PDA测试浮选柱液—固—气三相流中颗粒的流速分布

采用ＰＤＡ流速测试技术,对ＬＨＪ浮选柱下导管内液－固－气三相流中固体颗粒的流速进行了测定,获得了浮选柱内液－固－气三相流中固体颗粒沿径向和轴向的湍流速度分布,证实了ＬＨＪ浮选柱内形成泡沫流时,下导管内固体颗粒运动处于强烈的脉动状态,从而为揭示其矿化作用机理,建立数学模型及放大提供了理论依据。     

顺流浮选机下导中的气容率及工作稳定性

论述了顺流浮选机下导管中气溶率的在线测定方法，详细地研究了各种操作参数对下导管中气－液两相流和气－固－液三相流的气容率比及工作稳定性的影响。     

煤层气越流固气耦合数学模型的SIP分析

应用煤岩固体变形与煤层气（瓦斯）越流相互作用的新观点,认识双层系统煤层气越流运移的机理。在地球物理场作用下,双层系统煤层气越流实质上是可压缩性气体在各向异性且非均质的孔隙与裂隙双重可变形介质中的渗透与扩散的混合非稳定流动过程。依据这一新认识,建立了双层系统煤层气越流与煤岩弹性变形的固气耦合数学模型,并成功地应用该耦合模型于邻近层煤层气涌出的数值模拟实例中。经实测结果验证,该固气耦合模型是符合实际的;同时,也表明解算该类固气耦合数学模型的计算机模拟方法－－SIP算法是有效的。     

气力提升管三相流中气相状态对固相运动影响

钻孔水力开采中利用气力提升系统对地下矿浆进行提升时,气体状态(气相值的大小及其运动特性)对矿浆中矿石的运动及其提升效率将会产生重要影响。基于三相流理论和气泡动力学理论建立了提升管中固相运动速度模型,以陶瓷球形颗粒模拟矿石,利用自行设计的小型气力提升系统实验研究不同运行参数(气量值、淹没率)对颗粒提升量的影响,采用高速摄像技术获取不同气量值下管内气-液-固三相流运动图像序列,通过图像处理技术分析气相对固相运动的影响机理并与实验结果相佐证。结果表明:不同气量值下,气泡对颗粒的作用程度及作用形式并不相同;当气量值较小时,液体对颗粒运动影响较大,此时颗粒数量少、速度低且多随气-液混合相沿管壁位置提升;随气量值的增加,气泡对颗粒及液体提升作用明显,固-液混合相浓度及提升速度均趋于最大值并整体向管芯运动,相对于管壁,管芯处颗粒提升速度较大,此时管内整体呈不规则螺旋上升;持续增加进气量,气体流速过高,管内紊动加强,颗粒非连续提升且固-液混合相浓度显著降低。与淹没率相比,气量值的变化对管内固相运动的影响更为显著。实验结果与理论分析吻合较好,对钻孔水力开采工程应用具有指导意义。     

分体式柱塞气举可视化实验研究

分体式柱塞又称双元件柱塞,由明显小于油管内径的圆球与下端带锥面的空心圆筒组成的新型柱塞。它除能适应高气液比且液相滑脱损失严重的油气井条件之外,还具有不关井连续生产的优点。这种非常规的柱塞气举方式已经在美国德克萨斯州成功应用,增产效果明显。根据分体式柱塞连续气举的采油原理,新建立了一套高18m,40mm的分体式柱塞气举可视化装置。实验研究旨在:一是优化设计上行球筒触发组件和下行缓冲组件等主要配套部分;二是系统地开展分体式柱塞连续气举的物理模拟实验,测试该实验装置的气举特性。该研究成果对于研发配套装置、观测认识柱塞气举气液固三相流动规律和指导现场试验均具有重要的指导意义。     

水平井气液两相流动压降变化规律实验研究

随着水平井技术的完善和规模的不断扩大,水平井气液两相流压降计算对气田生产具有重要意义。现阶段水平井筒内流型判别研究都是将流动参数带入单独管段流型判别公式中进行预测。通过室内模拟水平井实验进行水平井气液两相流流动可视化研究,通过目视法观察水平井水平段、造斜段与垂直段在不同气液流速下流型变化并记录。将实验数据与现阶段常用流行判别式进行比对,为减小误差,对不同井段常用流型判别式进行评价优选。通过模拟实验,优选出不同井段的流型判别方法。在已知气量和液量的情况下,对压降进一步分析发现随着气体流速的逐渐降低,压降会存在骤变的现象,通过单独管段实验发现在压降发生骤变的气体流速下,持液率也会发生突然变化,结合实验观察得到现象得到了水平井临界携液流速的判断方法。通过对Beggs-Brill压降计算公式的修正,得到了准确率有明显提高的新公式,能降低水平井压降预测的误差。     

射流式微泡发生器三相流动行为研究

采用了一种射流式微泡发生器并建立了矿物浮选试验系统,根据微泡发生器三相流动特性,提出了基于双流体模型的三相流动力学模型。常温常压条件下基于三相流动力学模型,运用CFD理论和Fluent分析软件对射流式微泡发生器内气-固-液三相流动行为进行数值模拟,分析了射流式微泡发生器内三相流场的压力、速度和三相分布等重要参数。结果表明:喷嘴截面面积不断变小导致压力增大,发生非常剧烈的三相间相互作用,微泡基本在此处生成;静压在微泡发生器轴向端从入口到出口方向逐渐降低,而在喉管内部静压的径向分布比较均匀,非常适合气-固-液三相充分混合。研究方法能够对相关设备的开发提供一定的参考。     

选煤及其相关专业研究生论文摘要(续)

气液固多相流对离心泵性能的影响 (摘要 )韦章兵　博士　导师 :欧泽深　培养学校 :中国矿业大学在研究与分析了多相流与离心泵的基础上 ,设计了适合气液固多相流研究的离心泵开式试验台并首次综合地进行了气液、固液、气液固多相流对离心泵性能 (扬程、效率、功率、流量、汽蚀余量 )影响的试验。通过大量的试验 ,进行了气液、固液、气液固等各工况下泵性能的研究 ,并考虑了通气时加入起泡剂的影响。对两相及三相流流型、参数及相关计算进行了分析 ,并提出了含气、含固多相流的泵性能指标的计算公式。由试验数据计算结果及图表分析 ,得出了各…     

使用油管生产致密气、高产煤层气的管柱内压降计算

鄂尔多斯盆地东缘存在致密气、煤层气两气叠置发育、垂向分布特点,合采时的管柱压降计算成为影响井下两气多层合采设计的关键因素。采用油管作为合采管柱,结合喷嘴雾化特征,分析了致密气与煤层气两气合采井的压力分布规律,建立了气、水两相混合流动模型,给出了计算合采管柱内混合流压降和合采管柱携液能力计算方法。     

气压管道输灰系统的压力损失

本文是长距离气压管道输灰的基础研究，并参考了以前的水平固、液、气三相流及类似流的流动现象。研究的目的是推算并探讨压力损失公式。     

急倾斜特厚煤层综放工作面煤自燃防治技术

针对5521-15综放工作面采空区自然发火情况,分析了影响采空区煤自燃的关键因素,提出了以大流量灌注三相泡沫大范围覆盖浮煤为主、均压堵漏及加快工作面推进速度为辅的煤自燃综合防治措施,有效治理了5521-15综放工作面煤自燃火灾,保证了工作面的安全开采。     

矿用两级轴流通风机流场的数值模拟方法

建立矿用两级轴流通风机流场模型,选用RNG k-ε湍流模型、SIMPLE算法和非结构化网格,通过求解三维N-S方程对流场进行数值模拟。揭示了轴流风机内部流场的基本特性,主要分析风机内特定面的压力场、速度场、涡量场及压力脉动分布。可为风机的优化设计提供参考。     

工作面临界压力梯度与采空区自燃氧化带宽度研究

?为了研究采空区自燃氧化带与工作面通风压差的关系,建立了工作面长度分别为60,90 m的采空区物理模型;利用FLUENT计算了6个不同工作面压差下的采空区渗流流动,得到共计12个工况下的渗流流场。数值计算结果表明:随着工作面压差增大,自燃氧化带向采空区深部移动,且该带范围变宽;随着工作面长度增加,自燃氧化带向采空区深部移动,且该带范围变宽;长度为60,90 m的工作面,临界工作面压差分别为25,35 Pa,得到了沿工作面长度方面的临界压力梯度约0.400 0 Pa/m。工作面临界压力梯度可作为工作面通风设计及采空区煤炭自燃防治的参考依据。     

充填体矿柱刚度对采动地压分布影响分析

为研究充填体变形特性对采动压力分布的影响规律,采用弹性地基梁理论和结构力学理论,构建了充填体矿柱采动地压分布力学模型,给出了充填体变形参数影响下的矿柱压力理论解析解,分析了不同刚度比对采动地压分布影响规律,并提出了基于充填体与围岩变形参数匹配的充填体力学设计方法。研究结果表明：充填体与围岩变形参数对充填采场采动压力分布影响显著;岩体与充填体弹模比小于1000时,围岩及充填体采动压力对弹模比的参数敏感度较高;在充填体参数设计时,应将岩体与充填体弹模比控制在1500以内,为类似充填开采矿山的充填体力学设计提供了有益参考。     

基于FLUENT多功能水泵联动阀流场的分析方法

应用三维软件Pro/Engineer建立多功能水泵联动阀的简化模型,应用流体动力学软件FLUENT分析多功能水泵联动阀在最大开度,水流速为3.0 m/s的作用下,阀体管路内部流场的变化,对流场内压力、速度、压力系数、湍动能、流线等参数进行了可视化分析,得出了结论,为在实验室设计出性能更佳的多功能水泵联动阀提供了参考方法和依据,这对于研究工矿企业排水设备具有重要的指导意义。     

采动裂隙煤岩体应力与瓦斯流动的耦合机理

采用渗流力学理论分析方法,对煤层采动裂隙、采动应力与瓦斯流动的耦合作用进行了研究。对采动过程中煤层及其覆岩的裂隙,采动应力和瓦斯压力进行了现场实测,并对三者之间的相互影响作用进行对比分析。研究结果表明：采动影响下裂隙煤岩体的渗透率与裂隙宽度、裂隙贯通情况、裂隙不平整度、裂隙间距裂隙法向刚度和采动应力等有关,裂隙煤岩体瓦斯流动与其裂隙发育情况有着极其密切的关系,瓦斯渗透率与裂隙宽度呈正相关,与裂隙间距呈负相关。基于工作面煤层采动裂隙、采动应力与瓦斯流动耦合作用,依据裂隙煤岩体瓦斯渗流定律,构建了裂隙煤岩体采动应力-瓦斯渗透的力学模型,揭示了裂隙煤岩体的采动裂隙、采动应力与瓦斯流动的耦合机理。     

Assessment and Grouting of Water Inrush Induced by Shaft-Freezing Holes in the Yingpanhao Coal Mine,Inner Mongolia,China

To better understand water inrushes originating from shaft-freezing holes, the hydrogeological conditions and water source were analyzed for a typical inrush case in the Yingpanhao coal mine in western China. The mechanism of this new type of water inrush was identified by considering the stratum movement caused by mining, the concentric annular channels of freezing holes, and the dynamic recharge of multiple aquifers. A new risk assessment model and corresponding grouting method were developed and the problems involving the prediction of water inrush and selection of the optimum grouting position were described. Detailed guidelines for grouting, including the layout of injection boreholes, slurries, grouting pressure and stopping criteria, were proposed. A grouting case targeting this type of water inrush in the Yingpanhao coal mine was introduced. Field studies indicated that open, concentric annular freezing hole channels provide favorable conditions for groundwater migration. The proposed method may effectively inhibit groundwater migration in multiple aquifers and prevent water inrushes through shaft freezing holes and provides an appropriate framework for water inrush prevention for similar mining areas in western China.

     

Numerical Simulation of Water Flow from the Coal Seam Floor in a Deep Longwall Mine in China

The study of groundwater flow from the coal seam floor is critical to safe mining operations in China. We developed a numerical simulation model to describe flood water pathways during mining, using the field conditions present at the no. 4196 west work face in the Panxi longwall coal mine, Shandong Province, China, Groundwater flow analysis revealed unusual values for the failure depth of the coal seam floor. The high ground stress and underground pressure, excavation length, width of working face, poor mechanical properties of aquitards, and expansion of fractures by groundwater infiltration all contribute to groundwater flow into the mine. The modeling results predict the time and longwall locations associated with the maximum likelihood of flood occurrence. Such results can be used by decision makers to improve mine design and safety.