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Prediction of medium-to-coal ratio effect in a dense medium cyclone by using both traditional and coarse-grained CFD-DEM models

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Particuology 2022年第9期20卷 44-56页

作者： Zhaoyang Li Kaiwei Chu zongqing zhou Yixiong Feng Aimin Wang School of Mechanical Engineering Zhejiang UniversityHangzhou 310027China School of Qilu Transportation Shandong UniversityJinan 250002China Shandong Iron and Steel Group Co. Ltd.Jinan 250101China State Key Lab Fluid Power&Mechatron Syst Zhejiang UniversityHangzhou 310027China4.Hengda Fuji Elevator Co.Ltd.Huzhou 313009China JITRI Institute for Process Modelling and Optimization Suzhou 215123China

Dense medium cyclone(DMC)is the working horse in coal *** practice,it is usually operated under constant pressure and the operational conditions(mainly medium-to-coal(M:C)ratio and oper-ational pressure)need to be adjusted according to coal washability data(mainly coal particle size and density distributions).Nonetheless,until now it is still not well understood how the M:C ratio would affect the performance of DMCs especially under the practical *** this work,the effect of M:C ratio is for the first time numerically studied under conditions similar to plant operation by using both tra-ditional and coarse-grained(CG)combined approach of computational fluid dynamics(CFD)and discrete element method(DEM),called as traditional CFD-DEM and CG CFD-DEM,in which the flow of coal par-ticles is modelled by DEM or CG DEM which applies Newton's laws of motion to individual particles and that of medium flow by the conventional CFD which solves the local-averaged Navier-Stokes equations,allowing consideration of particle-fluid mutual interaction and particle-particle ***,impulse and momentum connection law is used to achieve energy conservation between traditional CFD-DEM and CG *** is found that under constant pressure,the M:C ratio affects DMC perfor-mance *** specific effect depends on coal washability or coal *** extremely low M:C ratio,the phenomenon that high-quality coal product is misplaced to reject is successfully repro-duced,which has been observed in plants in Australian coal industry and called as"low-density tail".Moreover,strategies are proposed to mitigate the"low-density tail"phenomenon based on the model.

关键词： Dense medium cyclone Medium-to-coal ratio Discrete element method Computational fluid dynamics Low-density coal tail

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A coarse-grained bonded particle model for large-scale rock simulation

Rock Mechanics Bulletin

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Rock Mechanics Bulletin 2024年第4期3卷 58-69页

作者： Chengshun Shang Liping Li Kaiwei Chu zongqing zhou Guillermo Casas Wenfeng Tu Yuxue Chen Shangqu Sun School of Qilu Transportation Shandong University250061JinanChina International Center for Numerical Methods in Engineering(CIMNE) 08034BarcelonaSpain Universitat Politecnica de Catalunya(UPC) 08034BarcelonaSpain Geotechnical and Structural Engineering Research Center Shandong University250061JinanChina College of Civil Engineering and Architecture Shandong University of Science And Technology266590QingdaoChina

For solving the computationally intensive problem encountered by the discrete element method(DEM)in simulating large-scale engineering problems,it is essential to establish a numerical model that can effectively simulate large-scale *** this study,the coarse-graining effect of a linear-Mindlin with bonding model was studied in the unconfined compression strength(UCS)and Brazilian tensile strength(BTS)*** found that the main reason for the coarse-graining effect of the BTS tests is that the type I fracture toughness is positively correlated with the size of the *** on the results analysis and fracture mechanics,the coarse-grained(CG)modeling theory was combined with a bonded particle model(BPM)for the first time and a coarse-grained bonded particle model(CG-BPM)was developed,which can be effectively used to model the tensile strength of large-scale rocks with different particle *** excavation damage zone(EDZ)in an underground research laboratory(URL)was selected as an application case,which shows that the coarse-grained bonding model presented in this paper is more accurate and reliable than the traditional one in large-scale rock simulation,at least in the scenario where tensile failure is dominant.

关键词： Numerical simulation Discrete element method(DEM) Coarse-grained bonded particle model(CGBPM) Large-scale rock

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岩体质量等级分类预测方法及其工程应用

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第4期48卷 1049-1056页

作者：周宗青李术才李利平石少帅山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

为准确地预测前方岩体质量,提出基于隧道地震波勘探系统和可拓理论的岩体质量等级分类预测方法。通过对数百例典型地震波探测数据的系统收集与归类分析,遴选出隧道地震波勘探系统可有效识别的、可表征岩体质量等级的物理力学参数作为分... 详细信息

为准确地预测前方岩体质量,提出基于隧道地震波勘探系统和可拓理论的岩体质量等级分类预测方法。通过对数百例典型地震波探测数据的系统收集与归类分析,遴选出隧道地震波勘探系统可有效识别的、可表征岩体质量等级的物理力学参数作为分类预测指标,并根据隧道地震波场响应特征,提出岩体质量分类预测指标体系的分级标准,建立隧道岩体质量等级分类预测的物元可拓模型。通过TSP探测技术获取预测指标取值,对其进行无量纲化处理,并利用简单关联函数法确定预测指标的权重。研究结果表明:岩体质量分类预测结果与属性识别模型、GA_SVM评价结果及现场情况具有较好的一致性,验证了该方法的可行性和准确性,提供了一种可应用于施工阶段的岩体质量等级预测方法。

关键词：隧道地震波勘探岩体质量分类预测物元可拓模型

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基于近场动力学与有限体积法耦合的裂隙岩体渗流模拟

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第9期50卷 1251-1263页

作者：李卓徽周宗青高成路张道生白松松浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 陆军勤务学院军事设施系重庆401311

考虑在不降低求解精度的情况下有效地减少计算量,基于有效应力原理提出了一种有限体积法与近场动力学耦合的方法来模拟饱和孔隙裂隙介质中水力裂缝扩展问题。首先,通过多孔介质渗流模拟算例验证了所提方法的有效性;其次,通过几个数值算... 详细信息

考虑在不降低求解精度的情况下有效地减少计算量,基于有效应力原理提出了一种有限体积法与近场动力学耦合的方法来模拟饱和孔隙裂隙介质中水力裂缝扩展问题。首先,通过多孔介质渗流模拟算例验证了所提方法的有效性;其次,通过几个数值算例进一步验证了该方法在流体驱动下模拟饱和裂隙孔隙介质中裂纹扩展的能力和主要特点;最后,通过对5个工况的模拟,展现了围压差对水力压裂裂缝扩展具有诱导作用的现象。同时,将该耦合方法的数值模拟结果与其他数值、解析结果或试验结果相对比,进一步说明所提出的耦合方法能够有效模拟岩石流固耦合的力学扩展破裂过程。

关键词：流固耦合近场动力学有限体积法裂隙岩体

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围岩超前优化分级的属性识别模型及其工程应用

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第4期44卷 1611-1619页

作者：周宗青李术才李利平路为石少帅山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 交通运输部公路科学研究院北京100088

为有效进行隧道围岩超前优化分级,提出基于属性数学理论和隧道地震波勘探系统的围岩超前优化分级方法。选取隧道地震波勘探系统可有效识别的物理力学参数作为属性评价指标,并结合围岩工程地质分类和RMR系统分类方法,确定围岩等级与各评... 详细信息

为有效进行隧道围岩超前优化分级,提出基于属性数学理论和隧道地震波勘探系统的围岩超前优化分级方法。选取隧道地震波勘探系统可有效识别的物理力学参数作为属性评价指标,并结合围岩工程地质分类和RMR系统分类方法,确定围岩等级与各评价指标之间的对应关系;通过构建单指标属性测度函数,计算得到单指标属性测度及样本综合属性测度;应用置信度准则对隧道样本的围岩等级进行属性识别,从而建立围岩优化分级的属性识别模型。在工程实例分析研究中,评价结果与模糊综合评价法以及GA-SVM法的评价结果具有较好的一致性,从而验证属性识别模型评价结果的合理性及可靠性。

关键词：属性测度分析属性识别模型隧道地震波勘探围岩优化分级工程应用

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岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势

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力学学报 2017年第1期49卷 22-30页

作者：李术才王康李利平周宗青石少帅柳尚山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室济南250061

岩溶隧道突水灾害具有"强突发、高水压、大流量、多类型"等显著特点,其灾变演化过程复杂、动力失稳规律尚不清楚.本文系统提出了不同类型突水灾害的发生条件、判据及安全厚度分析方法,剖析了近期研究进展及发展趋势.首先,给出了隧道突... 详细信息

岩溶隧道突水灾害具有"强突发、高水压、大流量、多类型"等显著特点,其灾变演化过程复杂、动力失稳规律尚不清楚.本文系统提出了不同类型突水灾害的发生条件、判据及安全厚度分析方法,剖析了近期研究进展及发展趋势.首先,给出了隧道突水灾害的概念、类型及构成三要素,从系统论角度分析了隧道突水的灾变过程;其次,总结了隧道突水灾害致灾机理、力学模型、失稳判据和最小安全厚度等方面的近期研究成果;最后,从构成三要素角度分析了隧道突水致灾机理方面的现状与问题,并提出了今后的发展趋势与方向,主要有:(1)灾害源固液气三相置换机制与释能模式,(2)突水通道多相物质迁移与流态演化规律,(3)隔水阻泥结构动力灾变演化机理,(4)突水通道破裂形成过程的模拟分析方法等.

关键词：岩溶隧道突水突泥力学机理发展趋势

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电力高压开关柜绝缘故障的分析

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电子测试 2018年第22期29卷 79-80页

作者：周宗庆国网浙江瑞安市供电有限责任公司浙江温州325200

文章主要针对电力高压开关柜绝缘故障的发生原因进行具体研究。结合运行环境、设备运行以及检修水平等原因进行具体分析。在分析原因的基础之上,根据实践经验,提出关于加强电力高压开关绝缘性能的相关措施,旨在夯实电力高压开关柜绝缘水... 详细信息

文章主要针对电力高压开关柜绝缘故障的发生原因进行具体研究。结合运行环境、设备运行以及检修水平等原因进行具体分析。在分析原因的基础之上,根据实践经验,提出关于加强电力高压开关绝缘性能的相关措施,旨在夯实电力高压开关柜绝缘水平,规避以往绝缘故障问题,确保电力设备运行安全、合理。

关键词：电力高压开关柜绝缘性能绝缘故障绝缘子

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岩溶隧道突水风险评价理论与方法及工程应用

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岩石力学与工程学报 2013年第9期32卷 1858-1867页

作者：李术才周宗青李利平石少帅许振浩山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

考虑地下工程地质条件的复杂性和风险本身的不确定性,以属性数学理论为基础,提出一种可实现定量评价的属性区间评价理论与方法,其核心在于风险指标的取值是一个区间,并提出适用于该理论的综合属性测度分析和属性识别分析方法,结合工程... 详细信息

考虑地下工程地质条件的复杂性和风险本身的不确定性,以属性数学理论为基础,提出一种可实现定量评价的属性区间评价理论与方法,其核心在于风险指标的取值是一个区间,并提出适用于该理论的综合属性测度分析和属性识别分析方法,结合工程实例给出属性识别分析方法的采用原则。选取岩溶突涌水灾害的7个主要影响因素,构成突水风险评价的指标体系,建立相应的风险评价模型,并采用综合赋权法进行突水风险指标的权重分析。针对某一隧道段落的突涌水风险,采用建立的评价模型进行计算分析,并与现场情况和属性数学模型的评估结果作对比,验证该理论与方法的合理性及可行性,为地下工程灾害风险定量评价提供一种有效的方法和途径。

关键词：隧道工程岩溶隧道突水风险属性区间评价理论定量评价工程应用

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山岭隧道塌方风险评价的属性识别模型与应用

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应用基础与工程科学学报 2013年第1期21卷 147-158页

作者：李术才石少帅李利平周宗青郭明雷霆山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

塌方是山岭隧道施工中最为常见的事故之一,为确保隧道施工安全,本文基于属性数学理论建立了隧道塌方风险分级的属性识别模型.在综合分析塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、隧道埋深、偏压角度、岩体完整情况、地下水影响和施工因素6... 详细信息

塌方是山岭隧道施工中最为常见的事故之一,为确保隧道施工安全,本文基于属性数学理论建立了隧道塌方风险分级的属性识别模型.在综合分析塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、隧道埋深、偏压角度、岩体完整情况、地下水影响和施工因素6个主要因素作为评价指标,结合超前地质预报方法对指标进行定量描述,确定各评价指标的分级标准;对评价指标进行属性测度分析,通过构造属性测度函数计算样本的单指标属性测度和综合属性测度;应用置信度准则对隧道样本的塌方风险进行属性识别.在工程应用中,通过属性识别模型并结合超前地质预报数据,对郑家垭隧道进行塌方风险评估,结果与实际施工情况一致;并且与模糊层次分析法和可拓综合评估法的结果吻合性较好,说明建立的属性识别模型对有无地质预报数据的样本都能得出准确的风险评估结果,有更好的适用性,为山岭隧道塌方的风险评估提供了一个有效的途径.

关键词：山岭隧道塌方风险评价属性识别模型工程应用

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基于海底隧道衬砌孔隙水压力的涌水量预测方法及工程应用

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 288-300页

作者：陈云娟王乐宁周宗青贾润枝杨卓罗平利刘梦悦山东建筑大学土木工程学院山东济南250101 山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东济南250101 山东大学齐鲁交通学院山东济南250101 中化学交通建设集团有限公司山东济南250102 山东省公路工程技术研究中心有限公司山东济南250102

为获取海底隧道的环向涌水量,以海底隧道衬砌背后孔隙水压力分布为主线,在达西定律的基础上推导了与孔隙水压力相关的涌水量预测公式,公式与隧道尺寸、隧道初衬渗透系数相关,充分考虑了支护结构外缘水压力的影响,进而得到隧道洞内各处... 详细信息

为获取海底隧道的环向涌水量,以海底隧道衬砌背后孔隙水压力分布为主线,在达西定律的基础上推导了与孔隙水压力相关的涌水量预测公式,公式与隧道尺寸、隧道初衬渗透系数相关,充分考虑了支护结构外缘水压力的影响,进而得到隧道洞内各处涌水量值,将涌水量计算值与现场测量值进行对比,进一步验证了公式的准确性.研究结果表明,隧道开挖时渗流场影响范围集中在隧道主洞左右各3倍洞径内,主要影响范围集中在洞周2倍洞径内.隧道开挖瞬间,洞周渗流场呈漏斗状分布,直至隧道开挖贯通.围岩性质越差,其隧道衬砌背后孔隙水压力越大,仰拱处孔隙水压力普遍大于拱顶,最大孔隙水压力一般出现在边墙与仰拱交界处.通过编译涌水量预测公式,得到隧道的涌水量,并将其与隧道现场实际情况对比,证实了公式的准确性.该涌水量预测方法为海底隧道现场施工提供了理论支撑.

关键词：海底隧道孔隙水压力达西定律涌水量预测渗流场

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