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祁南矿东风井马头门围岩稳定性及其支护结构优化分析

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祁南矿东风井马头门围岩稳定性及其支护结构优化分析

作者：李承涛安徽理工大学

学位级别：硕士

马头门是立井井筒与井底车场水平巷道的连接部位,位于矿井咽喉部位,其服务年限长、结构形式复杂、尺寸大、附近硐室密集。随着新建矿井的深度不断增加,相比浅部地层,深井马头门原岩应力大,围岩稳定性差,受临近巷道与硐室的爆破作业扰动... 详细信息

马头门是立井井筒与井底车场水平巷道的连接部位,位于矿井咽喉部位,其服务年限长、结构形式复杂、尺寸大、附近硐室密集。随着新建矿井的深度不断增加,相比浅部地层,深井马头门原岩应力大,围岩稳定性差,受临近巷道与硐室的爆破作业扰动频繁,深井马头门以及邻近井壁时常发生破坏,严重威胁矿井安全生产。为此,论文以祁南煤矿东风井马头门为工程背景,采用理论分析、数值计算和现场测试相结合的方法,系统地开展了马头门围岩稳定性分析,主要研究内容和成果如下:(1)根据祁南煤矿东风井马头门的工程地质条件,在获得围岩物理力学参数以及支护结构力学参数后,采用FLAC数值软件建立初始支护结构数值模型。并按照顺序进行开挖计算。采用两种分析方式分别为:围岩的应力应变云图分析,围岩应力应变、锚杆锚索轴力随数值计算步骤演化规律分析。应力应变云图结果分析表明,马头门-井壁连接处、马头门衬砌处易发生支护失效,需要采取加强措施;围岩应力应变、锚杆锚索轴力数值计算步骤演化规律分析表明,需关注马头门二次衬砌处应力应变。(2)基于初始支护方案分析结果提出优化支护方案。根据优化支护方案,建立优化支护方案数值模型。采用与初始支护方案相同的分析方法,对优化支护方案数值模拟结果进行分析,并与初始支护方案结果进行对比。根据对比结果可知,优化支护方案中的马头门-井壁连接处、马头门衬砌处的应力应变以及演化规律结果均比初始支护方案更优,证明优化支护方案能够较好的控制马头门周围的围岩。(3)根据祁南矿实际工程地质条件,设计马头门衬砌结构监测方案,并进行数据采集、分析。将现场采集到的数据与优化支护方案结果对比,认为采用优化支护方案能够较好的反映出祁南矿东风井马头门的围岩的变化规律,可以确保马头门安全稳定。图[52]表[8]参[94]

关键词：马头门围岩稳定性数值模拟优化分析现场实测

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拱形钢管桁架结构榀间距优化分析

建筑结构 2022年第S1期52卷 616-620页

作者：李雄彦刘才宝薛素铎黄丽游北京工业大学城市建设学部北京100124

拱形钢管桁架结构在封闭煤场中得到广泛的运用,为研究主桁架榀间距对结构经济性的影响规律。对大跨度拱形钢管桁架整体结构进行简化,将简化结构的位移和整体结构的位移进行比较,依据对比的结果对简化结构进行主桁架榀间距分析,按照应力... 详细信息

拱形钢管桁架结构在封闭煤场中得到广泛的运用,为研究主桁架榀间距对结构经济性的影响规律。对大跨度拱形钢管桁架整体结构进行简化,将简化结构的位移和整体结构的位移进行比较,依据对比的结果对简化结构进行主桁架榀间距分析,按照应力比优化为算法准则,计算不同主桁架榀间距结构的最大竖向位移、支座反力和单位面积用钢量。研究结果表明:以三榀主桁架组成的简化结构和整体结构最大竖向位移差值未超过3.0%,相差较小,说明简化结构和整体结构的受力特点比较一致。结构最大竖向位移和最大支座反力随着主桁架榀间距的增加而增大,主桁架榀间距为28.7m单位用钢量最少,经济性最高,主桁架榀间距在20~25.8m经济性一般,超过34.5m或小于17.1m的榀间距经济性差,在实际工程设计中应该合理选择主桁架榀间距。

关键词：拱形钢管桁架榀间距结构简化优化分析

近邻既有建筑软土地层深基坑开挖变形规律及优化分析

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近邻既有建筑软土地层深基坑开挖变形规律及优化分析

作者：农宇广西大学

学位级别：硕士

我国经济高速增长的同时,城市轨道交通建设和地下空间开发得到了蓬勃发展,地铁车站基坑工程的周边环境条件呈现显著复杂化的趋势,特别是位于软土地层的深基坑工程,深基坑开挖对周边环境的影响日益受到关注。针对如何有效控制软土地层深... 详细信息

我国经济高速增长的同时,城市轨道交通建设和地下空间开发得到了蓬勃发展,地铁车站基坑工程的周边环境条件呈现显著复杂化的趋势,特别是位于软土地层的深基坑工程,深基坑开挖对周边环境的影响日益受到关注。针对如何有效控制软土地层深基坑开挖变形,减小基坑开挖对近邻建筑物的影响进行研究,保证基坑工程施工既安全又经济,具有重要的现实意义。本文以广州地铁十三号线罗冲围站深基坑工程为背景,采用理论分析、现场监测、数值试验、参数优化等技术手段相结合,对近邻既有建筑物软土地层深基坑开挖变形规律和支护参数优化进行了系统研究,主要成果如下:（1）推导了适用于广州地区的近邻建筑软土地层深基坑开挖变形计算方法。分析了软土地层深基坑开挖土体变形机理以及对周边环境的影响,并依此揭示了深基坑的变形特性及坑外地层的变形规律;采用两阶段法分析了软土深基坑开挖引起地连墙后户外构架的沉降变形规律;应用微分思想和叠加原理,并结合传统软土深基坑施工变形理论方法,推导了适用于广州地区软土地层深基坑地连墙任意位移模式下地表沉降的简化解析解;并将解答结果与实测数据对比验证,验证了该解析解符合工程实际。（2）揭示了广州地区软土地层深基坑开挖变形规律以及对近邻建筑物变形影响规律。分析了基坑地下连续墙水平位移、周边地表沉降及近邻建筑物沉降等实测数据,并以该深基坑工程为研究对象,考虑了支护结构、坑外土体及近邻建筑物之间的相互作用,采用有限元分析软件ABAQUS对深基坑开挖进行了数值试验,建立了近邻既有建筑软土地层深基坑开挖力学响应分析模型,定量分析并揭示了深基坑各工况下支护结构的变形规律、周边地表沉降对近邻建筑物沉降的动态影响规律,并将数值试验结果与实测数据进行了对比分析,验证了模型的适用性和正确性。（3）建立了软土地层深基坑开挖改进TOPSIS最优化参数决策模型并应用,优化效果显著。对软土地层深基坑支护结构参数进行了单因素敏感性分析,确定了基坑支护结构优化设计的优化参数,设计了三因素五水平的正交试验,并利用数值模型对25种试验方案进行计算,并运用离差标准化方法与熵值法对指标进行客观赋权,得到各优化指标的客观权重,构建了改进TOPSIS-正交试验决策模型,得到了用于控制广州地区软土深基坑变形和减小近邻建筑物沉降的最优方案。

关键词：软土地层近邻建筑物深基坑开挖改进的TOPSIS-正交试验法优化分析

基于能源—经济—环境综合评价的多能耦合建筑能源系统优化分析

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基于能源—经济—环境综合评价的多能耦合建筑能源系统优化分析

作者：葛永凯华中科技大学

学位级别：硕士

为应对气候变化,各国政府制定了能源低碳转型战略,建筑部门是全球能源低碳转型的主战场。部分学者指出为进一步提升系统整体效率并降低温室气体排放,应考虑优化策略对容量配置的反馈作用。在此背景下,本研究提出一种同时考虑系统容量设... 详细信息

为应对气候变化,各国政府制定了能源低碳转型战略,建筑部门是全球能源低碳转型的主战场。部分学者指出为进一步提升系统整体效率并降低温室气体排放,应考虑优化策略对容量配置的反馈作用。在此背景下,本研究提出一种同时考虑系统容量设计和运行策略的全局评价与优化方法,为建筑能源系统的进一步优化提供了空间。本文首先通过建筑能源软件模拟建模方法,对所研究建筑对象在研究周期内的能耗负荷数据进行预测。然后,通过生命周期评价方法对建筑能源系统中相关技术的环境评价进行定量分析,并将该结果应用于系统优化分析过程。其次,通过从能源、经济与环境三个方面建立目标函数的形式构建综合评价体系,对不同情景设定下的建筑供能设备选型以及运行状态进行优化分析。本研究的结论如下:1)建筑能耗预测结果显示,在典型环境下,建筑全年总冷、热、电负荷为89.79k Wh/8)、53.54 k Wh/8)与83.32 k Wh/8)。同时发现,武汉市办公建筑的逐时冷、热、电负荷波动性较大,对建筑能源系统的能源供给能力提出了较高的要求。2)本研究所提出综合优化模型相较于传统系统优化方法具有优越性,传统的对比研究中三种情景所对应的系统动态年值分别为1.05×10～6 RMB、7.23×10～5 RMB与5.94×10～5 RMB,而本研究中仅有一种情景的年化系统总成本高于5.50×10～5 RMB。3)敏感性分析结果显示,天然气价格与公共电网购电价格对建筑能源系统总成本的影响较大。采用柔性运行策略的系统在电价上升的预期下具有较好的柔韧性,当公共电网购电成本增长20%后期系统总成本分别增长3.08%与2.76%。

关键词：建筑能源系统优化分析生命周期评价系统运行策略系统综合评价

1000MW燃煤锅炉掺烧生物质的数值模拟及优化分析

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1000MW燃煤锅炉掺烧生物质的数值模拟及优化分析

作者：王智华北电力大学

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可再生能源逐步替代不可再生能源是能源发展的趋势,生物质能是一种储量丰富的可再生清洁能源,有效利用生物质能是缓解能源危机、提高可再生能源消费比例的最佳途径之一。生物质燃料作为典型的碳中和燃料,发展生物质能对于实现“碳达峰... 详细信息

可再生能源逐步替代不可再生能源是能源发展的趋势,生物质能是一种储量丰富的可再生清洁能源,有效利用生物质能是缓解能源危机、提高可再生能源消费比例的最佳途径之一。生物质燃料作为典型的碳中和燃料,发展生物质能对于实现“碳达峰、碳中和”的战略目标具有重要意义。提升国内新能源消纳和存储能力,全力推动能源的清洁低碳、安全高效利用,生物质与燃煤耦合发电技术是推动我国能源结构优化进程的最佳模式之一。本文以某电厂1000MW旋流前后墙对冲燃煤锅炉为研究对象,在Fluent软件中进行各种燃烧工况的模拟。首先通过纯燃煤工况的数值模拟,验证了建立模型的合理性,然后研究生物质与煤粉的掺烧特性及优化分析。选择废弃纸为掺烧对象,掺烧比例为20%,从5种位置不同的燃烧器喷入生物质来开展掺烧特性研究。结果表明:与纯燃煤工况相比,混燃时降低了炉膛内最高温度、提高了炉膛出口温度、降低了炉膛出口的O浓度、减少了NO的排放量、促进了燃料的燃烧。各混燃工况相比较,从最上层燃烧器喷入生物质时降低污染物NO的排放最明显,同一层间隔的燃烧器喷入生物质比相连的燃烧器喷入时NO排放量更低。通过探究生物质的掺烧比例、掺烧种类、过量空气系数、燃尽风率对混燃进行优化分析。结果表明:当生物质的掺烧比分别为10%、15%、20%时,混燃时的掺烧比越大,炉内最高温度越低,炉膛出口烟气温度越高,出口的O体积分数越低,CO的体积分数则越高,炉膛排放的NO越低。当分别掺烧废弃纸、玉米秸秆、小麦秸秆时,炉内速度场、温度场、烟气组分场的差异很小,挥发分越高和含N量越低的生物质,NO排放量越低,即掺烧废弃纸的NO排放量最低。当过量空气系数分别为1.10、1.14、1.18时,过量空气系数越大,炉膛内最高温度越高,炉膛出口烟气温度越低,炉膛出口的O体积分数越大、CO体积分数越小,NO排放量越高。当燃尽风率分别为21.05%、25.44%、29.82%时,燃尽风率越大,炉内最高温度越高,炉膛出口烟气温度越高,炉膛出口的各烟气组分含量基本一致,炉膛排放的NO越低。对于本文所有研究工况,当掺烧比为20%,掺烧物质为废弃纸,过量空气系数为1.14、燃尽风率取29.82%,从第三层相间隔的燃烧器喷入时,NO的排放量最低。

关键词：燃煤锅炉生物质掺烧污染物NOX 优化分析数值模拟

槽式太阳集热器驱动的太阳能空调系统性能研究及优化分析

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太阳能学报 2017年第4期38卷 1071-1080页

作者：庄滨玮李明许成木王云峰罗熙冯志康云南师范大学太阳能研究所昆明650092 云南省富宁县谷拉中心学校富宁663403

对一个采用抛物槽式太阳集热器(PTC)驱动的单效溴化锂吸收式制冷系统的制冷和供暖性能进行实验研究。实验结果显示,在考虑管路热损和储热水箱的热损后,夏季系统集热效率在0.24~0.35之间,系统集热功率为9.6~16.6 kW;冬季系统集热效率(采... 详细信息

对一个采用抛物槽式太阳集热器(PTC)驱动的单效溴化锂吸收式制冷系统的制冷和供暖性能进行实验研究。实验结果显示,在考虑管路热损和储热水箱的热损后,夏季系统集热效率在0.24~0.35之间,系统集热功率为9.6~16.6 kW;冬季系统集热效率(采暖效率η_h)在0.42~0.55之间,系统集热功率为10.0~17.1 kW。制冷模式下机组在65~70℃的热水下加热,其制冷系数在0.40~0.60之间,日平均制冷系数为0.45,系统的平均制冷性能系数(COP_(s,av))为0.25;针对该制冷系统存在的一些问题和不足,对其结构设计进行优化分析,为高效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的设计提供参考。

关键词：槽式太阳集热器溴化锂机组制冷性能优化分析

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聚变堆偏滤器冷却通道结构优化分析

原子能科学技术 2015年第7期49卷 1273-1279页

作者：钱新元宋云涛叶民友彭学兵陈培铭中国科学技术大学核科学技术学院安徽合肥230026 中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031

偏滤器作为直接面向等离子体的内部部件之一,其表面承受的热流密度很高。为提高其冷却通道的冷却能力,降低此部件面向等离子体面边缘的温度,从改变冷却通道截面形状的角度提出了不同的改进方案,并采用理论计算与有限元仿真对原始设计和... 详细信息

偏滤器作为直接面向等离子体的内部部件之一,其表面承受的热流密度很高。为提高其冷却通道的冷却能力,降低此部件面向等离子体面边缘的温度,从改变冷却通道截面形状的角度提出了不同的改进方案,并采用理论计算与有限元仿真对原始设计和改进方案进行了流体、热和结构分析。结果表明:在冷却通道的横截面积不变的情况下,随着湿周周长的增加,冷却能力有所提高,钨边缘的局部温度过高得到改善;但冷却通道形状的变化出现应力集中现象,通过提高长宽比可适当提高其在材料应力限值下所能承受的稳态运行的热流密度。这些优化分析结果可为聚变堆偏滤器冷却结构的设计提供理论参考。

关键词：偏滤器冷却通道应力集中优化分析

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不可逆热容热电转换装置性能的优化分析

中国科学：技术科学 2020年第5期50卷 551-561页

作者：林比宏黄志福华侨大学信息科学与工程学院厦门361021

基于超级电容的古伊-查普曼-斯特恩(CGS)双电层模型,本文建立一类不可逆热容热电转换装置循环的新模型.应用热力学理论和系统的能量平衡方程,导出该热容循环的回热量、输出功率和能量效率的表达式.通过数值计算,揭示热容循环的一般性能... 详细信息

基于超级电容的古伊-查普曼-斯特恩(CGS)双电层模型,本文建立一类不可逆热容热电转换装置循环的新模型.应用热力学理论和系统的能量平衡方程,导出该热容循环的回热量、输出功率和能量效率的表达式.通过数值计算,揭示热容循环的一般性能特性,分析循环的电量比、充电截止电压、回热过程的时间、双层距离、电解液浓度等重要性能参数对热容热电转换系统优化性能的影响.对于一些给定的参数,确定系统运行于最大功率下循环的电量比、双层距离、充放电过程的温度的优化值,给出循环的一些重要性能参数的优化范围.结果表明,为了获得循环的最优性能,采用CGS模型除了对充放电过程的温度和循环的电量比进行优化外,还可对电容的多孔电极的孔径进行优化,当充电截止电压为2 V时,优化的最大功率密度约为4.9 kW/m^2,相应的效率可达18.5%.本文所获得的结果可为实际热容热电转换装置优化设计和运行提供理论依据.

关键词：超级电容静电势容性热电转换有限时间热力学性能特性优化分析

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基于人工鱼群算法的车辆平顺性优化分析

农业工程学报 2016年第6期32卷 107-114页

作者：范政武王铁陈峙太原理工大学车辆工程系太原030024

平顺性是汽车重要特性之一,平顺性优化分析属于组合优化问题,同时其非线性特性导致优化实质上是一个非线性多峰的优化问题,为了有效解决此类复杂优化的求解问题,近年来基于随机搜索优化算法建立了一种新型的人工鱼群算法。该文将人工鱼... 详细信息

平顺性是汽车重要特性之一,平顺性优化分析属于组合优化问题,同时其非线性特性导致优化实质上是一个非线性多峰的优化问题,为了有效解决此类复杂优化的求解问题,近年来基于随机搜索优化算法建立了一种新型的人工鱼群算法。该文将人工鱼群算法应用到汽车平顺性优化分析研究中,以某8×4载货车为研究对象,建立9自由度汽车平顺性模型,对影响汽车平顺性的重要参数进行优化分析。优化结果表明,加速度均方根平均下降16.82%,在60 km/h时下降最大,加速度均方根下降21.24%,有效提高了重型车的平顺性能。因此,利用该模型可对汽车平顺性进行预测或评估。

关键词：农业机械模型优化平顺性优化分析鱼群算法应用