渗流引起的隧道施工地质灾害分析与防治——以环山坪大跨度隧道为例

针对环山坪大跨度隧道穿越浅埋富水段及断层破碎带等不良地质段时出现的渗漏灾害,结合现场的新奥法施工的监控量测结果,分析复杂地质条件下地下水对隧道围岩体作用的力学机制,阐述施工过程中采取的防渗漏和及时加强支护措施,总结大跨度隧道施工过程的经验教训.对不良地质段隧道开挖灾害防治有一定的借鉴意义.     

直线电机驱动的活塞式压缩机样机研制

详细讨论了复合次极直线电机驱动的活塞式压缩机的工作原理、设计方案、结构组成及其可行性。研究表明 ,样机在性能上更加优越 ,结构上更加合理 ,具有传动效率高、活塞行程长、噪声低、结构简单、成本低等特点     

影响自激振荡脉冲射流性能的喷嘴结构参数研究

脉冲射流射孔增产技术可有效改善低渗气藏渗透率,提高产气量。自激振荡喷嘴作为射孔增产技术的核心装置,其结构参数直接决定射孔质量。为得到适用于此技术的最优喷嘴结构,根据流体力学、射流力学、边界层及大涡模拟计算理论,利用大涡模拟方法和PIV测试实验研究了不同后喷嘴和前喷嘴直径比、振荡腔长和前喷嘴直径比对脉冲射流的影响规律。将大涡模拟计算结果与PIV试验测试结果相结合,建立了适用于低渗气藏射孔增产的自激振荡喷嘴设计准则：前后喷嘴直径比（d₂/d₁）为1.2~1.3,腔径比（L/d₁）为2.3~3.3。所得结论可作为脉冲射流发生装置的结构设计和优化依据。     

空泡在水射流中初生和溃灭的数值计算

空化水射流是一种能量集中、适用性广的地下工程开采新技术,特别是在淹没条件下对石油钻井、煤矿开采致裂等具有潜在的优势.作者基于空泡云的实验数据,通过有限差分法求解Rayleigh-Plesset偏微分方程,对比了恒定步长与变步长的计算方法,得出当压力函数变化范围较大时,采用恒定步长难以使计算结果收敛,而采用变步长的算法,不仅能成功模拟空泡初生和溃灭的循环过程,还缩短了时间步长,优势是显而易见的.     

增压式脉冲水射流脉动特性可视化试验研究

脉冲水射流技术在硬岩破碎领域上具有较好的应用前景。为进一步提高脉冲水射流的破岩效率,提出了一种增压式脉冲水射流发生方法,以较小的输入压力下获取较高的脉冲压力。基于高速摄像技术及压力动态测试手段,搭建了增压式脉冲水射流外流场可视化测试系统,分别从射流压力、脉冲频率、形态及结构演变四个方面研究了增压式脉冲水射流的脉动特性。结果表明:增压式脉冲水射流是由低压连续射流段和高压脉冲射流段相互衔接而成的组合射流,射流压力大小随时间呈脉动性变化且脉动幅度可调,其脉冲射流段峰值压力随进油压力升高而增大,与增压腔初始压力无关;脉冲频率与进油压力呈幂函数增长关系,随增压腔初始压力增大最终趋于平稳;射流形态周期内演变过程具有明显的四个阶段:连续射流阶段、脉冲射流产生与发展阶段、脉冲射流稳定阶段、脉冲射流消散阶段,射流结构呈现多级脉动特征。研究结果为进一步研究和应用增压式脉冲水射流奠定基础。     

自由磨料射流轴心磨料速度模型及分析

为了研究自由磨料射流轴心磨料速度,以自由磨料射流轴心磨料为研究对象,利用自由磨料射流轴心流体速度方程及磨料运动方程,建立了自由磨料射流轴心磨料速度模型,并基于等分法和迭代算法的数值求解方法,求解了该速度模型,得出了自由磨料射流轴心磨料速度变化规律,最后利用PIV实验对该速度模型进行了验证。结果表明:(1)自由磨料射流轴心磨料速度随着磨料运动距离的增加先增大后减小;在初始段末端磨料速度未达到速度最大值,磨料速度最大值出现在基本段内。(2)自由磨料射流轴心磨料速度PIV实测值与理论值的变化趋势基本一致;实测值与理论值的平均百分比误差和标准偏差分别小于3%和2 m/s,吻合较好,验证了模型的正确性和准确性。     

蒸汽管网系统的瞬变分析与模拟

针对稳态流数学模型的局限性,提出了将瞬变流分析方法引入对蒸汽管网的分析与模拟。以瞬变流理论为基础,建立了用于蒸汽管网瞬变分析的索引编码系统,以数字形式描述了管网的几何形态和性质。结合蒸汽管道瞬变流方程及其特征线求解方法,建立了蒸汽管网节点的瞬变数学模型,得到了蒸汽管网运行的瞬变分析与模拟方法。瞬变分析与瞬变数学模拟反映了蒸汽管网的运行波动．对预测蒸汽管网运行波动和水击易发点、提高运行管理水平具有现实意义。     

空化水射流空泡云长度的试验研究

在不同泵压和淹没压力条件下针对不同类型的空化喷嘴,对空化水射流的空泡云长度进行了一系列实验研究。确定了不同围压下空泡云长度随围压的增加而缩短和不同泵压下空泡云长度随泵压的增加而增长的规律。空泡云的长度还与冲蚀深度有一定的关系,即空泡云长度等于靶距和冲蚀深度之和。另外对于不同类型的喷嘴,缩放型喷嘴产生的空泡云长度比收敛型喷嘴所产生的长。     

基于SPH-FEM耦合算法的磨料水射流破岩数值模拟

磨料水射流破岩是一个涉及诸多因素的非线性冲击动力学问题。针对磨料水射流破岩过程的复杂性以及有限元分析法在处理超大变形问题时存在的网格畸变问题,基于光滑粒子(SPH)耦合有限元(FEM)的方法模拟了磨料水射流破岩过程,并结合模拟结果分析了在磨料浓度30%不同速度磨料水射流作用下岩石的损伤范围。其中磨料水射流采用SPH算法模拟,并通过修改关键字文件实现水与磨料两种不同组分,岩石采用H-J-C累计损伤模型。研究表明:岩石冲蚀坑首先成漏斗状,随着冲蚀坑不断加深,最终形成"V"形剖面和圆形截面组成的"子弹"体;损伤值由冲蚀坑沿径向方向向外急剧减少,岩石的损伤半径与冲蚀坑半径随着射流速度减小而减小,两者之比在1.8-2.2之间。计算结果与相关文献基本吻合,为研究磨料水射流破岩提供一种研究的方法。     

自激振荡脉冲磨料水射流的研究

对自激振荡脉冲磨料水射流进行了大量的理论和实验研究 ,并与前混合磨料水射流进行了对比实验。结果表明 ,自激振荡脉冲磨料水射流具有很好的发展和应用前景。