低透煤层瓦斯超前排放钻孔布置方式优化研究

目的为有效解决低透气性煤层瓦斯突出问题,有效消除阵列布孔方式带来的瓦斯排放盲区以及对角圆相切布孔方式造成的钻孔数量增加、重复排放等问题。方法通过理论分析,在超前排放钻孔有效排放半径一定的情况下提出阵列菱形法优化超前排放孔的布置方式(R为有效排放半径,煤层走向排放孔的间距为√3R),其钻孔数量约为对角圆相切法的3/4,重复排放面积减少至11%,减少了对角圆相切布孔方式的重复排放面积,减少了钻孔的数量。结果运用COMSOL Multiphysics对阵列菱形法布孔方式进行数值模拟运算,结果表明,阵列菱形法布孔方式排放20 d后,钻孔有效排放半径内整体瓦斯压力低于0.5 MPa,排放100 d后瓦斯压力低于0.30 MPa,卸压效果优于对角圆相切布孔方式的。将阵列法和对角圆相切法两种布孔方式排放100 d时钻孔周围的瓦斯压力分布情况与阵列菱形法布孔方式排放20 d时的分布情况交叉对比,发现阵列菱形法布孔方式卸压速率更快,卸压范围更广。结论提出阵列菱形法设计钻孔布孔方式,并运用COMSOL Multiphysics对3种钻孔布孔方式的卸压情况进行数值模拟运算,对比发现,阵列菱形法钻孔布孔方式比阵列法和对角圆相切法布孔方式更具优势,且在相同时间内卸压速率更快、卸压范围更广,对低透煤层预防瓦斯突出具有重要的意义。

两条轴线平行布置的泄洪洞出口联合消能工布置形式研究

针对芝瑞抽水蓄能电站下水库两条轴线平行布置的泄洪排沙洞,原设计方案出口联合消能工存在消能效果差的问题,通过选用单体正态水工模型,基于水力相似准则进行水工模型试验,对出口联合消能工的布置形式进行研究。试验实测数据表明,最终推荐方案可有效提高消能效率、改善水流流态、优化设计方案,并达到了减少工程投资的目的,有效地解决了轴线平行布置的泄洪洞出口联合消能问题。

基于SLP与NSGA-Ⅱ的装配式建筑施工现场临时设施布置多目标优化研究

装配式建筑在现代建筑领域中越来越受关注,有效的临时设施布局对于提高装配效率和降低安全风险至关重要。针对装配式建筑临时设施布局问题,提出了一种基于改进的NSGA-Ⅱ算法的多目标优化方法。首先建立以塔式起重机吊装时间、塔式起重机水平吊装路径长度及与密切程度相关的安全风险的多目标优化数学模型,再采用以SLP法与随机法结合生成初始种群的改进NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。结果表明,所提出的方法能有效减少塔式起重机的吊装时间、缩小吊装范围,并降低与密切程度相关的安全风险。

双目标优化与生成对抗网络结合的框架结构阻尼器布置方案智能设计方法

为实现框架结构的阻尼器智能化布置,结合减震设计原理和智能算法,采用双目标优化算法和生成对抗网络算法分别进行阻尼器竖向和水平智能布置研究,并将该方法应用到两个框架结构减震设计工程案例中。在框架结构减震设计中,采用双目标优化算法进行阻尼器竖向布置,并与逐层逼近法、工程师设计和非减震设计进行对比,结果表明,采用该优化算法得到的阻尼器竖向布置方案能有效降低层间位移角和楼层加速度,提高结构的抗震性能。在确定各楼层的阻尼器数量后,利用训练好的生成对抗网络生成模型,可快速、自动地选择和确定各楼层阻尼器的平面安装位置,生成的平面布置与工程师设计的平面布置在相似性差异度综合评价指标上小于临界值0.1,说明两者相似度较高,且有利于提高原结构的抗扭能力。将双目标优化算法与生成对抗网络相结合,不仅能满足框架结构的减震性能目标,而且可实现阻尼器布置方案的智能设计,提升减震工程设计效率。

近距离特厚煤层回采巷道合理布置优化研究

针对近距离煤层开采后遗留煤柱下位特厚煤层回采巷道布置的技术难题,以开滦集团唐山矿为研究对象,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等研究手段,对上位煤层采动后的底板破坏深度、残留煤柱底板应力分布及下位煤层巷道顶板非均布载荷下易被破坏的原因进行了研究。研究表明:上位煤层开采引起的支承应力导致的最大破坏深度为31.5 m,对下位煤层回采巷道布置产生影响;煤柱底板的垂直应力分布具有明显的非均布性,下位煤层回采巷道更易达到抗拉极限而产生变形破坏。同时对比了下位煤层四种巷道布置方式下的主应力分布特征,优选出内错式和平移式布置方式。进一步,通过巷道的应力改变量Δσ和位移改变量ΔD评估回采巷道顶板受应力及变形的不均衡程度,结合数值模拟计算和现场工业性试验数据印证,得出9~#煤层工作面回采巷道最佳内错距离为37.5 m,为特厚煤层回采巷道布置提供了借鉴依据。

非最终灭菌疫苗制剂车间布置设计探究

本文以第十届全国大学生制药工程设计竞赛题目——“7000万只新冠疫苗制剂车间工艺设计”为例,针对非最终灭菌疫苗制剂生产车间布置设计进行探讨,分析非最终灭菌疫苗制剂车间布置设计的关键因素。在GMP和医药工业洁净厂房设计标准等规范的基础上完成了新冠疫苗车间布置设计,并对人物流路线、洁净区压差以及消防逃生的设置进行了说明,希望为今后疫苗生产车间布置和生产过程的环境控制提供参考。

复杂载荷下的核管路支架智能布置

当前,核电管路支架布置通过人工试算反复迭代来实现,存在劳动强度大、设计周期长、成本高等缺点。借助管路有限元力学分析,提出一种基于粒子群-遗传混合算法的三维空间核电管路支架智能布置方法。布置示例表明,所提方法可在管路的三维全局空间内自动布置不同功能的多个支架,在满足《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》设计规范的同时减小了工作量。

光伏发电用华式箱式变电站不同布置方案对比分析

【目的】在落实“碳达峰、碳中和”目标任务的大背景下,光伏发电的市场前景广阔。光伏发电用的升压华式箱式变电站,根据油浸式变压器高低压端子位置的不同,设计两种不同结构形式的布置方案,分别为品字形布置和L形布置。不同厂家设计的布置方案不同,为了确定最优的布置方案,有必要对这两种布置方案进行分析。【方法】针对华式箱式变电站的两种布置方式,使用Creo4.0软件1:1详细绘制出两种方案的三维模型,分别从布置方案、重量成本、铜排成本、外形成本、起吊方式、运输方案等方面进行详细的对比分析。【结果】根据不同维度的对比分析,确定新能源光伏华式箱式变电站品字形布置在外形成本、起吊方式和运输方案等方面有优势,L形在铜排成本方面有优势。【结论】综合来讲,采用品字形布置方案可以有效地降低光伏华式箱式变电站的成本。

近距离煤层联采巷道交错布置及支护技术研究

为解决近距离煤层联合开采时采出率低、安全性差等问题,探究巷道交错布置方式及下煤层巷道支护技术在近距离煤层联合开采中的应用,以山西晋保煤矿12#、13#煤层地质条件为研究背景,采用理论分析与FLAC3D数值模拟的研究方法,研究了巷道采用交错布置时下煤层巷道的围岩变形与矿压变化,得到巷道交错式布置时上下煤层巷道的水平错距应大于7.98 m。通过数值模拟分析矿方原始支护方案与新支护方案下煤层巷道顶板的垂直位移变化规律,确定对下煤层巷道进行锚网索联合支护的分区支护方案。结合现场实测结果表明:下煤层巷道围岩变形处于可控范围内,交错式巷道布置方式以及巷道分区支护方案较为合理,能够保证工作面的安全生产,可以为类似地质条件下近距离煤层的开挖提供借鉴。

不同布置形式钢横梁门式墩对比研究

以一座新建铁路上跨既有铁路钢横梁门式墩为背景,建立有限元模型,从受力和经济方面对正交布置、斜交布置两种形式钢横梁门式墩进行分析。结果表明:采用斜交布置虽然能够减小钢横梁跨度,但是需要增加横梁宽度来满足相关规范的构造要求;斜交布置的钢横梁截面强度较大,安全储备高,但是纵向及横向刚度较低;斜交布置钢横梁框架墩的每延米费用高,正交布置的综合概算高。门式墩布置形式选型中应结合新建线路与既有线路的交角大小、场地情况等,选择合理的布置形式,在满足结构安全的前提下达到经济效益最大化。

大型施工场地动态布置方法研究——以公共交通为导向的开发(TOD)项目的实践

以公共交通为导向的开发(TOD)项目围绕大型交通基础设施进行建筑群开发建设,其中处于复杂环境的超大面积地下室深基坑工程,通常会在施工过程中面临工期紧张、成本管控严格、场地受限等严峻挑战。为避免施工场地布置动态变化时凭主观经验产生的弊端,提出了一种结合施工过程动态改进场地布置的设计方法。将该方法用于杭州市某大型站城综合体项目的地下施工过程,促使形成高通量、高效率、低占用的优良施工过程。

组合桥面板切应力分布规律及横向剪力钉布置

根据组合桥面板截面的切应力、剪力流分布规律,在混凝土板和钢顶板完全连接的条件下,理论推导出混凝土板和钢顶板的剪力流承担比例,证明组合桥面板层间纵向剪力小于采用组合梁公式得到的计算值.层间完全连接和通过弹簧单元模拟剪力钉离散连接开展的有限元计算均支持这一观点,验证了组合桥面板截面的竖向剪力主要由腹板承担的观点的正确性.探究横向上剪力钉的布置方式.结果表明,组合桥面板应沿横向全宽布置剪力钉,在腹板两侧进行加密,腹板正上方不宜布设剪力钉.

认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法研究

物联网数据传输过程中,中继传感节点能量不足或者能量消耗过多将导致部分节点失效,降低物联网的使用寿命。为解决这一问题,提出认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法。根据中继节点结构特征、有向加权图,建立数据传输功耗的数学模型;以最小功耗布置为目的,制定数据流向、通信容量、数据最大传输次数的约束条件,阻止中继节点逆向传输,使节点满足通信容量范围的同时,避免出现逐条传输数据的事件;引入贪婪算法布置中继传感节点,实现中继传感节点最小功耗布置。仿真结果表明,所提方法的中继传感节点布置最大功耗为17.58 J;在传感节点分布密度为370个/m^(3)时,中继节点布置数量为126个;在11.9 s内即可完成150个中继节点的布置。

纯电动汽车前舱电驱动总成布置架构分析

电驱动总成是纯电动汽车的核心部件,其位置的确定是整车前舱布置的关键,关系到整车性能、前舱架构策略及平台拓展能力。文章旨在建立一种纯电动汽车前舱布置架构,分析了纯电动汽车前舱布置空间特点,围绕前舱关键部件电驱动总成位置,研究了前舱电驱动总成布置过程中关键尺寸因子的影响关系,并总结得出了纯电动汽车前舱电驱动总成的布置方法及周边子系统的布置原则。

制氢厂房氢泄漏激光检测光路布置优化研究

氢气扩散能力强、燃烧速度快、可燃范围广的特点使其泄漏易发生爆炸事故。对比基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的激光传感器布置方式,以降低对氢泄漏的检测时间,获得最佳光路布置间距和角度。利用数值模拟研究了氢气在制氢厂房内的泄漏逸散规律,通过光学仿真确定了激光传感器的最短布置距离,分析了相邻光路间距及光路投影角度两种因素对氢泄漏检测的影响,得到了检测时间短、经济成本相对较低的布置方式。结果表明:相邻光路间距为0.4 m、光路与地面夹角为45°时,检测氢气泄漏时间优于其他方式并且所需激光传感器数量最少。

基于修正Loganathan公式的非水平布置双线平行盾构隧道施工引起土体位移计算方法

[目的]为研究双线平行盾构隧道非水平布置方式下,由施工引起的周围土体位移规律,提出一种基于修正Loganathan公式的土体位移计算方法。[方法]介绍了Loganathan公式及相关假设;考虑盾构隧道开挖扰动引起的地层损失、土体卸荷回弹和土体损失率沿掘进路径变化的综合影响,修正Loganathan公式并建立单线盾构隧道周围土体位移解;建立双线平行盾构隧道非水平布置方式下,由施工引起的土体位移计算方法;通过实际工程的现场监测和数值模拟结果,验证所提计算方法的工程适用性。[结果及结论]所提计算方法能够考虑隧道轴心连线与水平面夹角、双线隧道半径、隧道轴心间距、双线隧道埋深等双线隧道布置因素,以及隧道盾构施工扰动造成的地层损失、土体卸荷回弹和土体损失率沿掘进路径变化等施工因素对土体位移的影响。地面沉降及土体水平位移的理论计算结果同现场监测结果和数值模拟结果之间的平均误差分别为5.6%、0.6%和5.5%、5.3%,均满足工程经验规定的20%的精度要求,说明所提计算方法能够有效解决双线平行盾构隧道非水平布置方式下施工引起的土体位移计算问题,具有良好的工程适用性。

三角形布置圆柱体群绕流特性与流动机理研究

基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩涡、单漩涡体向双漩涡过渡、不规则的双漩涡、规则的双漩涡、双漩涡向三漩涡过渡、不规则的三漩涡和规则的三漩涡模式,在α=30°时流场下游涡街更加规则,尾流模式转变更快。三圆柱所受的时均流体力系数受间隙流流速影响较大,各来流角度下随间距比(除小间距比外)的变化趋势基本一致,尾流模式转变会导致三圆柱群的流体力系数均方根值发生显著变化,在Kd≥3.5后上游圆柱流体力系数均方根值有较大起伏。除α=0°工况外,在Kd≥2.5后中游圆柱的涡脱落频率受α和Kd影响较小,数值相对稳定。

LNG码头系缆墩平面布置

球罐型LNG船在全球LNG船舶中占比达到22%。其中,5个球罐的LNG船因其管汇位置与OCIMF规定存在很大差异,导致船舶不得不偏心靠泊,因此在对称码头布置情况下的系缆效果较差。通过实例分析对比,研究代表船型在对称和不对称码头布置情况下的系缆情况,得出非对称的平面布置能更好地适应球罐型LNG船的系缆;非对称布置码头在兼顾非球罐型LNG船系缆的前提下,提高了球罐型LNG船的系缆效果,提升了整个码头的靠泊兼容性。

近距离煤层底板应力分布规律及巷道布置研究

为探究上煤层遗留煤柱对底板的应力影响及下煤层回采巷道的合理布置,以唐山沟煤矿为研究对象,运用理论分析和数值模拟等方法并综合多种影响因素构建了上煤层遗留煤柱与铰接岩块的协同承载结构模型和底板应力传递计算模型,对上煤层遗留煤柱下底板应力及影响因素展开研究。结果表明:上煤层遗留煤柱对底板的应力影响以垂直应力为主,影响程度随底板深度的增加而降低;遗留煤柱下底板应力增高区呈椭球形,对底板应力增高区的影响因素展开分析,得到了不同因素对应力增高区范围影响的量化关系,其中煤柱峰值应力对底板应力增高区分布起决定性作用;根据底板应力分布特征并结合理论计算及数值模拟结果,确定唐山沟煤矿8煤遗留煤柱与11^(-1)煤回采巷道合理错距值应为20~25 m。该研究揭示了上煤层遗留煤柱下底板应力传递机理,明确了底板应力增高区的分布及影响因素,并得到了巷道-煤柱合理错距值的确定方法,可为下煤层回采巷道的合理布置提供理论依据。

三亚南山港公共科考码头总平面布置

三亚南山港公共科考码头是国内首座公共科考码头,也是公共科考母港码头,需满足多种科考船舶和保障船舶靠泊、中转换装、物资补给、科考实验及维修保养功能,同时兼顾货物装卸等功能,码头总平面布置是工程设计的重点与难点。本文针对公共科考码头的特点,进行三亚南山港公共科考码头工程总平面布置思路及布置方案论述,得出科考码头岸线利用与布置、水域平面布置、陆域平面布置及滑道与船台布置要点,充分体现先进、高效、节能、环保、经济且可持续发展的设计理念,旨在为类似工程提供参考。