破碎采场跨度数值模拟优化研究及工程应用

为保障破碎矿体采场稳定，减少矿石损失和贫化，实现安全高效开采，以某铁矿破碎采场为背景，利用FLAC3D分析不同宽度采场的稳定性，确定合理的采场结构参数。通过计算和分析不同宽度的矿房在开采过程中顶板和侧帮的应力、位移和塑性破坏区变化特征，得出不同结构参数采场的稳定情况。结果表明，当采场宽度超过14 m时，顶板的应力和位移都较大，采场的稳定性变差；随着采场宽度的增大，侧帮的应力和位移变化范围逐渐减小，有利于采场的稳定；当采场宽度大于12 m时，两帮容易发生剪切滑移破坏，采场的稳定性变差。因此，建议采场宽度选择为10～12 m。工程实践表明，优化选择的采场结构参数合理。     

超细尾砂料浆流变参数预测及管输温度分布特征

为探究初始料浆温度变化对超细尾砂料浆流变参数的影响及管道内料浆温度分布特征，开展了超细尾砂料浆流变试验，进行了料浆流动传热仿真试验，推导了流变参数预测模型及管输温度分布计算模型。结果表明：料浆温度与超细尾砂料浆屈服应力、塑性黏度均遵循Exponential Decay 2拟合模型；不同料浆初始温度下管径与管道内料浆温度符合Asym2sig拟合模型，将其模型参数与管径进行深度拟合分析，利用管径表示拟合模型中的变化参量，实现了变量的统一；超细尾砂料浆流动时摩擦生热高于水化产热，依据传热学理论，超细尾砂料浆经管道内摩擦产热传热、水化产热传热以及与外界环境交换传热后达到动态平衡；基于流变参数预测模型及管道内温度分布模型，可在已知管径、料浆初始温度条件下预测管道内料浆屈服应力和塑性黏度。     

面向云计算环境的CFD数据可视化分析服务

针对目前CFD(Computational Fluid Dynamics)软件数据可视化分析所需计算量大且操作不灵活的问题，面向CFD数据可视化分析需求，实现了一个CFD数据可视化分析服务原型软件。在该原型软件中，研究了自适应客户端的服务自适应QoS(Quality of Service)优化技术，降低不同客户端计算环境对服务质量的影响；研究设计了基于消息中间件的服务集成接口，提高了服务使用的灵活性。面向云计算环境的CFD数据可视化分析服务发挥了云端服务器的性能优势，应用了“云+端”的开发新模式，具备灵活性和可扩展性。     

基于服务架构的OpenFOAM求解客户端设计

针对OpenFOAM解算软件缺乏GUI功能用户交互体验性差问题，研究设计了一个OpenFOAM求解客户端软件。设计了基于服务的“云+端”计算架构，设计开发了一个OpenFOAM求解器服务，GUI客户端远程调用访问求解器服务，并集成可视化服务实现了数据可视化分析功能，实现了云端协同的求解计算功能；研究设计了基于界面模板的动态GUI界面生成方法，实现了客户端软件界面用户自定义配置功能。该软件支持基于服务的功能扩展集成，支持用户界面自定义、求解器用户设置界面自定义功能，用户界面友好，可扩展性强。通过实际的算例进行解算，验证表明了客户端软件能够通过远程调用云端求解服务、可视化服务实现完整的求解计算流程。     

煤矿井下大块煤破碎装置

大采高工作面大块落煤往往比较严重，如果对于落下的大块煤不能及时破碎处理，会在刮板输送机机头处、转载机入煤口等部位堆积甚至堵死运输通道，导致停机等现场事故，需要人工处理停机事故，耗费大量的时间和人力物力，并制约煤矿安全高效生产。因此有必要对煤矿井下大块煤破碎装置进行研究。     

航发叶片砂碟磨削接触特性及材料去除机理

航空发动机叶片型面曲率复杂变化、薄壁结构加工刚性弱，使其精密磨削接触状态多变、磨具轨迹规划困难，引起加工表面质量一致性差。为实现叶片磨削工艺优化，基于叶片磨削工艺特点分析，开展叶片砂碟磨削工艺接触特性及材料去除机理研究，利用降维法建立砂碟磨削材料去除率理论模型，通过砂碟磨削接触特性以及材料去除过程仿真研究，揭示了砂碟磨削不同工艺参数对叶片法向接触压力分布、等效法向接触压力、接触面积、接触轮变形及材料去除深度的影响规律，结合砂碟磨削工艺试验，对仿真结果进行验证。研究结果表明，砂碟磨削接触倾角与法向接触压力、接触面积呈负相关，与接触轮最大变形量呈正相关，接触倾角从10°增大到30°，本质使磨具更加锋利，材料去除深度峰值增大约59.78%，有效磨削区域显著降低；随着磨削深度从0.1 mm增大至0.3 mm，法向接触压力、接触面积及接触轮最大变形量均增大，有效磨削区域显著增大，材料去除深度峰值增大1.57倍，达到0.188mm；接触倾角与磨削深度是影响砂碟磨削材料去除的主要因素，对获得高质量表面并实现磨削工艺控制具有重要的作用。     

基于单调系统理论的光伏并网系统暂态电压稳定性分析

随着新能源机组大量并网，现代电力系统电压稳定问题日益突出，亟需有效的电压稳定分析方法。基于单调系统理论，对光伏并网的电力系统电压稳定性进行了分析。通过模块化求导方法，证明了电力系统暂态电势子系统的雅可比矩阵符号特性满足互联单调系统条件，进而基于互联单调系统小增益定理对电力系统暂态电势子系统进行稳定性分析，并采用增益函数雅可比矩阵谱半径作为系统平衡点渐近稳定性的判据。借助特殊矩阵论，量化分析了部分电网参数对增益函数雅可比矩阵谱半径的影响，以此作为变流器控制参数设置的理论依据。在10机39节点系统中对上述结论进行了验证。仿真算例结果表明运行在单位功率因数下的跟网型变流器会增加谱半径对同步发电机参数的灵敏度，并导致系统鲁棒性变差；构网型变流器的无功功率-电压下垂系数的增加和出口电抗的减小能够增强系统的电压稳定性。     

层理角度影响下油页岩优势冲击破碎角度研究

油页岩包含大量层理结构,层理角度的变化会造成破碎形式与破碎粒度的较大差异。为明确层理角度影响下油页岩破碎形式与粒度特征,确定油页岩优势破碎角度,开展油页岩破碎筛分、含油率测定、电镜扫描分析和数值模拟研究。研究结果表明:3～1 mm粒径范围的油页岩颗粒含油率高,是油页岩颗粒破碎的优势粒径范围。油页岩破碎形式受层理结构影响,不同层理角度下,其破碎形式可以分为5种,即穿层劈裂破坏、穿层剪切破坏、劈裂穿层破坏、剪切破坏和劈裂型的剪切张拉破坏。70°、80°和90°层理角度下,破碎后油页岩的粒度较小,优势粒径颗粒含量均达到40%以上。其中80°层理角度优势粒径颗粒含量最高,90°层理角度油页岩颗粒均匀性更好。可以认为油页岩的优势冲击破碎角度为80°～90°。油页岩破碎后的粒度分布函数本质上是对其破碎颗粒分形分布的描述,在此基础上以Weibull分布函数模型对其破碎粒度进行定量描述,结果较为准确。     

基于全特征值轨迹多项式逼近的双馈风机并网宽频振荡分析

高比例新能源接入下的电力系统振荡呈现宽频特性，其阻尼和振荡频率受系统参数影响显著。为避免运行参数变化和控制器参数设置不当造成系统失稳，亟须量化系统振荡模态与参数之间的关系并分析其背后隐藏的机理。文中提出了基于多项式逼近的全特征值轨迹计算方法，通过一系列多项式基函数的线性组合来准确描述系统所有特征值与多个参数之间复杂的隐式函数关系，得到特征值变化轨迹的显式表达式。针对双馈风机并网系统进行了详细电磁暂态建模，以单机无穷大系统和风火打捆外送系统为例，验证了所提方法的准确性，并利用特征值轨迹显式表达式分析了线路串补度、转子侧控制器比例和积分系数等重要参数对双馈风机并网系统次同步振荡、低频振荡等关键模态的影响。     

胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制研究

为探究胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制，将龄期3,7,14,21 d的充填体施加4种不同程度的静载损伤，养护28 d后开展单轴压缩试验、超声波测试、电镜微观结构扫描，从宏–细–微三个尺度探讨充填体早期损伤对后期力学性能影响机制。结果表明：损伤对龄期3和7 d充填体后期抗压强度影响较小，在一定压损条件下充填体后期抗压强度上升，对龄期14和21 d充填体后期抗压强度均产生弱化作用，对各个龄期充填体后期弹性变形能力起到强化作用；基于波速变化建立损伤程度与充填体力学特性之间的定量关系，发现损伤龄期3和7 d充填体存在损伤阈值和修复阈值；随着损伤程度的增大，充填体内部结构由数量较多的细小裂隙逐渐扩大为单一裂隙，裂隙断面处的连接物质主要为水化产物C-S-H网状凝胶；龄期3和7 d充填体内部存在大量未完全水化的水泥颗粒，养护后期产生的凝胶产物足以填充大部分损伤裂隙，故损伤对其后期抗压强度影响较小，而龄期14和21 d充填体未完全水化的水泥颗粒减少，后期产生的凝胶产物不足以填充损伤裂隙，内部结构颗粒之间联系较差，故损伤对其后期抗压强度弱化作用显著。研究结果可为矿山充填体工作提供指导意义。