯煤尘爆炸火焰生成机理研究。二是瓦斯煤尘爆炸火焰演化规律研究。三是瓦斯煤尘爆炸传播关键表征技术。后续研究过程中,应继续深入开展瓦斯爆炸对沉积煤尘诱导机制的研究工作,分析瓦斯爆炸冲击波的扬尘机理以及压力波和火焰作用下的煤尘粒子运动并参与反应的过程,探明不同瓦斯爆炸强度条件下的扬尘区域及煤尘参与爆炸的范围,并建立高精度瓦斯煤尘爆炸反演模型,实现瓦斯煤尘爆炸灾害的有效控制。     

瓦斯爆炸火焰厚度的实验研究

本文对水平管道中瓦爆炸传播火焰的厚度进行了实验研究,对不同浓度的瓦斯／空气爆炸火焰的厚度及传播速度进行了实际的测量,得到了火焰厚度变化的基本规律。在本实验条件下所测得的实际火焰厚度较厚, 而且变化范围较大,其厚度比按传统的静态火焰模型计算出的结果大得多。该实验结果为泊瓦斯爆炸机理的研究、瓦斯爆炸模型的建立以及数值模拟提供了可靠的实验数据。     

泡沫金属在弯矩作用下的表征分析

在对泡沫金属单向拉伸和压缩性能的研究基础上,进一步探讨该材料在弯矩作用下的力学行为.结果表明:在泡沫金属材料受到弯矩作用而产生破坏时,其承受的名义弯矩大小可表达为多孔体孔率的函数形式,且该数理关系可视为该材料在单向拉压载荷作用下产生破坏时所承受名义应力大小表征的延伸.     

金属多孔介质泡沫自然对流换热实验研究

本文对饱和水-泡沫铜多孔介质在方腔内的自然对流换热进行了实验研究。讨论了孔隙率、孔隙密度及倾斜角度对多孔介质自然对流换热的影响。结果表明:自然对流换热随着孔隙率增大而减小。当孔隙率一定时,随着孔隙密度的增大,自然对流换热减小。Nu数随着加热功率的增大而增大,随着腔体倾斜角度的增大而减小。根据相似理论建立了以孔隙率、孔隙密度、倾斜角度为影响变量的换热准则关联式,且误差小于±7.5%。     

腔体消波机理数值模拟及其耦合抑爆剂抑制爆炸试验研究

以数值模拟方法对500 mm×500 mm×200 mm(长×宽×高)腔体进行分析,发现该腔体具有良好的抑制瓦斯爆炸冲击波的效果。考虑到井下瓦斯爆炸可能引起煤粉二次爆炸,从而进行岩粉、水、MCA粉(三聚氰胺氰尿酸盐)在铺设煤粉条件下耦合腔体的对比试验,从煤粉二次爆炸、爆炸火焰和爆炸冲击波峰值超压的抑制情况来判定抑爆效果。由实验结果,100 g MCA粉和500 g岩粉可完全抑制煤粉二次爆炸,140 g MCA粉和600 g岩粉可完全抑制爆炸火焰,600 g水既不能完全抑制煤粉二次爆炸也不能完全抑制爆炸火焰,100 g的MCA粉、岩粉、水的抑制率分别为24.95%,-10.08%,5.54%。由此得出结论MCA粉耦合腔体各方面抑爆效果最优,岩粉对抑制煤粉二次爆炸和抑制爆炸火焰的性能优于水,水在抑制爆炸冲击波峰值超压的效果优于岩粉。     

爆炸冲击波绕过墙体的数值模拟研究

利用ALE算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程,对空气冲击波绕过墙体的环流现象进行了数值模拟,得到了在爆源周围有障碍物的爆炸场初始发展和绕过墙体环流的情况,分析了空气冲击波的绕流规律。试验结果与数值模拟基本相符,反映了爆炸波绕过防爆墙的详细过程。通过对数值模拟和试验结果的分析,得到了爆炸波绕流的内在机理,为防爆墙的设计与加固提供依据和参考。     

多孔泡沫金属相界面传热系数的研究

基于简单立方体模型并采用翅片理论分析得出了流体在多孔泡沫金属通道内层流强制对流时相界面传热系数的表达式,并在不同条件下研究了流体流速和孔隙结构对相界面传热系数的影响,结果表明,相界面传热系数随着流体流速的增大而增大,随着多孔泡沫金属孔密度的增大而增大,而随着多孔泡沫金属的孔隙率的增大先增大后减小。     

多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料及其力学性能研究

基于多孔泡沫金属的结构性能,研制一种新型的磁流变液阻尼材料,并搭建测试系统,研究其力学性能。在该材料中,磁流变液由于毛细管力的作用储存在多孔泡沫金属里面,在磁场作用下被抽出到剪切间隙内并产生磁流变效应;利用搭建的测试系统,研究多孔泡沫金属的材料、外加电流、剪切间隙和剪切应变率等参数对多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料力学性能的影响,结果表明,设计的多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料可产生明显的磁流变效应,在相同情况下,采用多孔泡沫金属铜时,多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料具有最大的剪切转矩。     

泡沫真空冷冻干燥的实验研究

本文对泡沫冷冻干燥保护剂的配方及过程参数进行了四因素三水平的正交实验研究,确定了各因素对发泡效果影响的显著性。其中发泡真空度对发泡高度的影响最显著,明胶及Pluronic-F68用量其次,搁板温度的影响最不显著。应用发泡效果最佳的配方及过程参数,进行了1 ml样品的泡沫真空冷冻干燥实验,一次干燥时间3 h、二次干燥时间12 h,所得样品剩余含水量小于2.0%。     

电解多孔铁镍薄板结构的吸声性能

对具有不同参数的单层电解多孔铁镍薄板结构及双层复合结构的吸声特性进行了试验和分析,将电解多孔铁镍薄板理想化为超细微孔结构,采用平均孔距和平均孔径利用微穿孔理论计算了电解多孔铁镍薄板结构的吸声性能,并与实测值进行了比较,结果表明,单层空腔电解多孔铁镍薄板结构具有很强的共振吸声特性和良好的吸声性能,吸声系数大于0.6的频带超过2个倍频程,双层复合结构可明显拓宽吸声频带,进一步提高吸声性能.对于单层电解多孔铁镍薄板结构,采用平均孔径和平均孔距根据微穿孔理论获得的吸声系数计算值与实测值吻合得良好;对于双层复合结构,吸声系数计算值与实测值的频率特性相近,最大值接近,但存在一定的频率偏移.     

泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器吸能特性的试验研究

摘要：通过试验方法研究了泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器在准静态作用下的吸能特性。首先,进行了泡沫铝,薄壁金属管塑性变形缓冲器及泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的轴向压缩试验。然后,根据试验结果,对泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了分析,并与独立的泡沫铝及薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了比较。结果表明,泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性有了很大的提高。在吸收的能量一定时,泡沫铝填充结构能够减少吸能结构所需要的体积与质量。     

冲击作用下多孔材料热力学特征的模拟与分析

强冲击波的作用可在多孔材料中诱发复杂的时空耗散过程,在这期间系统整体处于远离平衡的状态,对这一过程的稳定模拟和结果分析均具有较强的挑战性.使用近期针对超高速碰撞而发展起来的物质点方法对这一过程进行模拟,引入积分几何和数值图像处理中的形态学描述来处理和分析系统热力学特征量例如温度的Turing斑图,揭示出3个Minkowski泛函(白色区域相对面积、边界总长度、欧拉特征量)与系统中"高温区"所占份额、"热点"在空间的分布方式之间的对应,揭示出Minkowski泛函演化特征与冲击波及多孔材料相互作用过程之间的对应.研究了孔隙度和冲击波强度对物质状态参量的影响.     

泡沫铝合金消除气体噪声的试验研究

以空气压缩机为噪声源,在不同气体压力条件下,分别测试了3种不同孔径的泡沫铝试样以及空载时排气噪声值,阐述了噪声产生的特点,并根据小孔消声理论分析了泡沫铝的消声机理.研究发现:泡沫铝在高频段有很好的降噪效果,低频段的效果相对较弱,并且孔径越小,消声效果越好;泡沫铝的降噪效果与孔径尺寸、孔结构、孔隙率、宏观结构及原始噪声类型有关.     

多孔陶瓷填料直接蒸发冷却器的实验研究

为了提高直接蒸发冷却器的换热效率,寻求一种新型填料——冷却塔用多孔陶瓷填料,并对其进行实验研究。结果表明:多孔陶瓷材料用作直接蒸发冷却器填料,其换热效率高于铝箔填料,低于CELdek填料,但是过流阻力明显大于这两者。指出按照直接蒸发冷却器填料的参数来设计多孔陶瓷填料将有广泛的应用前景。     

Design of water debinding and dissolution stages of metal injection moulded porous Ti foam production

Foams are advanced materials with controlled meso- and micro-structure, with huge potential in a variety of applications such as in the biomedical and automotive sectors. One promising technique for the production of Ti foams is Metal Injection Moulding in combination with Space Holders (MIMSH). Most existing work in the literature on MIM-SH foams reports very long debinding and dissolution periods that can extend for more than two days. In this paper, the effect on process speed of different water debinding and dissolution techniques of MIM-SH Ti foams will be investigated. Furthermore, the temperature influence on the debinding and dissolution behaviour of a PEG based binder and KCl space holder will be examined. In addition, some debound samples will be sintered in order to verify their suitability for the production of Ti foams. The results show that a heated ultrasonic bath is the fastest and most effective technique in removing the PEG and space holder, while increasing the temperature increased the removal rate up to a certain temperature (80 °C) where a significant swelling occurred, leading to a slower removal rate. The results make it possible for a more rapid production method to be designed systematically.