微纳米孔隙内气体流动特性与LBM数值模拟研究

目的研究瓦斯气体在煤层中的流动特性对于揭示煤层瓦斯赋存机理和扩散运移特性具有重要意义。煤中微纳米级孔隙结构十分复杂,为研究煤层瓦斯气体在微纳米孔隙中的流动特性,方法以均质纳米多孔炭薄膜为测试对象,采用扫描电镜实验对其孔隙大小和孔隙率进行定性定量分析;利用纳米尺度气体流动特征实验装置开展微纳米孔隙的气体流动实验研究,通过对比分析传统达西渗流模型和适用于微尺度下气体流动模型,结果得到更为详细的微纳米孔隙内气体流动特性:纳米多孔炭薄膜的视渗透率随着进气口压力的升高而下降,二者呈负相关的线性变化规律;视渗透率随着努森数降低而降低,二者呈正相关的线性变化规律,表明气体在微纳米尺度下的流动不符合传统的达西定律,滑脱效应和气体扩散不可忽视。采用格子Boltzmann方法(lattice boltzmann method,LBM)模拟不同进气口压力下的气体流动,得到不同气体压力下出口的气体流量,与实验结果进行对比,LBM模拟的平均误差为8.25%,整体吻合性较好,表明LBM数值模拟可有效揭示气体在微纳米尺度下的流动特性。结论研究结果可为今后分析煤层中的瓦斯流动机制和流动规律提供理论借鉴。

气体性质和孔隙压力对煤体微裂隙扩展的影响

利用工业CT扫描系统,观测不同气体压力条件下煤体内部微裂隙萌生扩展特点,为揭示煤层瓦斯流动产出控制因素提供新的依据。结果表明:非吸附性气体作用下,随孔隙压力的升高,煤体内部微裂隙的萌生和扩展愈加明显,裂隙体积和裂隙面积百分比增长率随之逐渐减小,符合气体压力影响下的裂隙扩展方程,微裂隙扩展主要受控于应力集中效应和煤基质收缩效应。吸附性气体作用下,随吸附时间的延长,煤体内部微裂隙的萌生和扩展则越来越显著,直至扩展平衡;裂隙体积和裂隙面积百分比增长率随之逐渐变小,符合吸附时间影响下的裂隙扩展方程;裂隙扩展主要受应力集中效应、煤基质收缩效应、蚀损作用和劣化机制影响;吸附压力越大,煤体所需的吸附平衡时间愈长;微裂隙扩展平衡时间长于气体吸附平衡时间,裂隙扩展具有明显的滞后性。

煤层瓦斯多机制流固耦合模型与瓦斯抽采数值模拟分析

为了更好地揭示瓦斯抽采过程中松软低透气性煤层瓦斯运移的本质和规律,基于孔隙-裂隙双重介质的假设,建立了全面考虑有效应力、煤层瓦斯多机制流动、真实气体效应和迂曲度影响的煤层瓦斯多机制流固耦合模型。基于所建理论模型,以郑煤集团(河南)白坪煤业有限公司13181工作面为工程背景,利用COMSOL软件开展煤层瓦斯抽采数值模拟,全面分析了瓦斯压力随抽采时间的动态分布规律,结合现场实测结果验证了数值模拟有效抽采半径的准确性。系统开展了不考虑Klinkenberg效应、不考虑基质瓦斯扩散和不考虑煤层瓦斯多机制流动影响的瓦斯抽采数值模拟,对比分析了不同控制因素对煤层瓦斯运移的影响。研究结果表明:抽采结束后,煤层瓦斯压力以抽采钻孔为中心呈椭圆分布;煤层瓦斯压力和有效抽采半径的变化幅度随抽采时间逐渐减小,并趋于稳定;煤层瓦斯有效抽采半径的数值模拟结果与现场实测结果之间的平均误差为3.65%,验证了所建煤层瓦斯多机制流固耦合模型的有效性与合理性;与考虑煤层瓦斯多机制流动影响的模拟结果相比,不考虑Klinkenberg效应的有效抽采半径和渗透率偏小,而不考虑基质瓦斯扩散和瓦斯多机制流动的有效抽采半径和渗透率则明显偏大,表明Klinkenberg效应和基质瓦斯扩散对煤层瓦斯流动分别起促进和抑制之作用。

乡村振兴战略下新型职业农民培育体系优化路径研究

乡村振兴战略的实施离不开农业人才的支撑,新型职业农民是乡村振兴人才体系的重要组成部分,新型职业农民的培育是提升农民综合素质的关键。剖析了新型职业农民培育体系存在的培育政策不完善,全育体系尚未形成;培育模式和培育对象单一;培育内容与实际需求匹配度低的现实困境,系统提出优化路径,通过完善培育政策,优化培育体系;创新培育模式,科学选择培育对象;拓展培育内容,厚植“三农”情怀对当前的培育体系进行优化,以期为乡村振兴战略背景下的新型职业农民培育提供有益参考。

一种冗余机械臂的简化运动学求解方法

七自由度机械臂从结构上冗余一个自由度,是为躲避障碍物和奇异点而设置。但因其冗余自由度导致运动学求解难度增加,计算耗时长,直接影响后续运动及控制效率。本文基于一款轻型仿人七自由度机械臂,提出了一种求逆解的简化方法,基于机械臂的自运动特性,将几何方法与解析方法结合,此方法在传统的利用罗德里格斯变换的方法基础上简化了求解臂型角为零时求解θ_(1)、θ_(2)、θ_(3)的过程,有效的对此机械臂进行运动学求解。并通过MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对所求结果进行验证,所得结果正确快速,为之后的机械臂运动控制奠定了基础。

存在关节限位的冗余机械臂逆运动学研究

针对冗余机械臂求逆解时由于关节限位造成关节角度可能取到危险位置的问题,以七自由度冗余机械臂为研究对象,提出一种躲避关节限位的逆运动学求解智能算法。首先,在机械臂正运动学方程的基础上引入最佳柔顺性优化约束条件,构建优化目标函数;其次,引入人工势场法对灰狼优化算法狼群初始化位置进行改进,并且非线性化灰狼优化算法的收敛因子;最后,采用MATLAB软件进行求逆解仿真。仿真结果表明,改进灰狼优化算法可以有效减小机械臂求逆解时取得的关节角度与零角度的差值,相比传统灰狼优化算法,该差值之和平均减小了35.31%,而且改进灰狼优化算法具有较高求解精度和较强收敛性,可以满足实际工作中机械臂求逆解的使用要求。

我国沙皮犬的现状初步调查

沙皮犬是原产于我国广东省佛山市南海区大沥镇的世界名犬,但目前我国沙皮犬的现状不容乐观且正濒临灭绝。就沙皮犬在我国的现状和存在的问题进行了网上调查,并提出了改善我国沙皮犬现状的建议。

石墨烯基吸波材料的研究进展

理想的吸波材料应具有低反射衰减损耗值、宽衰减带、质量轻、成本低等特点。石墨烯具有独特的电子结构、低比重、大的比表面积、高的长径比及电导率,可望成为轻质高效的电磁吸波材料。首先介绍了石墨烯的电磁吸收性能及其吸收机理。在此基础上,介绍了具有代表性的石墨烯基纳米复合吸波材料的设计、合成方法及其电磁吸收性能和电磁能量衰减机制。最后指出石墨烯基电磁吸波材料的发展趋势为多组分化、多结构化以及阻抗匹配性能的优化。

无线人体健康监控系统设计

本设计以STM32F103单片机为主控制器,选用基于ADS1292的心电模块测量心电信号,温度传感器LMT70采集测量使用者的体表温度,重力加速度传感器测量记录运动步数和运动距离,MAX30102模块测量血氧,将采集到的数据通过IIC,SPI和串口通信传送给单片机,单片机对信号进行处理运算,通过无线模块传输到自制的移动终端,能够实时监测并清楚的显示心电图信号、体表温、运动和血氧信息。

大数据背景下新型职业农民技能教育培训模式与对策研究

0引言随着经济社会的不断发展,我国的城市和乡村建设都取得了显著进步,然而城乡差距仍然存在,且有拉大的趋势,农业、农村、农民发展的短板问题日益凸显。自党的十九大明确提出实施乡村振兴战略以来,我国农村面貌焕然一新,农民生活水平稳步提高,如在人均收入上,我国农村居民人均可支配收入在2019年达到了16020.7元,人均消费支出达到了13327.7元。

分级纳米材料的结构、制备及其应用

纳米材料因其独特的表面效应、体积效应和量子效应等特点,在化工、生物工程、医学和能源等领域有着广阔的应用。由简单的低维纳米结构作为主要的构建单元并按照特定的排列方式组装成规整有序的三维结构,即分级纳米结构,已经开展了许多的研究。本文综述了分级纳米结构的制备方法和微观结构,及其在污水处理、超级电容器、太阳能电池以及光催化等领域的应用。

白坪矿煤层瓦斯抽采技术优化试验研究

针对白坪矿主采煤层煤质松软、透气性差、煤厚变化大,瓦斯赋存不均匀,目前存在瓦斯抽采困难和瓦斯抽采效果不理想等问题,提出采用简易胶囊封孔、钻孔修复以及低负压抽采等优化技术措施,并在13031工作面开展现场试验,得到不同优化技术措施条件下的抽采浓度和流量,分析了瓦斯抽采效果。结果表明:简易胶囊封孔组较正常抽采组平均瓦斯浓度偏低,但抽采量减小不大;钻孔修复组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显提高;低负压抽采组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显的提高;但是,该抽采效果不一定是低负压的贡献,极有可能是钻孔修复的结果。

割缝数量影响下穿层瓦斯抽采钻孔注浆后裂隙扩展研究

为解决煤矿瓦斯抽采难题,提高瓦斯抽采钻孔封孔效果,探究瓦斯抽采钻孔注浆封孔后岩石注浆体受割缝影响的力学性质劣化及裂隙扩展规律,开展岩石注浆体的工业CT扫描及三轴压缩试验,全面分析割缝对岩石注浆体力学性质的劣化作用和岩石注浆体受载破坏后的裂隙扩展规律。研究结果表明:三轴应力条件下,岩石注浆体试样破坏后,二维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,并在割缝位置附近达到峰值,这表明钻孔割缝对岩石注浆体的裂隙扩展具有导向作用,且割缝数量为1时试样裂隙分布范围最小;试样在受载破坏后三维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,欧拉数则随割缝数量呈现出线性减小的趋势,这表明钻孔割缝会改善裂隙连通性,使得裂隙网络趋于复杂;同时,4种不同割缝数量的岩石注浆体试样的抗压强度随割缝数量的增加而减小,但其渗透率随割缝条数的增加而减小,综合考虑选取1~2条割缝较为合理,并经现场试验验证了割缝注浆封隔一体化技术的合理性。

SnSex薄膜中SnSe与SnSe2两相调控机理研究

本论文利用分子束外延技术在BaF2 (111)衬底上制备了SnSex薄膜,并利用拉曼光谱和X光电子能谱(XPS)对SnSex薄膜中SnSe、SnSe2两组分的调控机理进行了系统研究,研究结果表明当锡硒原子比率Sn/Se ≈ 1时,以250℃和300℃衬底温度制备的SnSex薄膜均存在SnSe和SnSe2两种组分,提高衬底温度将有利于薄膜中SnSe的形成,当衬底温度由250℃提高到300℃时,XPS中与SnSe、SnSe2相对应的Sn 3d5/2组分峰的强度比ISnSe/SnSe2由0.23提高到了0.54。进一步的研究结果表明,与提高衬底温度相比,通过增大生长过程中锡硒原子比率可更有效地提升薄膜中SnSe的比例,XPS数据显示当锡硒原子比率由Sn/Se ≈ 1提高到Sn/Se ≈ 1.02时,与SnSe、SnSe2相对应的Sn 3d5/2组分峰的强度比ISnSe/SnSe2由0.23提高到了2.38。本论文的研究将为今后纯SnSe相的可控制备提供理论依据。