钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构。通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验。试验结果表明,在作业速度为5~10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7%,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7%,重播指数为1.6%,漏播指数为2.8%。提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,能够满足大豆-玉米高速精量密植播种要求。

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

双吸泵交错叶轮内流诱导噪声

为研究叶轮交错布置对双吸泵内流噪声的影响,根据叶片夹角设计了4组叶轮交错方案.在设计工况下,采用标准k-ε湍流模型对双吸泵内部流动进行了非定常数值模拟,基于数值模拟结果提取偶极子声源,应用直接声学边界元法计算了双吸泵内声场,分析了不同叶轮交错方案对泵能量性能、压力脉动和内流噪声等的影响规律.研究结果表明:叶轮交错布置能够提高双吸泵能量性能,扬程和效率最高分别提升3.0%和5.7%;随着交错角度增大,压力脉动峰峰值逐渐减小,最大降幅达79.6%;当交错角为叶轮夹角的1/2时,蜗壳内流场压力脉动、偶极子声源流动噪声和声压频响曲线的主频均从1倍叶频变为2倍叶频,且主频处幅值明显降低;随着交错角增大,吸水室、叶轮和蜗壳表面高声压区范围逐渐减小,表面声压最大值和声压频响曲线逐渐降低,最大降幅分别为9.9%和18.7%.研究结果可为双吸泵优化设计和减振降噪提供一定的理论参考.

天鲲号绞吸挖泥船挖岩作业配套船舶技术研究

随着全球经济增长和疏浚业的扩大,大型绞吸挖泥船已成为这一领域的关键装备。文章专注于提升超大型绞吸挖泥船“天鲲号”的效能。通过分析该船在挖岩工程中的挑战,引入了“挖-运分离”的高效物流策略。为实现这一目标,建议开发一艘专门与天鲲号配套使用的开体式耙吸挖泥船。文章详细讨论了开体式耙吸挖泥船在主尺度和舱容、快速靠泊、泥舱结构和强度、疏浚系统和船舶布局等方面与天鲲号的匹配问题。提出了一个新颖的开体式耙吸挖泥船方案,能够完全满足配合天鲲号挖岩装驳和运输的需求,实现“挖-运分离”物流策略;能够开展后期扫浅挖泥作业,减少天鲲号的占用期,从而显著提升整体经济效益。

双吸泵静腔室数值优化与试验分析

【目标】探究影响双吸离心泵效率的主要因素及关键参数,优化设计吸水室以提高水力性能。【方法】基于水力损失最小原则,对吸水室与蜗壳内部流道形状进行设计,研究过流断面面积演变规律。采用CFD数值计算方法对优化前后的泵内流特征及性能特性进行对比分析,并利用实体模型试验验证优化方案的实际性能。【结果】改良设计的工况点效率比原型设计提升3.36%;在0.7QBEP(设计工况)至1.2QBEP范围内,整泵效率相较改进前模型均有所提高。其中,蜗壳水力损失降低明显,除1.3 QBEP损失下降6.18%以外,其余工况下蜗壳水力损失降低幅度均超过20%。对于吸水室,大于0.98 QBEP流量工况时,改进后模型吸水室损失低于改进前模型。【结论】吸水室、蜗壳内部流道的优化设计,明显改善了吸水室内部的不稳定流动,消除了叶轮出口附近的流动旋涡,显著降低水力损失,有效提升双吸泵的水力效率。

国产一次性电子输尿管软镜联合负压吸引鞘治疗单侧重复肾重复输尿管畸形合并上尿路结石的疗效分析

目的:探讨国产一次性电子输尿管软镜联合负压吸引鞘治疗单侧重复肾重复输尿管畸形合并上尿路结石的有效性及安全性。方法:回顾性分析2018年5月至2023年9月武汉大学人民医院泌尿外科收治的17例单侧重复肾重复输尿管畸形合并上尿路结石的患者资料,该17例患者均采用输尿管软镜联合负压吸引鞘治疗上尿路结石。分析其结石分布、结石大小、手术时间、术中术后并发症、术后住院时间、结石清除率等,并随访患者的术后情况。结果:所有17例患者手术顺利,手术时间27~65 min,平均(43.4±6.7)min,术中术后均未出现输尿管撕裂、穿孔、感染性休克等严重并发症。术后1~3个月复查腹部平片(kidney ureter bladder,KUB)或泌尿系计算机断层扫描(computed tomography,CT),15例患者结石清除,结石清除率15/17(88.24%)。二期手术患者2例,二期手术结石清除率100%。结论:国产一次性电子输尿管软镜联合负压吸引鞘治疗单侧重复肾重复输尿管畸形合并上尿路结石,结石清除率高,手术并发症少,具有良好的有效性及安全性。

正负压气吸式精量排种器设计与试验

为了更好地适配非圆小籽粒种子的播种,解决机械式排种器易伤种,对种子尺寸适应性差的问题,设计了1种正负压气吸式精量排种器。根据农艺要求对排种器整体进行了设计;同时以小麦为研究对象,通过单因素试验,分析了吸种负压、排种器转速以及投种高度3个因素对排种器性能的影响;通过响应面试验,得到了较优的参数组合:吸种负压为-3.5 kPa,排种器转速为19 r/min,投种高度为180 mm;对最优参数下精量排种器进行台架试验,结果表明,合格率为80.62%,重播率为9.22%,漏播率为10.16%。符合JB/T—10293—2013《单粒(精密)播种机技术条件》的要求。

基于改进溶质吸力方程的含盐土毛细水迁移规律研究

在特殊土地区,毛细水和盐的共同作用极易导致冻胀、盐胀等路基病害。含盐量较高的土壤中,溶质吸力作为重要驱动因素影响毛细水上升。在分析现有溶质吸力计算不足的基础上,提出适用于含有单价离子电解质溶液的溶质吸力系数确定方法,并验证其精度和适用性;基于毛细孔径分布模型理论,提出能体现盐分作用的毛细最大上升高度预测方法并验证其适宜性。研究结果表明,针对含NaCl和Na_(2)SO_(4)土壤的溶质吸力计算公式相较于经典公式具有更高的准确性,NaCl和Na_(2)SO_(4)的存在对基质吸力会产生影响,吸力曲线随着盐含量的增加有增大的趋势,其对溶质吸力的影响更大;该预测方法能够较好体现盐分在毛细上升高度的贡献。

消痔灵灌注联合负压抽吸治疗腋臭的效果

目的观察并比较单一负压抽吸术与负压抽吸联合消痔灵灌注治疗腋臭的临床疗效及并发症发生情况,探讨联合治疗对腋臭患者异味程度和生活质量的影响。方法选取收治的81例首次治疗腋臭的患者,随机分为负压抽吸组(39例)与联合治疗组(42例)。抽吸组给予单一负压抽吸术治疗,联合治疗组给予负压抽吸联合消痔灵灌注治疗。比较2种治疗方法的临床疗效及并发症发生情况。结果术后随访3~6个月,负压抽吸组的伤口愈合时间长于联合治疗组(P<0.05);负压抽吸组的总有效率(84.62%)低于联合治疗组(100.00%),P<0.05;负压抽吸组的并发症总发生率(26.92%)高于联合治疗组(13.10%),P<0.05;负压抽吸组患者的生活质量评分显著低于联合治疗组(P<0.05)。结论消痔灵灌注联合负压抽吸对于腋臭的治疗效果优于单一负压抽吸治疗,且能显著降低并发症的发生,减轻腋臭患者的异味程度,改善其生活质量。

可控负压吸引下输尿管软镜钬激光碎石术治疗肾结石合并尿路感染的疗效分析

目的 分析肾结石且伴有尿路感染患者应用可控负压吸引下输尿管软镜钬激光碎石术治疗的临床效果。方法 80例肾结石合并尿路感染患者,将样本经随机法分为实验组和对照组,每组40例。对照组患者接受常压输尿管软镜钬激光碎石术治疗,实验组患者接受可控负压吸引下输尿管软镜钬激光碎石术治疗。比较两组患者术后住院时间、术后血尿时间、手术时间、术后结石清除率及术后感染发生情况。结果 实验组患者的术后住院时间(2.55±1.45)d、术后血尿时间(1.13±0.56)d、手术时间(42.30±4.24)min明显短于对照组的(4.00±2.35)d、(2.20±0.65)d、(63.03±6.33)min(P<0.05)。实验组患者的术后感染发生率为12.5%(5/40),相比于对照组的40.0%(16/40)低(P<0.05),手术更安全、可靠。实验组患者的术后结石清除率97.5%(39/40)显著高于对照组的82.5%(33/40)(P<0.05),术后残石率更低。结论 可控负压吸引下输尿管软镜钬激光碎石术应用于肾结石合并尿路感染治疗中,能够有效缩短住院时间及手术时间,提高术后结石清除率,降低患者术后发热发生率,安全有效。

降雨入渗对防军隧道浅埋小净距段围岩稳定性的影响

为控制降雨入渗对浅埋小净距隧道围岩稳定性的影响,以义东高速公路防军隧道为依托,基于流固耦合理论和水土特征曲线,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立浅埋小净距隧道数值模型,对雨季施工时的土体孔隙水压力、围岩变形特征和边仰坡安全系数展开分析。结果表明:随着降雨入渗的持续,围岩及边仰坡土体基质吸力逐渐减小,其土体抗剪强度也随之降低,稳定性变差。经过7 d累积降雨,孔隙水压力增大趋势逐渐放缓,围岩变形达到最大值,工况1的拱顶沉降增大了21.48%,且边仰坡安全系数小于1,处于失稳状态。洞口段采取加固和排水措施来控制围岩的稳定性,边仰坡的安全系数较加固前提升了17.27%,取得了良好的效果,保证了隧道后期的安全施工。

颗粒组成和基质吸力对残积土抗剪强度的影响

花岗岩残积土遇水后基质吸力丧失,强度显著劣化,会引起崩岗、塌陷等地质灾害和工程问题。受风化程度影响,残积土的颗粒组成在垂直方向上存在差异。为研究颗粒组成和基质吸力对非饱和花岗岩残积土力学性质的影响,对5种不同颗粒组成的残积土进行土水特征曲线测试和不同饱和度下的直剪试验。采用粒组质量分形维数D表征残积土颗粒组成,D随土壤细粒含量的增加而增大。试验结果表明:残积土土水特征曲线受颗粒组成影响;VG模型参数与分形维数D存在良好的线性关系;颗粒组成和基质吸力影响土颗粒的接触方式,进而影响残积土的抗剪强度;残积土的表观内摩擦角φ和表观内聚力c随基质吸力ψ的增大先增大,当基质吸力ψ达到约200 kPa后φ逐渐稳定而c有所减小;残积土的抗剪强度参数可以使用含有分形维数D和基质吸力ψ的经验公式进行预测。研究成果可以为花岗岩残积土分布地区工程设计中的力学强度参数选取提供参考。

双吸离心泵吸水室隔舌位置对空化性能影响分析

双吸离心泵吸水室隔舌位置的不同,影响了叶轮进口的速度及压力分布,对泵空化性能具有重要影响。以一台单级双吸离心泵为研究对象,采用数值模拟的方法研究分析隔舌位置分别位于与水平方向呈45°(原模型),90°,135°及-45°四种吸水室内部流动变化对空化性能的影响。结果表明:采用隔舌位于90°和135°的吸水室,吸水室出口附近低压区明显增大,出口与转速方向相反的圆周分速度范围逐渐增大,在叶轮进口水力损失逐渐增大,临界空化数逐渐上升,泵空化性能降低。采用隔舌位于-45°的吸水室,吸水室出口附近低压区明显减少,出口不再存在与转速方向相反的圆周分速度,在叶轮进口水力损失减小,小流量及额定工况下虽然临界空化数变化不大,但在空化各个阶段叶轮内空泡率及空化区域均有所降低,在大流量工况下临界空化数下降较为明显。综合比较之下隔舌-45°吸水室,具有较好的空化性能。为吸水室的设计提供一定参考。

吸痰管路原位保护装置的设计与临床应用

目的自行制作T型接头连接悬挂式冲洗消毒液和负压吸引装置形成吸痰管路原位保护装置,并观察临床应用效果。方法采用便利抽样法,选取2021年1月-2023年12月我院医嘱开具吸痰护理的患者120例,按随机数字表法分为对照组和观察组,各60例。对照组采用接口常规保护吸痰管路装置,观察组采用接口原位保护吸痰管路装置。观察两组接口保护管理缺陷率、接口24h细菌污染率、患者痰液病原菌检出率及下呼吸道医院感染发生率。结果观察组接口保护管理缺陷率、接口24h细菌污染率低于对照组(P<0.05);两组痰液病原菌检出率及下呼吸道医院感染发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论通过T型接头连接悬挂冲洗消毒装置和负压吸引装置而成的整套吸痰管路可达到接口原位保护、冲洗、消毒与吸痰的灵活调控,为患者床旁处于非吸痰状态时的吸痰管路装置其连接吸痰管接口的理想保护方式,可应用于临床。

非饱和土基坑抗隆起稳定性研究

鉴于基坑周围土体常处于非饱和状态以及挡墙位移多发生绕墙底RB模式转动,首先采用非饱和土双应力状态变量理论推导墙底条形基础单侧滑动的承载力与RB位移模式下墙-土整体下滑时的竖向抗滑力,继而基于极限平衡法提出均布/线性吸力下非饱和土基坑抗隆起安全系数的求解过程,最后对比文献理论解答进行基坑工程实例应用与验证和挡墙位移模式探讨。研究表明:本文基坑抗隆起安全系数能反映土体非饱和特性与挡墙RB位移模式,可自然退化为饱和土结果,并得到文献地基承载力模式解答和极限上限法解答的合理性验证;挡墙RB位移模式下的竖向抗滑力小于静止状态下的,对应的基坑抗隆起安全系数亦然;非饱和土基坑若按忽略非饱和强度特性的饱和土基坑简化计算,得到的基坑抗隆起安全系数偏于保守。

考虑基质吸力影响的非饱和路堤三维稳定性上限分析

采用极限上限分析定理构建了路堤失稳的三维旋转破坏机构,继而根据Bishop非饱和土抗剪强度理论,考虑非饱路堤内部基质吸力的空间分布及其随地下水位的变化,建立了路堤破坏土体外力功率与内部能量耗散功率的能量守恒方程,并利用遗传算法编写了非饱和路堤最小上限解的高效搜索算法。通过将非饱和土路堤基底破坏模式退化为边坡破坏模式,并与现有非饱和土边坡稳定性计算结果对比,验证了所提上限解的正确性和遗传搜寻算法的准确性。进一步地,对路堤三维稳定性的关键影响因素展开了系统分析,研究了路堤填土孔径分布、基质吸力、进气值倒数、路堤倾角以及有效内摩擦角等因素对路堤三维稳定性的影响规律。研究表明,非饱和土质路堤的稳定性不仅取决于路堤填土性质,而且依赖于影响土体吸力大小与分布的填土孔径参数和进气值等因素。地下水位升降引起的基质吸力变化对路堤稳定性存在显著影响。研究结果为路堤稳定性精细化分析提供了重要的理论依据。

长春地区非饱和粉质黏土的土-水特征试验研究

土-水特征曲线(SWCC)是反映非饱和土工程特性的重要表现形式。为研究长春地区非饱和土的土-水特征曲线变化,以长春地区广泛分布的粉质黏土作为研究对象,采用GEO-Experts压力板仪和GDS非饱和土三轴仪对不同初始含水率的土体进行土-水特征曲线的测量分析。结果表明:不同设备所测得的结果基本一致,土体的进气值均在基质吸力25 kPa左右时达到。土体的体积含水率均随基质吸力的增加而减小,土-水特征曲线均在基质吸力为125 kPa时出现明显拐点。同一含水率土样,GEO-Experts压力板仪的排水体积比GDS非饱和土三轴仪多,压力板仪所对应的体积含水率相对较低。

光伏低压直流断路器电磁脱扣器静态特性分析

对于光伏发电系统的保护,低压直流断路器具有举足轻重的地位。文章对光伏低压直流断路器电磁脱扣器的静态特性进行了分析,在有限元分析软件ANSYS中建立了电磁脱扣器的三维模型,并进行加载、求解,从而得到了不同电流、不同气隙下动铁心所受电磁吸力大小的二维静态特性曲线图。之后对有限元分析软件ANSYS进行了二次开发,得到了动铁心所受电磁吸力在不同结构参数下的变化曲线并给出了相应的解释,同时根据结构参数变化对初始位置电磁吸力的影响为各参数提出了相应的公差建议。

抽吸孔排列对喷气涡流纺喷嘴流场影响的数值模拟

为探究抽吸孔排列参数对负压抽吸式喷气涡流纺包芯纱成纱过程与质量的影响规律,建立喷嘴气流场的计算流体动力学模型,对抽吸孔周向列数与抽吸孔轴向间距对气流流动特性的影响进行数值模拟研究,并与纺纱试验结果进行对比分析。结果表明:成纱过程中落纤量的大小受锭子中引纱通道入口端面处气流轴向速度和径向速度的方向和大小影响显著,落纤量随该处气流轴向和径向速度值的增大而降低;成纱断裂强度受锭子入口附近抽吸孔中气流径向速度大小的影响较大,成纱断裂强度随径向速度的增大而提高。抽吸孔周向列数为3列和4列时落纤量均低于2列时,但抽吸孔周向列数为2列时成纱断裂强度最高;当抽吸孔轴向间距从1 mm增加至2 mm时,落纤量与成纱断裂强度均明显增加。抽吸孔排列参数对包芯纱成纱过程落纤量与成纱断裂强度影响的数值模拟结果与前期纺纱试验结果较为一致,为揭示参数对喷气涡流纺成纱过程与质量的影响机制提供了可行的方法。