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地下煤层强制燃烧注气流量对含水煤燃烧动力学的影响
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作者 聂百胜 白凯丹 +1 位作者 何珩溢 刘鹏 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期134-145,共12页
煤层地下原位燃烧取能是未来煤炭资源绿色安全开采的潜在路径。为探究原位含水煤层在不同注气流量下的燃烧特性及动力学特征,以典型含水率(11%~32%)褐煤为研究对象,利用热重–差热扫描量热(TG–DSC)联用技术,分析煤样在燃烧过程中特征... 煤层地下原位燃烧取能是未来煤炭资源绿色安全开采的潜在路径。为探究原位含水煤层在不同注气流量下的燃烧特性及动力学特征,以典型含水率(11%~32%)褐煤为研究对象,利用热重–差热扫描量热(TG–DSC)联用技术,分析煤样在燃烧过程中特征温度、综合燃烧性能指数、最大热流等参数,同时采用Coats-Redfern积分法对煤燃烧过程进行动力学计算,得到煤样的活化能E。结果表明:水分对煤燃烧及放热特性存在显著影响,随着含水率的增加,煤样着火温度及最大燃烧速率温度先降低后增加,而综合燃烧性能指数及最大热流先增加后降低,当含水率为22.8%时,煤样的着火温度最低,综合燃烧性能指数和放热强度最大,表明适量含水率有利于煤炭的快速着火及燃烧。注气流量显著影响煤的燃烧速率及放热强度,注气流量的增加提高了煤的燃烧速率,但当注气流量升高至80 mL/min时,会显著降低放热强度,其原因是流量过大会带走更多煤燃烧释放的热量,不利于煤自身氧化升温。根据燃烧动力学参数计算结果得出,随着煤中含水率增加,其反应活化能先降低后增加,3种注气流量下,22.8%含水率煤的活化能最低,分别为54.55、54.18、57.97 kJ/mol,含水率11.6%和22.8%煤在50 mL/min时活化能最小,其余含水率煤在20 mL/min时活化能最小,而当注气流量为80 mL/min时,煤样的活化能显著提高,进一步证实了含水率22.8%煤在注气流量50 mL/min时容易着火,较高的注气流量不利于含水煤的点火。研究结果丰富了煤炭燃烧机理的理论基础,同时为地下煤层原位点火及稳定燃烧提供理论指导。 展开更多
关键词 含水率 注气流量 特征温度 燃烧及放热特性 活化能
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T型巷道中突出煤-瓦斯两相流动力学试验研究 被引量:11
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作者 许江 程亮 +3 位作者 魏仁忠 彭守建 周斌 杨海林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1423-1433,共11页
为了进一步探究突出煤-瓦斯两相流在不同巷道布置方式下的动力学行为,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,开展了T型巷道布置方式下的煤与瓦斯突出试验,得出了两相流运移过程中冲击力与静压的演化特征。结果表明:直线主巷内... 为了进一步探究突出煤-瓦斯两相流在不同巷道布置方式下的动力学行为,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,开展了T型巷道布置方式下的煤与瓦斯突出试验,得出了两相流运移过程中冲击力与静压的演化特征。结果表明:直线主巷内冲击力随时间呈多峰值震荡衰减趋势,体现了突出过程的脉冲特性,且距突出口越近,冲击力震荡次数越多;分岔两侧支巷内冲击力突出前期呈现两种演化趋势,其一是迅速增大至峰值后缓慢下降,其二是缓慢增大后缓慢下降;距分岔结构中心左侧1500 mm处出现了较大冲击力值,出现重度危险区域,而右侧则在距500 mm和1900 mm处。利用突出运移动态图像将整个过程分为单相气流和两相流两个阶段,单相气流阶段中分岔后支巷的冲击力就迅速上升至峰值,而在两相流阶段分岔前主巷的冲击力上升至最高值,存在分岔后冲击力峰值高于分岔前的现象。突出过程中,巷道壁面上静压值总体偏低;静压随时间呈间歇式波动发展,且其峰值点自煤层由近及远呈先增大后减小的趋势;距突出口越远,直线主巷内静压出现峰值的时刻越滞后;分岔支巷内静压左右两侧的演化近似,随着时间推进,分岔结构前后静压衰减逐渐增大。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 T型巷道 冲击力 静压
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空化水射流-双氧水联合降解苯酚反应动力学 被引量:5
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作者 左伟芹 卢义玉 +2 位作者 刘勇 程君 夏彬伟 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期194-198,共5页
空化水射流-双氧水协同降解酚类污染物在废水处理领域有很广泛的应用前景,但动力学方面的研究较少。为此,研究了空化水射流-双氧水联合降解苯酚的反应动力学。结果表明:当苯酚初始质量浓度为100 mg/L、溶液p H值为3.0、双氧水质量浓度为... 空化水射流-双氧水协同降解酚类污染物在废水处理领域有很广泛的应用前景,但动力学方面的研究较少。为此,研究了空化水射流-双氧水联合降解苯酚的反应动力学。结果表明:当苯酚初始质量浓度为100 mg/L、溶液p H值为3.0、双氧水质量浓度为300 mg/L时,苯酚在空化水射流、双氧水和空化水射流-双氧水3种方法处理下,去除率分别为17%、21%、99.8%,且3种反应均符合表观一级反应动力学,表观反应速率常数分别为2.05×10-5s-1、2.48×10-5s-1、174.1×10-5s-1,空化水射流与双氧水的协同效应使表观速率常数提高了38.4倍,表明空化水射流和双氧水联合处理工艺具有良好的协同效应;建立并求解了空化水射流-双氧水协同降解苯酚的动力学模型,得出了苯酚降解的反应动力学方程,经验证相关系数在0.98以上。 展开更多
关键词 环境工程学 空化水射流 苯酚 废水处理 动力学
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煤与瓦斯突出热动力学过程试验研究 被引量:3
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作者 吴鑫 李基 +2 位作者 李国辉 聂闻 涂梓涵 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期105-110,共6页
为进一步加强煤与瓦斯(甲烷)突出等矿山重大灾害预测预报的工作,开展煤与瓦斯突出全过程热动力现象研究。将煤样破碎后在煤与瓦斯突出相似模拟试验台内加压成型,开展不同粒径煤样的吸附、解吸及突出试验,获取试验过程中的煤体温度变化... 为进一步加强煤与瓦斯(甲烷)突出等矿山重大灾害预测预报的工作,开展煤与瓦斯突出全过程热动力现象研究。将煤样破碎后在煤与瓦斯突出相似模拟试验台内加压成型,开展不同粒径煤样的吸附、解吸及突出试验,获取试验过程中的煤体温度变化数据。结果表明:煤与瓦斯突出过程中煤体温度随时间的演化关系近似符合自然对数函数;煤样粒径对煤体温度变化有显著影响,煤样粒径越小,在吸附解吸瓦斯时温度变化量就越大、变化速度也更迅速。通过分析煤与瓦斯突出试验结果及能量关系得出,煤的粒径很大程度上决定了瓦斯吸附能力及瓦斯内能,瓦斯内能又很大程度上决定了煤与瓦斯突出强度。 展开更多
关键词 温度 吸附 解吸 煤与瓦斯突出 热动力学
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循环外载激发下孔隙流体对煤岩动力灾害孕育的力学作用机制 被引量:6
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作者 张振宇 钟春林 +1 位作者 薛康生 秦其智 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期466-476,共11页
为研究回采工作面前方不同支承压力区煤体在循环外载的扰动下孔隙流体对煤岩动力灾害孕育的力学作用机制,开展了不同孔隙压力(1,3和5 MPa)与轴向循环应力水平(饱和煤岩三轴强度的50%与80%)煤岩的循环加卸载排水实验研究。研究发现,当最... 为研究回采工作面前方不同支承压力区煤体在循环外载的扰动下孔隙流体对煤岩动力灾害孕育的力学作用机制,开展了不同孔隙压力(1,3和5 MPa)与轴向循环应力水平(饱和煤岩三轴强度的50%与80%)煤岩的循环加卸载排水实验研究。研究发现,当最大循环加载应力水平为三轴强度的50%时,煤岩的轴向与径向应力应变曲线在孔隙压力1 MPa和3 MPa下变化不显著,表明煤岩内部都没有产生大量的损伤裂纹。但随着孔隙压力上升为5 MPa,煤岩轴向和径向应变在循环加载过程中变化相对显著,说明孔隙流体参与了其中的力学变形机制。同时发现,试件的残余径向应变在循环加载过程中逐渐减小,这是由于煤岩内部部分孔隙裂隙在循环荷载作用下被压实,孔隙流体排出所致,且孔隙压力越大,径向收缩效应越明显。当最大循环加载应力为煤岩三轴强度的80%时,煤岩在加载过程中发生失稳破坏,且破坏速度与孔隙压力正相关。随着孔隙压力上升到5 MPa,煤岩试件遭到严重破坏,试件被大裂隙完全贯通。而且,高孔隙压力促使宏观裂隙之间产生大量的煤岩碎屑和煤粉。细观结构分析显示该应力状态下的煤岩在循环加载后孔隙度显著增加,且煤岩加载后孔隙度的增量随孔隙压力的升高而增大。以上结果显示,距离工作面较远的煤体首先经受低幅值循环外载作用,孔隙流体的排出导致煤体在水平方向发生收缩变形,一方面会减小煤层局部的渗透性;另一方面会降低煤层水平应力,从而降低煤岩的三轴抗压强度。而排出的孔隙流体在煤体中发生局部迁移和富集,当流体富集区域经受后期高幅值循环外载作用时容易形成局部高孔隙压力,进而改变煤层受力状态,加速煤岩动力灾害的孕育,加剧煤体在动态失稳中粉末化。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 孔隙流体 循环荷载 孔隙压力 损伤演化
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改进EFG法用于旋转梁的刚柔耦合动力学研究 被引量:3
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作者 谢丹 蹇开林 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期527-534,共8页
采用全域插值广义移动最小二乘(IGMLS)的改进无网格伽辽金(EFG)法,对旋转中心刚体-柔性梁系统的刚柔耦合动力学特性进行研究。利用考虑了柔性梁横向变形引起的非线性耦合项的一次近似耦合模型,根据Hamilton原理和EFG离散方法得到刚柔耦... 采用全域插值广义移动最小二乘(IGMLS)的改进无网格伽辽金(EFG)法,对旋转中心刚体-柔性梁系统的刚柔耦合动力学特性进行研究。利用考虑了柔性梁横向变形引起的非线性耦合项的一次近似耦合模型,根据Hamilton原理和EFG离散方法得到刚柔耦合系统的无网格动力学离散方程。在大范围运动未知的情况下,采用数值方法对刚柔耦合系统进行动力响应的仿真计算,并对EFG法的主要影响因素进行了讨论分析。通过与有限元法的数值计算结果对比,验证EFG法用于刚柔耦合系统动力学研究的有效性及可行性,并为无网格法用于更复杂的柔性多体动力学的研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 多体动力学 刚柔耦合 旋转梁 无网格伽辽金(EFG)法 广义移动最小二乘(GMLS)
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稻草秸秆同时糖化法产乙醇的动力学研究(英文) 被引量:1
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作者 陈坤 徐龙君 +2 位作者 杨睿 毕智明 符志磊 《林产化学与工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期13-18,共6页
在纤维素酶20 U/g,发酵温度38℃,接种量15%,管囊酵母和酿酒酵母的接种比例2∶1条件下,选择不同的固液比(1∶5、1∶10、1∶15和1∶20),研究了稻草秸秆同时糖化法产乙醇的动力学。结果表明:固液比1∶15时,获得了较高的乙醇产率为0.183 g/g... 在纤维素酶20 U/g,发酵温度38℃,接种量15%,管囊酵母和酿酒酵母的接种比例2∶1条件下,选择不同的固液比(1∶5、1∶10、1∶15和1∶20),研究了稻草秸秆同时糖化法产乙醇的动力学。结果表明:固液比1∶15时,获得了较高的乙醇产率为0.183 g/g,方程c=abt/(1+bt)可以被用来描述乙醇浓度(c)与发酵时间(t)的关系,动力学参量a随着固液比减小而减小,而动力学参量b随着固液比的减小而增加;同时,在不同固液比条件下,稻草秸秆转化乙醇反应被证明是类分形的,方程k=k1t-h能被用来很好的描述速率常数与发酵时间之间的关系。 展开更多
关键词 稻草秸秆 燃料乙醇 动力学 类分形
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隧道穿越富水断层破碎带涌水规律:以重庆英山隧洞为例 被引量:1
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作者 陈国庆 任松 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5689-5695,共7页
当隧道穿越富水断层破碎带区域时,在一系列施工扰动下极易产生突水事故。为了研究断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的影响,以英山隧洞为工程背景,进行现场测试,并设计正交试验方案开展多因素条件下的破碎带流-固耦合数值模拟,分... 当隧道穿越富水断层破碎带区域时,在一系列施工扰动下极易产生突水事故。为了研究断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的影响,以英山隧洞为工程背景,进行现场测试,并设计正交试验方案开展多因素条件下的破碎带流-固耦合数值模拟,分析断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的敏感性。研究结果表明:隧道涌水量随断层破碎带厚度、倾角及水压的增大而增加,影响隧道涌水量因素主次顺序为断层破碎带水压、倾角及宽度;数值模拟结果较好地与现场监测结果相吻合。研究结果可为富水隧道涌水量的预测及防治技术提供理论参考。 展开更多
关键词 富水隧道 断层破碎带 数值模拟 正交试验 涌水量
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不同瓦斯气氛下煤自燃特性及动力学研究 被引量:5
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作者 郝宇 徐龙君 +1 位作者 陆伟 叶正亮 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1-6,共6页
基于程序升温和热重分析研究了5种不同瓦斯气氛下煤的自燃特性,并对煤低温氧化的动力学参数进行了分析.结果表明:随着甲烷体积分数的增加(氧体积分数的减小),反应初始阶段煤对不同瓦斯气氛的吸附能力增大,整个反应过程放热性与吸附能力... 基于程序升温和热重分析研究了5种不同瓦斯气氛下煤的自燃特性,并对煤低温氧化的动力学参数进行了分析.结果表明:随着甲烷体积分数的增加(氧体积分数的减小),反应初始阶段煤对不同瓦斯气氛的吸附能力增大,整个反应过程放热性与吸附能力呈负相关,反应的表观活化能(E)显著增大,CO和CO_2生成量明显降低,生成的初始温度升高.瓦斯通过降低采空区的氧含量,能够有效抑制煤的低温氧化. 展开更多
关键词 瓦斯气氛 程序升温 热重分析 自燃特性 动力学
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N_2H_4抑制好氧氨氧化及亚硝酸盐氧化动力学参数
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作者 肖芃颖 张代钧 蔡庆 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2709-2715,共7页
为联氨(N_2H_4)强化全自养脱氮(CANON,completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺性能研究提供基础数据,本研究将好氧氨氧化过程动力学表达分为两步,于氨(NH_4^+)氧化生成羟胺(NH_2OH)步添加启动函数ae^(-bSNH_2OH)用... 为联氨(N_2H_4)强化全自养脱氮(CANON,completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺性能研究提供基础数据,本研究将好氧氨氧化过程动力学表达分为两步,于氨(NH_4^+)氧化生成羟胺(NH_2OH)步添加启动函数ae^(-bSNH_2OH)用于模拟好氧氨氧化启动加速阶段,建立N_2H_4抑制好氧氨氧化与亚硝酸盐(NO_2^-)氧化过程动力学模型;采用呼吸测量法进行硝化污泥呼吸批次试验,分别得到NH_2OH氧化生成NO_2^-和NH_4^+氧化生成NO_2^-的好氧氨氧化菌(AOB)产率系数[YNH_2OH=(0.437±0.129)mg COD/mg N,YNH_4^+=(0.324±0.0123)mg COD/mg N]及亚硝酸盐氧化菌(NOB)产率系数[YNO=(0.222±0.0112)mg COD/mg N];基于N_2H_4抑制动力学模型模拟硝化污泥外源性呼吸剖面线首次得到N_2H_4好氧氧化半饱和常数[KS,N_2H_4=(7.96±0.811)mg N/L],N_2H_4抑制好氧氨氧化和亚硝酸盐氧化的动力学常数[KI,HON=(7.88±0.783)mg N/L,KI,NO=(1.223±0.555)mg N/L]. 展开更多
关键词 N2H4 好氧氨氧化 亚硝酸盐氧化 呼吸测量 动力学参数估计
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煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构 被引量:130
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作者 齐庆新 潘一山 +7 位作者 舒龙勇 李宏艳 姜德义 赵善坤 邹银辉 潘俊锋 王魁军 李海涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1801-1810,共10页
煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为... 煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为当前亟待解决的问题。针对我国煤矿深部煤岩动力灾害孕灾条件复杂且尚不清楚,相互转化机制不清,快速探测手段、科学有效的防控技术与装备缺乏的现状,凝练了深部开采煤岩动力灾害防控的关键科学技术问题,提出了多尺度分源防控深部煤岩动力灾害的思想,确定了深部开采煤岩动力灾害防控技术的攻关方向,构建了煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构,最终将形成我国煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术体系,为我国煤矿深部开采冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害有效防控提供理论支撑和技术途径。 展开更多
关键词 深部开采 煤岩动力灾害 冲击地压 煤与瓦斯突出 多尺度分源 灾害防控
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磷石膏的动力学特性试验研究 被引量:10
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作者 路停 魏作安 +3 位作者 王文松 杨永浩 曹冠森 庄孙宁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期264-271,共8页
利用带有弯曲元模块的GDS振动三轴试验仪,对磷石膏的动力学特性进行了系统研究。获得了磷石膏的动强度、动剪切模量Gd、阻尼比λ和动孔隙水压力μd等动力参数及其变化规律。结果表明:磷石膏的动强度曲线呈幂函数形式,不同围压下的动强... 利用带有弯曲元模块的GDS振动三轴试验仪,对磷石膏的动力学特性进行了系统研究。获得了磷石膏的动强度、动剪切模量Gd、阻尼比λ和动孔隙水压力μd等动力参数及其变化规律。结果表明:磷石膏的动强度曲线呈幂函数形式,不同围压下的动强度曲线归一性较差;初始动剪切模量Gd0与有效固结围压σ′0呈幂函数关系;采用Davidenkov模型对动剪切模量比Gd/Gd0进行拟合,不同围压下磷石膏的动剪切模量比归一性较好;随着干密度及围压的增加,磷石膏的孔压发展曲线由"双S"型向"单S"型变化;以Seed孔压模型为基础,建立了磷石膏的动孔压模型。 展开更多
关键词 磷石膏 土动力学 动强度 动剪切模量 阻尼比 动孔隙水压力
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弹性体作定轴转动的耦合动力学模型与数值分析 被引量:2
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作者 郭小炜 刘占芳 郝志明 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期50-60,共11页
应用含偶应力的弹性理论建立弹性力学模型,应变和曲率张量分别描述弹性体的平动变形和旋转变形,且分别对应于应力和偶应力两种内力。对已知定轴变转速刚体转动的情况,采用哈密尔顿原理建立了含偶应力弹性体作定轴刚体转动的运动与变形... 应用含偶应力的弹性理论建立弹性力学模型,应变和曲率张量分别描述弹性体的平动变形和旋转变形,且分别对应于应力和偶应力两种内力。对已知定轴变转速刚体转动的情况,采用哈密尔顿原理建立了含偶应力弹性体作定轴刚体转动的运动与变形耦合动力学模型,模型计及了相对惯性力、离心力、科氏力和切向惯性力。考虑以弹性体的位移和变形转角为独立变量,利用约束变分原理建立了含偶应力弹性体作定轴刚体转动的有限元方程,其中单元离散采用8个节点48个自由度的三维六面体实体等参元。以绕定轴旋转的悬臂梁为例,数值分析了旋转悬臂梁的动力学特性和动力学响应。当幅值变化但刚体转速恒定时,旋转方梁的一阶特征频率出现随转速增加保持不变和下降两种情况。当刚体变转速时,考察了旋转悬臂梁位移、变形转角、动态应力以及偶应力的时变规律。该研究可为作定轴旋转系统的结构部件的动力学分析提供理论模型和数值分析方法。 展开更多
关键词 偶应力弹性理论 刚-柔耦合 运动与变形耦合模型 惯性力效应 约束变分原理
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球形颗粒Li_(4)SiO_(4)吸附CO_(2)反应动力学研究 被引量:1
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作者 袁伟洋 秦昌雷 +2 位作者 陈结 陈淑珍 冉景煜 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期145-151,共7页
Li_(4)SiO_(4)吸附CO_(2)的动力学研究普遍以粉末样品为对象,忽略了流化床反应器对于吸附颗粒尺寸的基本要求,因而大幅削弱了其参考价值。为此,基于挤出滚圆法通过添加PE、C_(6)H_(12)O_(6)、NH_(4)HCO_(3)造孔剂实现了Li_(4)SiO_(4)颗... Li_(4)SiO_(4)吸附CO_(2)的动力学研究普遍以粉末样品为对象,忽略了流化床反应器对于吸附颗粒尺寸的基本要求,因而大幅削弱了其参考价值。为此,基于挤出滚圆法通过添加PE、C_(6)H_(12)O_(6)、NH_(4)HCO_(3)造孔剂实现了Li_(4)SiO_(4)颗粒成型,分别得到了P颗粒、C颗粒和N颗粒,随后采用热重分析、抗压强度测试和孔结构测试研究了3种吸附颗粒的基础特性;进一步基于吸附性能最优的P颗粒进行了CO_(2)吸附反应过程测试与动力学分析。结果表明:P颗粒的抗压强度最低、吸附性能最优,N颗粒的性能则与P颗粒相反,3种造孔后的颗粒吸附性能均强于未造孔颗粒。孔结构测试发现P颗粒具有最佳的比表面积和孔隙结构、C颗粒其次、N颗粒最差,因此造成了性能方面的差异。晶粒模型及Jander模型对P颗粒CO_(2)吸附动力学的研究发现,反应速率常数随温度升高、CO_(2)浓度升高以及粒径降低而增大,P颗粒吸附CO_(2)过程在动力学控制阶段的活化能和指前因子分别为41.61 kJ/mol和4.20 m0.133·mol-0.289·s^(^(-1)),而在扩散控制阶段则分别为114.81 kJ/mol和131.92 s^(^(-1))。 展开更多
关键词 CO_(2)捕集 高温CO_(2)吸附 Li_(4)SiO_(4)吸附剂 挤出-滚圆造粒 吸附动力学
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基于计算流体动力学CFD技术的局部反循环打捞工具数值模拟及结构优化 被引量:4
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作者 张华礼 杨盛 +3 位作者 李擎 李玉飞 罗伟 汤积仁 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-10,共10页
针对现有局部反循环打捞工具存在打捞对象单一、反循环能量不足、碎屑采集率低等问题,提出了一种集收集和打捞于一体的新型局部反循环打捞工具,采用计算流体动力学(CFD)对该型工具作业时的流场进行模拟,揭示该型工具形成反循环的机理。... 针对现有局部反循环打捞工具存在打捞对象单一、反循环能量不足、碎屑采集率低等问题,提出了一种集收集和打捞于一体的新型局部反循环打捞工具,采用计算流体动力学(CFD)对该型工具作业时的流场进行模拟,揭示该型工具形成反循环的机理。在此基础上,开展该型工具结构优化数值模拟研究。结果表明:该型局部反循环打捞工具利用喷嘴形成的高压水射流的卷吸作用形成反循环系统,适当增加喷嘴数量能够提升该型工具的性能;局部反循环打捞工具性能随着喷嘴直径增加呈现先增大后减小的趋势,继续增大喷嘴直径将导致无法形成有效反循环系统;改变喷嘴的几何形状会影响局部反循环打捞工具性能,采用圆锥形喷嘴的局部反循环打捞工具性能最强,但是所需排量较大。研究结果可为局部反循环打捞工具的优化设计提供参考,为局部反循环打捞工具现场作业提供理论指导。 展开更多
关键词 局部反循环 打捞工具 数值模拟 喷嘴 水射流
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含预制双裂隙砂岩亚失稳阶段力学特性及裂纹演化规律试验研究 被引量:1
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作者 崔义 蒲源源 +2 位作者 陈紫阳 孟历德仁 陈结 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期194-202,共9页
为研究岩桥长度对预制双裂隙砂岩亚失稳阶段的影响,开展含预制双裂隙砂岩单轴压缩试验,并利用数字图像技术(DIC)实时监测试样表面位移,分析不同砂岩试样在亚失稳阶段下的力学特性及表面裂纹扩展特征。结果表明:相比完整岩体,裂隙砂岩会... 为研究岩桥长度对预制双裂隙砂岩亚失稳阶段的影响,开展含预制双裂隙砂岩单轴压缩试验,并利用数字图像技术(DIC)实时监测试样表面位移,分析不同砂岩试样在亚失稳阶段下的力学特性及表面裂纹扩展特征。结果表明:相比完整岩体,裂隙砂岩会出现应力降现象,在首次应力降后进入亚失稳阶段;随岩桥长度的增加,亚失稳阶段的持续时间与试样破坏全周期时间比逐渐减小,亚失稳阶段的应力变化与峰值应力比也逐渐减小,次生裂隙部位崩解且崩解面积逐渐增大。 展开更多
关键词 岩桥 双预制裂隙 亚失稳阶段 数字图像技术
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沼渣热解动力学、热力学分析及热解产物特性研究 被引量:7
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作者 李沫杉 田宜水 +3 位作者 胡二峰 戴重阳 李晨浩 邵思 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期226-233,共8页
采用热重分析(TG)分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶... 采用热重分析(TG)分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶段,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Friedman法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算的平均活化能分别为410.00、471.32和420.01 kJ/mol,热力学参数计算结果表明沼渣热解过程具有稳定的能量输出。沼渣热解油的产率随温度上升先增加后降低。气体产物的高位热值(HHV)从400℃时的6.82 MJ/Nm3增加到700℃时的8.54 MJ/Nm3。红外光谱(FTIR)、拉曼(Raman)光谱表明热解温度升高生物炭结构的有序性增加。 展开更多
关键词 热力学 热解 动力学 沼渣 热解产物 产物分析
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煤矿井下水力压裂钻孔封孔力学模型及试验研究 被引量:37
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作者 葛兆龙 梅绪东 +2 位作者 卢义玉 夏彬伟 陈久福 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1907-1913,1920,共8页
针对目前煤矿井下水力压裂钻孔封孔理论缺乏,封孔材料密封效果差、成本高,封孔长度不合理等问题,建立了水力压裂钻孔封孔力学模型,得出封孔材料能够承受的最大水压与封孔材料性质、封孔长度等参数之间的关系。综合分析了密封条件、抽采... 针对目前煤矿井下水力压裂钻孔封孔理论缺乏,封孔材料密封效果差、成本高,封孔长度不合理等问题,建立了水力压裂钻孔封孔力学模型,得出封孔材料能够承受的最大水压与封孔材料性质、封孔长度等参数之间的关系。综合分析了密封条件、抽采条件以及施工条件下压裂孔的合理封孔长度,并进行现场试验验证。结果表明:封孔材料性质和封孔长度是影响封孔材料能够承受最大水压的主要因素,封孔材料能够承受的最大水压随封孔材料强度、弹性模量以及封孔长度的增大而增大;当封孔长度达到某一定值后,封孔材料能够承受的最大水压随封孔长度的增大而趋于定值。以重庆松藻矿区为例,确定出穿层压裂孔的合理封孔长度为10 m,本煤层压裂孔的合理封孔长度为13 m,现场试验结果与理论分析基本一致。 展开更多
关键词 突出煤层 瓦斯抽采 水力压裂 封孔材料 封孔长度
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真三轴加载条件下含瓦斯煤体复合动力灾害及钻孔卸压试验研究 被引量:19
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作者 鲁俊 尹光志 +2 位作者 高恒 李铭辉 邓博知 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1812-1823,共12页
煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害严重威胁矿山安全高效生产。煤矿进入深部开采后,受原岩应力升高及地质赋存条件变化的影响,冲击与突出复合型动力灾害呈逐渐增多趋势,其发生原因、机理较单一动力灾害更为复杂。因此研究深部煤矿复合... 煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害严重威胁矿山安全高效生产。煤矿进入深部开采后,受原岩应力升高及地质赋存条件变化的影响,冲击与突出复合型动力灾害呈逐渐增多趋势,其发生原因、机理较单一动力灾害更为复杂。因此研究深部煤矿复合动力灾害致灾机理对于动力灾害的有效防治至关重要。本文基于自主研制的“多功能真三轴流固耦合试验系统”,进行了考虑气体影响的完整煤样和卸压孔煤样的5面加载、单面临空试验。结果表明,复合动力灾害是煤岩在应变能和气体内能作用下非线性瞬发性破坏的动态过程。其发生过程具有明显的阶段性,主要经历颗粒弹射、碎片弹射、局部煤体破坏、煤体抛出失稳和重新平衡状态,煤样破坏后形成明显弧形阶梯状煤体抛出坑。中间主应力在一定范围内有增强煤样强度的特性,试样强度随中间主应力的增加而逐渐增加,试样破坏后形成平行于中间主应力方向的主断裂面。钻孔卸压措施可在一定程度上改善煤岩力学性质,软化煤岩结构,降低煤岩强度,增强其塑性变形特性,使集聚的弹性能量缓慢释放,降低动力灾害发生的可能性。对比试验结果表明,卸压孔平行于中间主应力时煤样产生的塑性区范围更大,塑性程度更强,钻孔后的试样破坏后形成明显的阶梯式层裂结构,与未钻孔和其他钻孔布置方式相比,致灾程度弱化,无明显动力显现特征,卸压效果更好。卸压钻孔主要通过优化能量释放结构,促进煤岩渐进式损伤,最终煤岩趋于静态缓慢式破坏。针对现场具体工程条件,提出了根据实际地应力、地质条件等布置卸压钻孔方位的技术方案和可行的治理措施。 展开更多
关键词 真三轴应力 复合动力灾害 强度 钻孔卸压 含瓦斯煤体
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板状页岩单轴压缩实验及断裂力学分析 被引量:13
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作者 侯振坤 杨春和 +4 位作者 孙书伟 郭印同 王磊 徐峰 刘杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1251-1257,共7页
基于板状页岩的单轴压缩试验,研究了含共线闭合裂隙页岩的裂纹扩展规律,从断裂力学角度,解释了裂纹起裂顺序,推导了板状页岩的脆性断裂准则及抗压强度,给出了断裂韧性的求取方法,得到:含预制裂隙页岩的抗压强度劣化程度较弹性模量大;破... 基于板状页岩的单轴压缩试验,研究了含共线闭合裂隙页岩的裂纹扩展规律,从断裂力学角度,解释了裂纹起裂顺序,推导了板状页岩的脆性断裂准则及抗压强度,给出了断裂韧性的求取方法,得到:含预制裂隙页岩的抗压强度劣化程度较弹性模量大;破坏后宏观裂纹分为两类,一类为表面平整、光滑的拉裂纹,另一类为呈锯齿状、有明显压痕的压剪裂纹;预制裂隙内端比外端更容易起裂,起裂角范围为46°~86°;裂隙间距越小岩桥越容易搭接贯通;裂纹尖端起裂方向只和θ有关,和KⅡ无关;裂隙尖端的内端应力强度因子较大,更易起裂;共线双裂纹模型的优势裂纹角为β_m=0.5arctan f^(-1)。 展开更多
关键词 板状页岩 共线裂隙 单轴压缩 裂缝扩展 岩桥 断裂力学
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