多级脉冲超声波激励含水煤体瓦斯解吸特征的试验研究

为进一步明确多级脉冲超声波对含水煤体瓦斯解吸特征的影响,利用含瓦斯煤体超声波激励试验系统,分析了超声波持续激励不同饱水度煤体以及多级脉冲激励饱水煤体条件下,煤的孔隙结构及瓦斯解吸的变化规律,揭示出多级脉冲超声波激励含水煤体促解增流机制。结果表明:随超声波功率和煤体饱水度的增加,煤的平均孔径、比表面积和总孔容均增大;超声波功率为1 000 W时,与干燥煤体相比,煤的比表面积和总孔容增幅由煤体25%饱水度的4.369%、3.504%分别增加到100%饱水度的7.699%、8.992%;煤的瓦斯解吸量与时间呈Langmuir型关系,煤的瓦斯解吸量、解吸率均与超声波功率、煤体饱水度呈正相关性;与干燥煤体相比,煤的瓦斯解吸量增幅、解吸率增幅均随煤体饱水度增加呈线性增大趋势,超声波激励对饱水煤体的孔隙改造及瓦斯解吸影响效果最好。随超声波多级脉冲次数增加,饱水煤体的比表面积、总孔容以及瓦斯解吸量、解吸率均增大;与1 000 W超声波激励相比,煤的比表面积及总孔容增幅与多级脉冲次数呈正幂函数关系,煤的瓦斯解吸量及解吸率增幅由多级脉冲1次的2.745%、4.598%分别增加到3次的27.222%、11.106%,与多级脉冲次数呈正线性关系。多级脉冲超声波激励含水煤体产生的振动和空化复合效应,使煤基质发生疲劳损伤,强化了煤的孔隙改造效果,并加剧瓦斯分子动能,进而促进煤体瓦斯解吸,现场可通过研发多级脉冲超声波发射器结合水力化技术增透煤层抽采瓦斯。

超声波激励时长对煤体孔裂隙结构及渗透特性的影响

为探究超声波激励作用下不同激励时长对煤体损伤的特性,利用超声波激励试验系统、核磁共振成像系统、体视显微镜、煤岩芯渗透率自动测试系统等,分析不同超声波激励时长下煤体孔隙结构、表面裂隙及渗透特性的变化特征。结果表明:随着超声波激励时长不断增加,煤体微小孔、中孔、大孔的T 2谱峰面积变化率和总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率均呈线性增大关系;超声波激励煤体30~150 min,微小孔、中孔、大孔的T 2谱峰面积变化率分别由14.60%、52.50%、24.90%增大至61.30%、145.50%、235.70%;总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率分别由5.04%、47.27%、41.67%增大至24.93%、127.91%、208.33%。在不同超声波时长激励下,煤体渗透率变化率与总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率均符合线性增大关系;随着超声波激励时长增加,煤体孔隙、裂隙改造效果提升,渗透率得以提高。

超声波功率对煤体损伤特性及能量演化规律的试验研究

为研究超声波致裂对煤体力学损伤特性及能量演化规律的影响,利用电子万能压力试验机、声发射系统、对不同功率超声波致裂煤体进行单轴压缩试验,获得了不同功率超声波致裂煤体力学损伤参数,探究了声发射信号与不同功率致裂煤体损伤参量相互关系,采用盒子分形维数分析了煤体表面裂隙分形特征,阐明了超声波不同功率致裂煤体损伤劣化机制。试验结果表明,随着超声波致裂功率增大,煤体单轴抗压强度、弹性模量逐渐降低,煤体单轴抗压强度损伤参量、弹性模量损伤参量与致裂功率呈线性相关;单轴压缩过程中声发射振铃计数可分为平静期、上升期、波动期3个阶段,随着超声波功率增大,裂纹扩展孕育期时间越短,相对时长占比越小,裂纹扩展增长速率越大,对煤体强度的弱化效果逐渐增强,声发射信号突增现象明显,煤样终态破坏更加破碎,破坏特征随着致裂功率的增大煤体从弹脆性向延–塑性转化;煤体孔裂隙扩展贯通,煤体表面裂隙分形维数损伤参量与致裂功率呈线性正相关,分形维数损伤参量越大,表明煤体裂隙形态越复杂;基于声震参数分析了煤体损伤参量与声发射归一化参数的关系,具有较好拟合关系。以上结果表明,超声波致裂作用对煤体结构造成损伤,使煤层破坏变形,形成复杂的渗流网络,提高了煤层渗透率。

脉冲超声波激励对煤的孔隙全尺度改造效应

为深入研究脉冲超声波激励对煤体孔隙结构的改造效应,利用含瓦斯煤体超声波激励实验系统,开展超声波功率800和1 000 W持续、交互脉冲下煤的超声波激励实验,综合低压CO_(2)吸附、低温N_(2)吸附和高压压汞等实验,研究煤的大孔(>50 nm)、介孔(2~50 nm)、微孔(<2 nm)全孔径段的孔隙参数演化规律。实验结果表明:脉冲超声波对煤的孔隙具有扩孔效应,煤的孔容占比以微孔和大孔为主,介孔占比最小,煤中各孔径段比表面积大小为:微孔>介孔>大孔;与未超声、持续超声激励煤样相比,脉冲超声波激励煤的各孔径段孔容和比表面积均有所提高;随脉冲次数增加,煤的孔容增幅和比表面积增幅呈正线性增大,其中大孔的孔容和比表面积增幅较为显著。脉冲超声波激励煤样形成水锤压力阶段和滞止压力阶段的持续转换,增加了煤的孔隙结构损伤程度。研发脉冲超声波发射器结合水力化技术,可提高煤的孔隙发育程度,增加煤体渗透性,提高瓦斯抽采效率。

六西格玛在军用飞机发动机总装质量控制中的应用

国内某军用飞机主机厂C发动机装机后存在间隙尺寸超差、装机一次合格率低的问题,为了解决该问题,引入六西格玛质量管理模式的DMAIC方法对发动机装机流程进行研究。运用多元回归分析、机理分析等确定影响间隙尺寸的关键因子及其影响程度,采用线性拟合得出关键因子最优参数范围,并制定详细的控制计划。通过对控制图进行分析,发现改善后的间隙尺寸处于工序稳定状态,发动机装机一次合格率由改善前的65.2%提升至95%,表明基于六西格玛DMAIC方法的质量控制对减小生产流程变异,提高生产效率具有积极作用。

军机总装装配大纲质量风险等级评价模型研究

针对军机总装阶段质量风险识别与产品制造过程脱节、风险管控重点不明确等问题,结合总装以装配大纲为基础制造单元的特点,通过对过程失效模式及影响分析(PFMEA)评价体系的局限性进行优化,提出一种装配大纲质量风险等级评价模型,定义了风险等级系数RLC的计算方法,并给出风险评价要素的评价方法。应用结果表明,通过该模型识别的装配大纲质量风险等级与实际情况相一致,基于模型风险等级评价结果的质量管控使平均单机不合格数下降73.12%。所提模型的装配大纲质量风险等级评价是正确并有效的,可为实际应用提供指导。

液氮冻结含水煤体能量耗散动态变化规律的试验研究

为研究液氮冻结含水煤体过程能量动态变化规律,利用自主研发的液氮冻结煤体全过程声发射试验系统,分析了不同含水率煤体液氮冻结全过程的声发射能量耗散特征及变化规律。结果表明:液氮冻结煤体过程中声发射能量在时间域上,分为陡增期、波动期、平静期,能量一次、二次峰值均与含水率呈正线性关系,含水率5.96%煤体能量一次、二次峰值是干燥煤体的1.66、2.26倍;液氮冻结煤体累计能量与时间关系分为陡增、缓慢增长及稳定等3个阶段,累计能量与含水率呈正线性关系,含水率5.96%煤体是干燥煤体的2.88倍;不同含水率煤体幅值绝大部分集中在40~50 dB之间,占比为94.39%~99.11%,且随着煤体含水率的增加呈线性减小;液氮冻结煤体声发射振铃计数时间序列存在混沌分形特征,陡增阶段、缓慢增长阶段、稳定阶段的关联维数分别与含水率呈正指数、正线性、正线性相关,含水率5.96%煤体陡增阶段关联维数分别是缓慢增长阶段、稳定阶段的2.00、5.78倍;液氮冻结煤体产生裂隙类型以拉伸裂隙为主,其占比随含水率增加呈负指数减小,剪切裂隙占比随含水率增加呈正线性增大。煤体水分增加,增大了液氮冻结过程中水-冰相变产生的冻胀力,能量耗散增加,促使孔裂隙发育,可通过声发射能量反演。

黄登水电站水轮机转轮上冠泵板对顶盖取水的影响

针对不同上冠斜置泵板结构方案影响黄登水电站机组顶盖取水的问题,基于计算流体动力学(CFD)和工程流体力学的基本理论,以商用CFD分析软件为平台,从顶盖取水口压力、上冠轴向水推力和泵板能耗的角度,分析了辐射径向布置泵板及泵板逆转轮旋转方向斜置30°、45°三种方案7种工况下的上冠流道内部流动特性。结果表明,斜置45°的泵板结构能获得最大的取水压力且产生的上冠轴向水推力最小,斜置30°的泵板结构能耗最低,在顶盖取水系统设计中应根据水轮机运行工况范围特点选择不同的泵板结构。

基于Linux视频传输系统的设计与实现

给出了在Linux系统下实现视频采集、数据传输以及视频显示的实现方法。该方法利用ARM开发板内核中的V4L2协议来完成图片的采集过程,并通过Linux下Socket编程实现图片数据从采集端到显示窗口的传输,视频显示终端则是基于Linux下Qt开发的数据窗口部件来实现的。

一种适用于军用飞机总装的产品质量先期策划流程研究

在军用飞机总装阶段存在质量管控与业务流程脱节、质量先期策划不足导致的管控成本较高等问题,为解决这些问题,基于国际航空航天质量组织APQP应用指南,改进并提出适用于军用飞机总装阶段的APQP应用指南(MAFA-APQP),包括理论模型、核心内容以及关键要素等;以航空发动机安装为对象,验证军用飞机总装APQP在工艺流程优化与管理、风险识别及控制中的应用效果。结果表明:军用飞机总装APQP在预测和降低风险、减少工艺变化、提高军用飞机质量及交付效率等方面有积极作用。

类岩石材料力学特性参数多元线性回归模型

为探究多因素对类岩石材料力学特性的影响,采用正交设计方法,选取水泥含量、石膏含量、骨料粒径、冲击力、冲击次数作为影响因素,得到25组类岩石材料单轴压缩条件下抗压强度、弹性模量及容重的正交试验结果。应用方差分析获得各因素的敏感性,并运用SPSS(Statistical Package for the Social Science)对试验结果进行多元线性回归分析,研究显著因素对类岩石材料力学特性的影响规律。研究结果表明:类岩石材料抗压强度受水泥含量、石膏含量、骨料粒径、冲击力的影响显著,且随着水泥含量、石膏含量和冲击力的增加而增大,随粒径增大而减小;弹性模量受水泥含量、石膏含量、骨料粒径的影响显著,且与水泥含量、冲击力呈正线性关系,与粒径大小呈负线性关系;容重受冲击力的影响显著,并随之增加而增大。针对多因素不同水平的正交试验结果应用多元线性回归分析可以建立类岩石材料力学特性的回归方程模型,能够在一定范围内预测类岩石材料的抗压强度、弹性模量及容重,为进一步定量化开展物理模型试验奠定了基础。

高瓦斯综采工作面定向钻孔代替尾巷抽采瓦斯技术

针对高瓦斯综采工作面U型通风条件下上隅角瓦斯超限问题,分析了定向钻孔代替尾巷抽采卸压瓦斯的必要性及可行性,阐述了卸压瓦斯抽采原理;利用物理相似模拟及理论分析,分析了采动覆岩裂隙演化规律,确定了定向钻孔参数,并进行现场工程应用。结果表明:随着工作面推进,试验工作面采动覆岩形成不规则冒落带、规则冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,其中规则冒落带高度为17.9 m(采高的4.48倍),裂隙带高度为60.36 m(采高的15.09倍);定向钻孔与回风巷平距为8~20 m,与煤层顶板垂距平均18.5 m;利用定向钻机施工钻孔偏移量较小,定位准确,瓦斯抽采纯量平均6.37 m^3/min,占瓦斯涌出量的8.59%,实现了定向钻孔代替尾巷治理瓦斯效果,保证了工作面安全回采。

深部开采卸压瓦斯精准抽采体系构建及实践

为推进瓦斯治理水平高质量发展,以国内外研究进展为基础,建立了煤层瓦斯含量测定、瓦斯涌出量预测、瓦斯储运区辨识圈定、抽采方法确定、抽采参数设计、抽采工程施工、计量监测评价及调控的采动卸压瓦斯抽采全环节,从“精确度”“准确度”“精细度”对卸压瓦斯“精准抽采”内涵进行了阐释。以深部开采卸压瓦斯抽采关键问题为核心,主要内容为基石,重点技术为依托,手段与方法为途径,工程实践为验证,构建了多层级精准抽采体系框架。通过总结现有瓦斯涌出量预测的常用方法,得出瓦斯涌出量预测的一般箱体模型;以理论推导、试验模拟和现场反演3个方面研究为基础,提出了卸压瓦斯高效抽采区域精准辨识方法和流程;根据不同设计依据建立了卸压瓦斯精准抽采工程精准施工设计流程;以抽采数据动态感知、抽采效果评价及管网优化、抽采系统决策与调节为主要研究内容,提出了卸压瓦斯抽采精准调控的3个研究课题和研究思路;探讨了卸压瓦斯精准抽采云平台的架构,并应用卸压瓦斯精准抽采体系在山西典型高瓦斯突出矿井进行了现场工程实践。该研究完善了深部矿井卸压瓦斯治理的整体框架,为后续研究及现场应用提供了借鉴。

军机总装过程质量门控制体系构建及应用

针对军机总装脉动式多站位生产模式下容易造成站位间质量风险传递的问题,在传统的质量门管理模式的基础上,将质量门与站位制节拍化生产模式相结合,提出一种适用于军机总装的质量门控制体系。主机厂C的应用结果表明,通过该体系使得大部分质量问题在整机移交前归零,平均单机不合格数下降幅度超60%。得出结论:所提质量门控制体系对于避免质量隐患流转,促进军机生产质量链整体提升有积极作用,可为实际应用提供指导。

类煤岩材料煤岩组合体力学及能量特征的煤厚效应分析

采用DYD-10电子万能试验机和PCI-8型声发射信号采集系统,对不同煤厚(11.11%,20.00%,33.33%,50.00%,62.50%)的试件开展了单轴载荷作用下变形破坏全过程的力学及能量特性实验。结果表明:随煤厚占比增加,试件压裂形态从拉伸破坏,经过拉伸剪切复合型破坏,逐步变为剪切破坏;试件抗压强度逐渐减小,压密阶段占比逐渐延长、弹性阶段占比逐渐缩短;随着载荷不断增大,声发射能量和振铃计数均出现与应力应变曲线相匹配的阶段性变化,单轴压缩破裂时AE峰值能量随煤厚占比增大而减小,平均减小率为13.32%;根据能量理论,试件全应力应变过程中弹性能、耗散能分别在弹、塑性阶段有明显增加,随煤厚占比增加,试件储能极限和耗散能转化率逐渐降低,能够有效表征煤层采动覆岩裂隙演化及煤层受载破坏时的剧烈程度。

脉冲超声对煤的孔隙结构及瓦斯解吸特性影响的实验研究

为探究脉冲超声对煤体孔隙结构及瓦斯解吸特性的影响,利用全自动压汞仪和自主研发的脉冲超声激励煤吸附解吸瓦斯实验系统,分析不同脉冲次数超声激励前后煤体孔容、比表面积及瓦斯解吸量变化,研究脉冲超声激励对煤体孔隙结构特征及瓦斯解吸的影响。实验结果表明:随着脉冲超声次数增加,中大孔孔隙连通程度明显增大,微小孔孔隙连通程度无显著变化,仍以半封闭孔和封闭孔为主;各孔径段孔容和比表面积均有所增加,其中中大孔孔容与微小孔比表面积增加最为显著;脉冲超声激励后的煤体具有明显分形特征,且分形维数随脉冲次数的增加呈下降趋势;脉冲次数增加,煤体瓦斯解吸量增多,解吸速率加快,且最大解吸量、最大解吸速率与脉冲次数均呈线性正相关关系。实验表明脉冲超声使煤体原生孔隙得到有效改善,孔隙之间相互连通,促进了瓦斯解吸。

煤岩瓦斯固气耦合相似材料瓦斯吸附特性研究

为研究“固-气”耦合物理相似模拟试验中模拟煤层材料的瓦斯吸附问题,根据孔隙特征及吸附特征选择活性氧化铝、硅胶、硅藻土、高岭土、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛作为吸附材料以及屯堡矿煤样为对比材料,采用WY-98A瓦斯吸附常数测定仪对以上材料开展瓦斯吸附量及吸附常数a,b值试验。试验结果表明,高岭土、硅藻土呈现先平缓后陡峭的等温线,不符合Langmuir单分子层吸附模型,不能作为吸附材料;活性氧化铝和硅胶与屯堡矿煤样的吸附量增量变化趋势相似并且屯堡矿煤样与其吸附量比值在0.6~2之间且比值变化趋于常数,因此吸附过程变化规律与屯堡矿煤样较为相似;且吸附常数a值较大,有作为吸附材料的可能性;3种分子筛吸附量增量变化趋势呈“W型”,分别在0.9,0.6,0.4 mL/g左右波动;屯堡矿煤样与其吸附量比值变化较大且不稳定,吸附过程变化规律与屯堡矿煤样相似度较低;吸附常数a值较小,不适合作为吸附材料;各种试验材料吸附常数b值均存在较大差异且都小于屯堡矿煤样。研究结果为“固-气”耦合物理相似模拟试验中具有瓦斯吸附性材料的选择及开展“固-气”耦合物理相似模拟试验提供了一定的实验基础。

面向飞机总装环节的质量数据模型研究与系统构建

针对飞机装配过程中的质量数据离散、体系化不高、可视化程度不高、利用率低等问题,探索飞机装配过程质量管控模式,构建质量管理系统,形成总装质量知识库;研究质量数据模型,依托质量问题热力图,直观展示生产现场的质量问题,构建飞机体检模型,多维度分析并深度挖掘质量数据,可为飞机生产企业管理人员提供决策依据,有效预防现场质量问题的发生。

军机狭窄空间管路装配套筒扳手设计与应用

针对普通扳手在军机狭窄空间管路装配时易导致周边件损伤的问题,通过研究军机狭窄空间典型特征,设计制作了一种新型的套筒扳手。采用有限元方法对扳手结构强度、刚度、应力等进行了模拟分析,实现了扳手结构与狭窄空间的适配设计。该套筒扳手有效提高了狭窄空间管路装配效率及质量,为航空复杂装配制造领域扳手设计提供了参考。

松软煤层水力割缝与柔性封堵气墙隅角瓦斯治理关键技术参数及应用

为保证松软煤层安全开采,以天池煤矿为背景,通过采前预抽和高效封堵上隅角协同治理本煤层瓦斯超限.瓦斯防治参数细化能有效改善松软煤层水力割缝增透效果差,隅角封堵效率低等问题.对此,通过现场试验及数值模拟,分析不同割缝时间、水压下瓦斯抽采量及出煤量等参数,得出适用于松软煤层瓦斯防治技术工艺指标.结果表明:不同割缝水压总出煤量增幅呈下降趋势,随着割缝水压上升,总出煤量增幅减小趋于稳定.水力割缝钻孔平均瓦斯抽采浓度为常规钻孔的5.94~9.40倍,预抽孔初始抽采浓度大于30%.结合材料性能及现场实际,设计研发快速封堵气墙并应用于现场,封堵后上隅角最大瓦斯浓度降幅32.93%.