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新型液压回转-机械直线执行器的死区补偿控制

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机械工程学报 2024年第8期60卷 337-347页

作者：葛磊倪豪郝云晓赵斌苑永亮权龙太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部山西省重点实验室太原030024

为解决泵控单出杆液压缸存在的面积不对称以及电动缸功率密度低等问题,提出采用闭式泵控液压马达代替伺服电机驱动滚珠丝杠的新型液压回转-机械直线执行器系统。同时,针对新系统由于泄漏死区所导致的难以实现准确定位的缺陷,设计一种带... 详细信息

为解决泵控单出杆液压缸存在的面积不对称以及电动缸功率密度低等问题,提出采用闭式泵控液压马达代替伺服电机驱动滚珠丝杠的新型液压回转-机械直线执行器系统。同时,针对新系统由于泄漏死区所导致的难以实现准确定位的缺陷,设计一种带有负载前馈的变论域模糊PID来对死区进行补偿控制,该补偿方法充分考虑系统的非线性、扰动的不确定性,在原理上不严格依赖于系统的数学模型,能够在死区变化时对控制系统进行自适应在线调整。后在Simulink和SimulationX中建立该系统的联合仿真模型,研究结果表明,与传统的PID控制器相比,所提出的带有负载前馈的变论域模糊PID不仅有效地解决系统的死区补偿问题、显著地提高系统的定位精度,同时改善系统的动态响应特性,并使系统兼具良好的稳定性和抗干扰能力。

关键词：泵控马达滚珠丝杠死区补偿负载前馈变论域模糊PID

微波辐射参数及冷却方式对石英型赤铁矿石损伤的试验研究

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太原理工大学学报 2024年

作者：王泽康健婷康天合朱文庆郭力宁邓杰汪家畅太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原理工大学安全与应急管理工程学院

为了探讨更有效的辅助开采与破碎坚硬铁矿石的方法并为工程参数优化提供理论依据，利用自行研制的单模微波发生器进行了不同微波功率、辐射时间及不同冷却方式下石英型赤铁矿石升温特性、裂隙、损伤演化规律的试验研究。结果表明：（1... 详细信息

为了探讨更有效的辅助开采与破碎坚硬铁矿石的方法并为工程参数优化提供理论依据，利用自行研制的单模微波发生器进行了不同微波功率、辐射时间及不同冷却方式下石英型赤铁矿石升温特性、裂隙、损伤演化规律的试验研究。结果表明：（1）在试验条件下石英型赤铁矿石试样整体温度随微波功率及辐射时间的增加而线性规律升高。（2）试样裂隙宽度、裂隙体积占比、裂隙分布复杂度的分形维数随冷却降温幅度及降温速率的增加呈线性规律增加。（3）微波辐射功率3 kW、辐射时间3 min后的试样经自然冷却、泡水冷却、液氮冷却10 min、液氮冷却2 h后的波速分别下降了64.7%、73.9%、78.7%、83.9%，试样累计损伤因子分别为0.88、0.92、0.95、0.97。试验结果可为工程实际中选用微波辐射石英型赤铁矿石作为辅助破岩方法及参数优化提供基础理论依据。

关键词：微波辅助破岩红外热成像 CT扫描分形维数超声波测速

Ramichloridium apiculatum生长特性及其对钙长石中Ca、Mg浸出的研究

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过程工程学报 2024年

作者：马炯政郭建英刘生玉常承兵温全宝山西浙大新材料与化工研究院太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原理工大学矿业工程学院

二氧化碳矿物封存过程受到Ca2+,Mg2+浸出速率的制约，采用微生物浸矿预处理强化该过程具有低能耗、环境友好、易于大规模工业化实施等优势。从土壤中分离获得一株对钙长石有良好适应能力的菌株，经鉴定为真菌Ramichloridium apiculatum... 详细信息

二氧化碳矿物封存过程受到Ca2+,Mg2+浸出速率的制约，采用微生物浸矿预处理强化该过程具有低能耗、环境友好、易于大规模工业化实施等优势。从土壤中分离获得一株对钙长石有良好适应能力的菌株，经鉴定为真菌Ramichloridium apiculatum。利用察氏培养基探究培养条件对菌株生长的影响，在最适宜生长条件下进行钙长石浸矿实验，并利用透析法进一步研究真菌直接/间接接触模式下钙长石中元素释放的差异。真菌在接种量4%、葡萄糖为碳源、NH4Cl为氮源、初始pH值7.5的条件下生长最好；相比去离子水，真菌使钙长石Ca2+,Mg2+的浸出率分别提高了10.04倍和10.11倍；直接接触实验Ca2+,Mg2+浸出率分别是间接接触实验的2.94倍和2.51倍。真菌通过代谢产物的质子交换、络合作用以及真菌生物物理破坏作用促进钙长石中Ca2+,Mg2+溶出。

关键词：生物浸出生长特性钙长石 Ramichloridium apiculatum 透析法

Ramichloridium apiculatum生长特性及其对钙长石中Ca2+和Mg2+浸出的研究

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过程工程学报 2024年第8期 982-992页

作者：马炯政郭建英刘生玉常承兵温全宝太原理工大学矿业工程学院山西浙大新材料与化工研究院太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

二氧化碳矿物封存过程受到Ca2+和Mg2+浸出速率的制约，采用微生物浸矿预处理强化该过程具有低能耗、环境友好、易于大规模工业化实施等优势。从土壤中分离获得一株对钙长石有良好适应能力的菌株，经鉴定为真菌Ramichloridium apiculatu... 详细信息

二氧化碳矿物封存过程受到Ca2+和Mg2+浸出速率的制约，采用微生物浸矿预处理强化该过程具有低能耗、环境友好、易于大规模工业化实施等优势。从土壤中分离获得一株对钙长石有良好适应能力的菌株，经鉴定为真菌Ramichloridium apiculatum。利用察氏培养基探究培养条件对菌株生长的影响，在最适宜生长条件下进行钙长石浸矿实验，并利用透析法进一步研究真菌直接/间接接触模式下钙长石中元素释放的差异。真菌在接种量4wt%、葡萄糖为碳源、NH4Cl为氮源、初始p H值7.5的条件下生长最好；相比去离子水，真菌使钙长石Ca2+和Mg2+的浸出率分别提高了10.04倍和10.11倍；直接接触实验Ca2+和Mg2+浸出率分别是间接接触实验的2.94倍和2.51倍。真菌通过代谢产物的质子交换、络合作用以及真菌生物物理破坏作用促进钙长石中Ca2+和Mg2+溶出。

关键词：生物浸出生长特性钙长石 Ramichloridium apiculatum 透析法

河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙-涌水量时空演化的FDEM-CFD耦合分析

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 176-184页

作者：杨泽斌李浩马立强麦龙泉太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州211116

河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙分布与涌水量是工作面安全生产的决定性因素之一。数值模拟是二者重要预测方法,其合理性的关键在于建立岩体破坏-裂隙流体耦合理论及相应的模拟方法。以路家村矿15404工作面为研究背景,构建拉/剪应力下非贯... 详细信息

河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙分布与涌水量是工作面安全生产的决定性因素之一。数值模拟是二者重要预测方法,其合理性的关键在于建立岩体破坏-裂隙流体耦合理论及相应的模拟方法。以路家村矿15404工作面为研究背景,构建拉/剪应力下非贯通裂隙开裂、贯通裂隙的法向与切向本构关系,并基于二相流质量守恒、动量守恒与状态方程,结合增强的浸没边界算法识别流-固界面,通过流体体积法实现裂隙内流体自由面的追踪和重构。在此基础上形成FDEM-CFD河下采煤覆岩裂隙与涌水量预测数值模型耦合程序,通过相邻工作面地面钻孔冲洗液消耗量观测法验证导水裂隙带发育高度,以及采用大井法理论对涌水量结果进行对比。结果表明:采动岩体破坏-裂隙流体耦合理论及相应的FDEM-CFD程序,可数值实现河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙形成,以及裂隙内流体运移过程。当工作面推进至80~120 m时覆岩内形成贯通地表的导水裂隙。招山河水的主要下泄路径为工作面后方8~20 m位置处的导水裂隙,其斜向采空区、倾角65°~72°。模拟所得采空区涌水量为18.78 m^(3)/h,与大井法计算结果接近。上述成果在路家村矿区得到初步应用,为进一步开展河下浅埋厚煤层防治水工程提供理论支撑。

关键词：河下浅埋煤层覆岩裂隙涌水量本构模型 FDEM-CFD耦合

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光辅助直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

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化工进展 2024年第5期43卷 2611-2628页

作者：方峣刘雷高志华黄伟左志军太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学化学工程与技术学院山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024

直接甲醇燃料电池(DMFCs)因其能够在较低工作温度下提供清洁、可持续能源方面的潜力而备受关注,但阳极缓慢的甲醇氧化反应(MOR)限制了其商业化应用。光辅助直接甲醇燃料电池(PMFCs)能利用光电耦合机制加速MOR过程,实现甲醇的化学能高效... 详细信息

直接甲醇燃料电池(DMFCs)因其能够在较低工作温度下提供清洁、可持续能源方面的潜力而备受关注,但阳极缓慢的甲醇氧化反应(MOR)限制了其商业化应用。光辅助直接甲醇燃料电池(PMFCs)能利用光电耦合机制加速MOR过程,实现甲醇的化学能高效转化为电能,为开发高效、可持续的能源转换系统带来了巨大希望。本文首先简要回顾了PMFCs的背景、意义和在能源研究中的价值。从PMFCs的基本结构组成和酸碱介质下甲醇光电催化氧化的基本路径出发,总结了PMFCs阳极光电催化剂的研究进展。重点针对不同类型的PMFCs阳极光电催化剂,讨论光辅助下的MOR增强机制,如催化剂的尺寸效应、晶面效应、吸光性能、导电性以及表面等离激元共振(SPR)效应等方面的影响。PMFCs未来需要重点关注的研究方向是深入理解PMFCs的光电耦合机制和PMFCs阳极催化剂的构效关系,以及解决实际二电极系统下PMFCs光阳极的设计问题。

关键词：光辅助直接甲醇燃料电池甲醇氧化光化学电化学催化剂

三轴应力下CO_(2)置换开采天然气水合物实验研究

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太阳能学报 2024年第4期45卷 584-591页

作者：王婷婷赵建忠高强张驰太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室太原030021 中国地质大学(武汉)科技部地球深部钻探与深地资源开发国际联合研究中心武汉430074

为模拟海域真实环境,在三轴应力、氯化钠体系以及水合物储层富水状态的条件下,开展针对氯化钠体系、储层初始饱和度以及置换压应力对液态CO_(2)置换开采海域天然气水合物的实验。研究表明:在三轴应力以及孔隙度约46.70%的条件下,氯化钠... 详细信息

为模拟海域真实环境,在三轴应力、氯化钠体系以及水合物储层富水状态的条件下,开展针对氯化钠体系、储层初始饱和度以及置换压应力对液态CO_(2)置换开采海域天然气水合物的实验。研究表明:在三轴应力以及孔隙度约46.70%的条件下,氯化钠体系对CH4置换效率影响较小,但对CO_(2)水合物合成表现出抑制作用;储层初始饱和度与CH4置换效率之间是负相关关系且高的储层含水率更有利于CO_(2)封存;CH4置换效率随着置换压应力的增长有一定幅度的提高,置换压应力的增大为CO_(2)水合物合成提供了高的驱动力,进而提高了CO_(2)封存效率。

关键词：天然气水合物二氧化碳甲烷氯化钠置换三轴应力储层初始饱和度

急剧冷却后粗粒花岗岩渗透率和孔隙结构演化规律研究

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矿业研究与开发 2024年第8期44卷 15-22页

作者：高星阴伟涛陈正男张超赵阳升太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

开发深层地热能是实现“双碳”目标的一种重要途径。由于成岩环境的不同,深层花岗岩的矿物组成和细观结构与浅层花岗岩有较大差异。选取代表深层热储的山西芦芽山粗粒花岗岩为研究对象,在急剧冷却的方式下,利用三轴渗流测量系统,采用压... 详细信息

开发深层地热能是实现“双碳”目标的一种重要途径。由于成岩环境的不同,深层花岗岩的矿物组成和细观结构与浅层花岗岩有较大差异。选取代表深层热储的山西芦芽山粗粒花岗岩为研究对象,在急剧冷却的方式下,利用三轴渗流测量系统,采用压力脉冲击和压汞法分别研究了不同围压、热处理温度和循环次数下粗粒花岗岩试样渗透率和孔隙结构的演化规律。结果表明:在无约束且缓慢升温条件下,粗粒花岗岩渗透率的阈值温度为250℃;多次“升温-冷却”循环可以提高渗透率和孔隙率,但随着循环次数的增加,增幅逐渐降低;提高热处理温度和增加“升温-冷却”循环次数均有利于超大孔和大孔的形成,当热处理温度达到400℃时,微孔开始生成;粗粒花岗岩的物性和温度敏感性均有利于深层热储的开发。

关键词：深层地热开发粗粒花岗岩渗透率孔隙结构急剧冷却

近距离煤层群多重采动覆岩破坏特征及应力传递规律研究

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煤炭工程 2024年第3期56卷 110-116页

作者：杨曜驰赵国贞太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

近距离煤层群开采覆岩破坏特征不同于单层煤开采,同时存在层间相互影响的问题。以晋能控股煤业集团燕子山煤矿11#煤层、14-2#煤层、14-3#煤层三层近距离煤层为研究对象,通过进行物理相似模拟实验和数值模拟计算,研究分析了近距离煤层群... 详细信息

近距离煤层群开采覆岩破坏特征不同于单层煤开采,同时存在层间相互影响的问题。以晋能控股煤业集团燕子山煤矿11#煤层、14-2#煤层、14-3#煤层三层近距离煤层为研究对象,通过进行物理相似模拟实验和数值模拟计算,研究分析了近距离煤层群开采时顶底板围岩的覆岩破坏特征及应力传递规律。研究结果表明:近距离煤层群下行开采过程中,随着采动次数增加,顶板横向裂隙超前发育和纵向裂隙穿层效果更为明显,垮落块度明显减小,来压规律不明显;煤层顶板覆岩因采动产生的应力峰值随采动次数增加而降低;初次采动影响下,稳定后的覆岩应力要明显小于原岩应力,而多次采动稳定后的覆岩应力与该次采动前相近;上覆岩层在多重采动影响下,破坏更彻底,形成台阶式的岩层切落。研究结果可为条件相似的近距离煤层群开采顶底板围岩控制、采空区积水及瓦斯防治提供参考依据。

关键词：近距离煤层群多重采动覆岩破坏特征应力传递规律