基于WOA-WNN-LSTM算法的红外CO痕量气体压力补偿与时序浓度分析

1

作者 田富超 张海龙 +3 位作者 苏嘉豪 梁运涛 王琳 王泽文 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期994-1007,共14页

红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段,当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大,导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度,选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,... 红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段,当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大,导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度,选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)和小波神经网络(wavelet neural network,WNN)相结合的压力补偿算法,并结合长短期记忆法(long short-term memory,LSTM)对补偿后的数据进行预测。通过搭建工业环境气体压力补偿实验平台,使用高精度配气仪配置100~900 ppm标准CO气体,在80~120 kPa范围内进行数百组重复实验,发现CO气体传感器在负压条件下测量值小于标气浓度,正压条件下测量值大于标气浓度,并随压力变化呈线性关系,绝对误差最高为86 ppm。将传感器数据使用小波神经网络进行误差降低,初步补偿后的CO误差降至26 ppm,但由于参数可移植性较差,个别数据误差较大。进一步使用鲸鱼优化算法优化小波神经网络的参数后,补偿效果显著提升,传感器测量值与真值之差保持在0.004%以内且数据稳定。最终结合LSTM进行气体浓度预测,预测值与实际值之间的均方根误差(RMSE)均小于0.1,平均绝对误差(MAE)均小于0.020,实验结果表明,WOA-WNN-LSTM算法能够有效提高红外气体传感器的测量精度,成功消除环境压力对测量结果的影响,为工业环境气体检测提供了更为可靠和精准的解决方案。 展开更多

关键词 红外光谱分析 环境压力补偿 鲸鱼优化算法 小波神经网络 时序浓度预测

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人工智能技术在矿工不安全行为识别中的融合应用 被引量：33

2

作者 佟瑞鹏 张艳伟 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期7-12,共6页

为有效识别矿工不安全行为,预防煤矿安全事故,提出融合深度学习的计算机视觉、表示深度信息的深度图像、可穿戴传感器等人工智能识别技术的方法。基于以上3种方法在人体行为识别上的应用特点,运用主成分分析法(PCA)将3种识别技术提取的... 为有效识别矿工不安全行为,预防煤矿安全事故,提出融合深度学习的计算机视觉、表示深度信息的深度图像、可穿戴传感器等人工智能识别技术的方法。基于以上3种方法在人体行为识别上的应用特点,运用主成分分析法(PCA)将3种识别技术提取的行为特征降维融合,通过支持向量机(SVM)对融合特征进行分类;以矿工跌倒行为数据为正样本,走路、坐下、弯腰、下蹲、躺下等5种日常行为数据作为负样本,分别利用3种人工智能识别方法以及融合方法对矿工跌倒行为进行识别检验。结果表明:经过融合后的识别方法对矿工跌倒行为的识别效果均高于其他3种人工智能识别方法。 展开更多

关键词 不安全行为 智能识别 主成分分析法(PCA) 行为特征 跌倒检测

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低温作业环境下应急救援人员局部冷损伤预测评价 被引量：9

3

作者 任可 吴建松 +2 位作者 胡祝强 韩兆星 任宏飞 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第22期384-388,共5页

为评价应急救援人员在低温环境下开展救援活动时遭受的冷损伤情况,对传统人体热生理模型进行改进,将人体模型拓展为20个分区,增加了脸部、肩部等部位,每个部位包括4层:核心、动脉、静脉、皮肤,动、静脉的血流参数由128段血管模型计算获... 为评价应急救援人员在低温环境下开展救援活动时遭受的冷损伤情况,对传统人体热生理模型进行改进,将人体模型拓展为20个分区,增加了脸部、肩部等部位,每个部位包括4层:核心、动脉、静脉、皮肤,动、静脉的血流参数由128段血管模型计算获得.基于改进的人体热生理模型,计算分析了多种低温环境工况下应急救援人员局部皮肤温度的变化规律,主要探讨分析了环境温度、风速、防护程度对手部和脸部皮肤温度的影响程度.结果表明:风速对低温环境工况人体局部皮肤温度影响显著,但随着风速的增加,影响程度会降低;较好的局部低温防护能提高人体该部位皮肤温度10℃以上;手部较脸部更容易遭受冷损伤.该研究能为低温环境下作业人员冷损伤评估提供技术支持,对低温冷损伤防控具有重要应用价值. 展开更多

关键词 低温环境 应急救援人员 人体热生理模型 血管模型 冷损伤

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煤中多组分混合气体竞争吸附研究现状及工程应用 被引量：13

4

作者 聂尧 赵越超 《矿业科学学报》 2020年第1期45-57,共13页

煤对气体的吸附特性是煤岩瓦斯动力灾害防治、提高煤层气采收率(ECBM)等研究的基础。煤层气中不仅含有CH 4,同时含有CO、CO 2、H 2S以及其他烷烃类气体。在注气开采煤层气和煤层主动式瓦斯压力测定等工程中,不同气体由于吸附能力的差异... 煤对气体的吸附特性是煤岩瓦斯动力灾害防治、提高煤层气采收率(ECBM)等研究的基础。煤层气中不仅含有CH 4,同时含有CO、CO 2、H 2S以及其他烷烃类气体。在注气开采煤层气和煤层主动式瓦斯压力测定等工程中,不同气体由于吸附能力的差异会发生竞争吸附行为。首先,分析了煤中气体竞争吸附的机理,对比分析煤基质中多组分气体吸附平衡预测模型,并探讨了竞争吸附的影响因素、吸附膨胀特性以及吸附动力学行为。其次,结合现有研究阐述了CO 2-ECBM过程中的煤层渗透率降低、衍生的突出灾害风险以及超临界CO 2吸附等问题。最后,对煤中多组分气体吸附平衡预测模型、煤岩动力灾害防治、ECBM及PSA变压分离技术等工程应用进行了探讨。 展开更多

关键词 煤 多组分混合气体 竞争吸附 研究现状 工程应用

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快速疏散应急结构在高层建筑中的应用 被引量：2

5

作者 张飞超 魏宏益 +1 位作者 孟帅 徐斌 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2019年第7期940-942,共3页

提出了一种快速疏散应急结构,将房间内原来锁闭的防盗窗设置为可自动打开的联动控制型防盗窗。在报警系统、通信系统、智能控制系统配合下,紧急情况时可将一层所有房间内防盗窗自动开启,使房间变为临时疏散通道,提高疏散速度。以16层高... 提出了一种快速疏散应急结构,将房间内原来锁闭的防盗窗设置为可自动打开的联动控制型防盗窗。在报警系统、通信系统、智能控制系统配合下,紧急情况时可将一层所有房间内防盗窗自动开启,使房间变为临时疏散通道,提高疏散速度。以16层高的学生宿舍公寓为例,应用Anylogic建立应急疏散模型,对比原有疏散方案和优化后疏散方案。结果表明,疏散结构优化后,疏散时间由810s减少至375s,疏散效率提高了53.7%。 展开更多

关键词 建筑防火 疏散通道 防盗窗 高层建筑

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基于IREQ模型的低温环境应急救援人员冷应激分析 被引量：2

6

作者 顾寅 汲欣愉 +2 位作者 朱超 宫世吉 胡祝强 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期11-16,共6页

为更准确地评估低温环境下应急救援人员冷应激情况,避免低温伤害。基于国家推荐性标准GB/T 24254—2009确定我国低温冰冻灾害应急救援作业工作服装热阻(IREQ),并引入适合描述我国低温冰冻灾害高强度应急救援作业的人体储热率参数,对所需... 为更准确地评估低温环境下应急救援人员冷应激情况,避免低温伤害。基于国家推荐性标准GB/T 24254—2009确定我国低温冰冻灾害应急救援作业工作服装热阻(IREQ),并引入适合描述我国低温冰冻灾害高强度应急救援作业的人体储热率参数,对所需IREQ模型进行改进。计算分析低温冰冻灾害环境下应急救援人员的修正服装热阻、有限持续暴露时间、体温恢复时间。研究结果表明:改进的IREQ模型计算所得的基本需求热阻更高,有限持续暴露时间更低,对提高低温环境下的应急救援作业安全性具有一定的科学意义。 展开更多

关键词 需求热阻 低温冰冻灾害 应急救援作业 冷应激 修正服装热阻 有限持续暴露时间

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不同变质程度煤在氧化过程中的表面官能团红外光谱定量分析 被引量：32

7

作者 谭波 徐斌 +3 位作者 胡明明 杨现兵 陈坤亮 徐丞 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2886-2895,共10页

为研究煤在低温氧化过程中的官能团变化特征,首先利用同步热分析仪对不同变质程度煤样进行程序升温实验,并在特征温度点对其进行恒温氧化处理,然后借助傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对原煤和氧化煤样进行分析,并对红外光谱曲线进行分段分... 为研究煤在低温氧化过程中的官能团变化特征,首先利用同步热分析仪对不同变质程度煤样进行程序升温实验,并在特征温度点对其进行恒温氧化处理,然后借助傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对原煤和氧化煤样进行分析,并对红外光谱曲线进行分段分峰拟合,计算各煤样低温氧化官能团峰面积变化和红外光谱结构参数。研究结果表明:在低温氧化过程中煤的羟基和脂肪烃的谱峰强度逐渐减弱,脂肪氢的峰面积占比不断降低,含氧官能团的峰面积占比不断减少,取代芳烃的峰面积则基本不变,同时氧化初期煤分子中芳香核较稳定,不易参与反应;低变质程度煤中脂肪烃多以短链存在,且支链化程度较高;随着煤变质程度加深,煤分子中脂肪氢的峰面积占比逐渐降低,芳香环的聚合程度则不断增强。 展开更多

关键词 低温氧化 红外光谱 分峰拟合 官能团 结构参数

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基于SPH方法与GPU并行计算的复杂阶梯流数值模拟 被引量：3

8

作者 吴建松 李娜 +1 位作者 刘文雨 周世禄 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期774-779,共6页

为了更有效地模拟和分析地铁站内复杂楼梯上洪水流动的动力学特征,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)并借助GPU并行计算技术对复杂形态(带1、2、3个休息平台的直行、直角转弯L型)阶梯上洪水流动特征和漫延过程进行数值建模和计算分析。基... 为了更有效地模拟和分析地铁站内复杂楼梯上洪水流动的动力学特征,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)并借助GPU并行计算技术对复杂形态(带1、2、3个休息平台的直行、直角转弯L型)阶梯上洪水流动特征和漫延过程进行数值建模和计算分析。基于SPH方法和GPU并行加速的复杂阶梯流模型的数值模拟结果表明:该模型不但可以计算获得更好的阶梯流流态,而且具有较高的计算效率;不同休息平台数、不同形态阶梯上洪水水流呈现差别较大的水流特征;该模型借助GPU并行加速,适合研究大尺度复杂楼梯上洪水漫延问题,可为分析和评估洪水水流对地铁站楼梯上被困人员疏散过程的影响提供有力的工具。 展开更多

关键词 安全工程 地铁站 洪水 阶梯流 光滑粒子流体动力学 GPU并行计算

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基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟 被引量：11

9

作者 吴建松 原帅琪 +1 位作者 蔡继涛 刘哲 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期168-173,共6页

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时... 为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。 展开更多

关键词 综合管廊 燃气泄漏 数值模拟 OPENFOAM

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低温环境下人体生理反应及认知反应实验设计 被引量：2

10

作者 吴建松 康凯倩 +2 位作者 韩兆星 杨林 胡祝强 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第7期54-57,共4页

为了系统分析低温作业环境下人体生理反应和认知反应的变化规律,设计了可测量、分析低温环境下人体生理反应及认知反应情况的实验方案,包括实验内容及流程、实验设备设施、人体生理反应及认知反应测量指标等。该实验利用人工环境舱模拟... 为了系统分析低温作业环境下人体生理反应和认知反应的变化规律,设计了可测量、分析低温环境下人体生理反应及认知反应情况的实验方案,包括实验内容及流程、实验设备设施、人体生理反应及认知反应测量指标等。该实验利用人工环境舱模拟低温环境工况,包括温度、湿度、风速等环境参数,同时参考国际标准利用跑步机运动模拟作业强度。该实验可有效分析了低温环境工况(温度、湿度、风速)及作业强度等因素对人体生理反应和认知功能的影响,有助于深入了解低温环境下作业人员的生理及认知反应特点,从而为减少人体冷应激损伤提供理论依据。 展开更多

关键词 生理反应 认知反应 实验设计 低温环境

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基于改进广义回归神经网络的工作面低氧预测模型研究 被引量：12

11

作者 杨小彬 王逍遥 +1 位作者 周世禄 张子鹏 《矿业科学学报》 2019年第5期434-440,共7页

为了更有效合理地解决煤矿工作面中低氧问题,以神东某煤矿工作面监测数据为样本,考虑监测物理参数之间的相互影响关系,借助主成分分析法对广义回归神经网络(GRNN)进行改进,构建工作面氧气浓度预测模型,编制改进的GRNN模型程序。将预测... 为了更有效合理地解决煤矿工作面中低氧问题,以神东某煤矿工作面监测数据为样本,考虑监测物理参数之间的相互影响关系,借助主成分分析法对广义回归神经网络(GRNN)进行改进,构建工作面氧气浓度预测模型,编制改进的GRNN模型程序。将预测氧气浓度结果与实测数据对比,证明改进后的GRNN模型具有良好的拟合准确度和泛化能力,比改进前GRNN模型和BP神经网络模型更适合于煤矿工作面低氧问题的预测;利用改进的GRNN模型分析了工作面进、回风压力及进风温度对工作面及回风平巷氧浓度的影响,为矿井工作面低氧预测及工作面低氧防治技术提供了参考。 展开更多

关键词 低氧问题 广义回归神经网络 预测模型 泛化能力

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弯头导叶对主要通风机直立扩散器扩散效率的影响试验与分析

12

作者 董占元 吴彪 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第6期98-101,共4页

以山西省四老沟矿直立扩散器为参照,开展扩散器模型试验,研究弯头导叶结构对直立扩散器扩散效率的影响规律。针对原装置存在的弯头处阻力过大的问题,设计了一种新型导流叶片弯头。试验结果表明:与安装原有弯头相比,安装了新型导流板弯... 以山西省四老沟矿直立扩散器为参照,开展扩散器模型试验,研究弯头导叶结构对直立扩散器扩散效率的影响规律。针对原装置存在的弯头处阻力过大的问题,设计了一种新型导流叶片弯头。试验结果表明:与安装原有弯头相比,安装了新型导流板弯头的扩散器,其回收动压效率显著提升。研究结果对矿井主要通风机的高效运行可起到指导作用。 展开更多

关键词 矿井通风 直立扩散器 模型试验 弯头导叶 扩散效率

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大淑村矿工作面回采巷道变形规律研究 被引量：4

13

作者 赵俊生 张琪 +1 位作者 聂百胜 李祥春 《中国矿业》 北大核心 2019年第12期94-99,共6页

针对工作面回采巷道变形问题,以冀中能源峰峰集团大淑村矿172104工作面回采巷道围岩作为研究背景,应用理论分析和现场监测的方法,揭示了回采工作面巷道围岩的变形规律,阐述了围岩变形的主要影响因素,同时结合煤体力学性质实验深层次阐... 针对工作面回采巷道变形问题,以冀中能源峰峰集团大淑村矿172104工作面回采巷道围岩作为研究背景,应用理论分析和现场监测的方法,揭示了回采工作面巷道围岩的变形规律,阐述了围岩变形的主要影响因素,同时结合煤体力学性质实验深层次阐释了巷道围岩变化的力学机制。结果表明,工作面煤体受原岩应力和采动扰动应力的叠加作用,加速了煤体损伤、变形、破坏过程,增加了巷道围岩形变量;此外,回采巷道围岩在挤压作用力的影响下,巷道断面中心对称点形变量最大,围岩变形规律最为明显;除此之外,周期来压是巷道围岩变形的主要影响因素,距离工作面越近,巷道围岩变形量越大;围压的增大在一定程度上改变了煤体围岩的力学性质,增大了巷道围岩的变形量,改变了围岩的变形速度和变形规律。 展开更多

关键词 回采巷道 形变量 采动扰动 周期来压

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基于颗粒接触理论的岩石压密阶段本构模型 被引量：3

14

作者 马秋峰 秦跃平 +1 位作者 周天白 杨小彬 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1941-1948,共8页

鉴于岩石压密阶段非线性变形与岩石内部颗粒之间的相互接触有关,引入基于凹凸体正态分布的G-W接触模型并建立接触体元件模型;将该模型与弹簧元件串联,建立压密阶段的本构模型。利用元件模型对实验结果进行模拟,同时对模型中参数进行分... 鉴于岩石压密阶段非线性变形与岩石内部颗粒之间的相互接触有关,引入基于凹凸体正态分布的G-W接触模型并建立接触体元件模型;将该模型与弹簧元件串联,建立压密阶段的本构模型。利用元件模型对实验结果进行模拟,同时对模型中参数进行分析。研究结果表明:岩石颗粒间的张开度及颗粒表面的粗糙度均对岩石压密阶段本构关系有一定影响。颗粒间的张开度越大,压密过程越长;在相同应变条件下,粗糙度越大,应力增长越缓慢。本文模型在模拟4种岩石压密阶段的本构关系过程中,拟合优度均大于0.95,说明模型能够准确描述岩石的应力-应变关系。同时,模型还能够反映围压对本构关系的影响,证明利用接触模型来描述压密阶段本构关系是合理的。 展开更多

关键词 岩石力学 压密阶段 本构模型 接触理论 正态分布

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关于危险源含义的再分析 被引量：16

15

作者 李婳 傅贵 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1-5,共5页

为更有效地开展安全生产工作,有必要继续明确危险源的定义和内容。通过梳理ISO45001中危险源的定义及国内外其他相关标准中与危险源相关术语的定义,说明它们之间的关系及危险源包含的内容和分类方法。结果表明:危险源、事故原因、隐患... 为更有效地开展安全生产工作,有必要继续明确危险源的定义和内容。通过梳理ISO45001中危险源的定义及国内外其他相关标准中与危险源相关术语的定义,说明它们之间的关系及危险源包含的内容和分类方法。结果表明:危险源、事故原因、隐患、危害因素、风险源、hazard、risk source这7个词含义相同;危险源是能量、物质、行为的状态;危险源的分类需依赖于事故致因模型;由于我国法律体系与国际法律体系不同,概念的规定也会表现出差异,因此,双重预防机制是具有中国特色的理论。 展开更多

关键词 危险源 隐患 事故原因 危险有害因素 双重预防机制

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基于Simtec的巴黎圣母院火灾数值模拟 被引量：1

16

作者 苟宝洋 吴兵 +2 位作者 马一飞 苏敬亮 贾泽鹏 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2020年第1期49-51,共3页

利用Simtec软件模拟巴黎圣母院火灾的温度场、烟气浓度场和风流速度场。结果表明:尖塔内部出现明显的温度分区,尖塔顶部温度较低,尖塔中部以下温度较高;火源上方温度迅速达到900℃,然后在900~1000℃上下波动,尖塔中部温度在560~720℃波... 利用Simtec软件模拟巴黎圣母院火灾的温度场、烟气浓度场和风流速度场。结果表明:尖塔内部出现明显的温度分区,尖塔顶部温度较低,尖塔中部以下温度较高;火源上方温度迅速达到900℃,然后在900~1000℃上下波动,尖塔中部温度在560~720℃波动,十字形屋顶温度缓慢上升;火灾烟气首先充满整个尖塔,然后逐渐扩散至整个十字形屋顶;由于烟囱效应,尖塔中部的空气流速较大,形成长约15 m的高速区域,而塔尖和塔底部空气流速较低。 展开更多

关键词 巴黎圣母院 火灾 温度 烟气 空气流速

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含瓦斯煤的渗透率演化模型及其影响因素研究 被引量：6

17

作者 高涵 龚选平 +2 位作者 臧杰 曹文超 成小雨 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第6期47-52,共6页

为了研究瓦斯抽采过程中煤体渗透率的变化规律,推导建立了考虑吸附膨胀应力的含瓦斯煤的孔隙率模型和含瓦斯煤的渗透率演化模型,通过三轴应力条件下的含瓦斯煤渗透率实验对该模型进行了验证,两者吻合度较高。基于该模型研究了在孔隙压... 为了研究瓦斯抽采过程中煤体渗透率的变化规律,推导建立了考虑吸附膨胀应力的含瓦斯煤的孔隙率模型和含瓦斯煤的渗透率演化模型,通过三轴应力条件下的含瓦斯煤渗透率实验对该模型进行了验证,两者吻合度较高。基于该模型研究了在孔隙压力卸载状态下煤的弹性模量、初始孔隙率、吸附性常数、吸附膨胀应力系数等对渗透率的影响规律。结果表明:在气体卸压过程中,煤的弹性模量越小,其渗透率的变化率波动就相对越大;煤的初始孔隙率越小,其孔隙率的变化率越大,进而渗透率的变化率也就越大;煤的吸附膨胀应力系数对渗透率的影响作用与Langmuir吸附常数类似,其值越大则气体解吸所引起的渗透率增大就越强,渗透率下降就越缓慢。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 渗透率 有效应力 吸附膨胀 演化模型

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基于SIMTEC最佳甲烷当量比下的爆炸数值模拟

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作者 苟宝洋 吴兵 苏敬亮 《中国煤炭》 2019年第7期52-57,共6页

为研究瓦斯爆炸压力、温度以及浓度场变化规律,利用SIMTEC软件模拟了三步化学反应过程的瓦斯爆炸,实现了在近球体密闭容器中对最佳甲烷当量比下的预混爆炸过程的模拟.结果表明:爆炸超压、温度先增加后减小,温度呈脉冲状震荡缓慢下降;压... 为研究瓦斯爆炸压力、温度以及浓度场变化规律,利用SIMTEC软件模拟了三步化学反应过程的瓦斯爆炸,实现了在近球体密闭容器中对最佳甲烷当量比下的预混爆炸过程的模拟.结果表明:爆炸超压、温度先增加后减小,温度呈脉冲状震荡缓慢下降;压力、温度峰值时间与产物质量浓度峰值时间一致,爆炸反应越完全,产物质量浓度越大. 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 化学反应 爆炸超压 甲烷当量比 温度 产物质量浓度 SIMTEC软件

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