黄土高原刺槐人工林地土壤颗粒分形特征研究

采用分形理论,研究黄土高原刺槐人工林地不同树龄和不同深度的土壤颗粒的分形特征.结果表明,在刺槐人工林凋落物和根系等的作用下,人工林能够提高林地土壤的团聚能力,降低土壤的分形维数;不同树龄刺槐人工林地的土壤颗粒分形维数在土壤剖面的不同深度上趋于均一,而且小于同种质地的其他土壤;土壤颗粒分形维数可以反映森林土壤粒径分布的变化,因而可作为评价森林土壤生态特征的指标.     

防爆柴油机排气颗粒物的微观结构研究

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope, SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。其中,丁醇的质量分数为20%。结果显示：经过废气水洗箱后,颗粒物内吸附质含量增多,密集程度升高,在多数工况下,颗粒物支链减少,且BD20有利于减少颗粒物碳烟粒子含量;颗粒物的计盒维数分布在1.70～1.85,且经过废气水洗箱的颗粒物结构更紧密,计盒维数更大,D100的计盒维数大于BD20的计盒维数;颗粒物基础碳粒子粒径分布在10～90 nm,废气水洗箱对颗粒物有沉降作用,使颗粒物平均粒径减小,BD20的平均粒径小于D100平均粒径。     

热混合层中温度脉动的分形特性

运用计盒维数方法对测量热混合层所得到的温度脉动时间系列信号进行了详细研究，对等温界面（ｉｓｏｔｈｅｒｍｉｎｔｅｒｆａｃｅ）截取时间点集合的分形维数Ｄ＝ｌｏｇ（Ｎ（ｒ））／ｌｏｇｒ在一定的尺度范围内进行了估算，界面阀值温度范围为Ｔ±１．５Ｔ′（Ｔ，Ｔ′为测量点的平均温度和脉动温度），发现对同一热混合层垂直面的不同测量点存在相同的Ｄ＝０．３５±０．０８     

林华煤矿煤与瓦斯突出构造控制及其分形特征

采用事故树分析法,对林华煤矿历次的煤与瓦斯突出事故资料进行了定性、定量分析,得出构造为林华煤矿煤与瓦斯突出事故的主控因素。运用分形理论对林华煤矿突出主控构造的特征进行分析,发现构造分布符合分形规律,信息维法比盒维法更能表征构造的分形特征。林华矿信息维数达到或超过一定数值的范围内,应采取抽放瓦斯等综合防突措施,加大防突力度。     

基于小波包分形的矿山微震波形特征分析

矿山微震波形具有非平稳、非高斯、突发瞬态等特点,使用常规方法很难寻求其特征。通过确立微震波形的分形特性,编制了相应的MATLAB程序求解计算,对矿山微震波形的小波分形特征进行了研究。建立了矿山微震波形的分形计算算法及合理标度;利用小波包方法将微震波形分解为多个频带,选择了(0~64)Hz、(64~96)Hz、(96~128)Hz和(128~256)Hz四个主频带进行研究;建立了四个频带对应的logNk与logk关系拟合曲线,并提取了相应的特征值。结果表明:微震波形具有良好的分形特性,其盒维数的大小在一定程度上与频率的高低相对应;波形主频带S4,2与整个波形的盒维数近似相等。微震波形主频带上的分形特性可以作为该波形的特征,用于不同类型微震波形的分类识别。     

寺家庄井田煤储层渗透率表征方法优选

煤储层渗透率是影响瓦斯抽采与煤层气开发的重要参数,快速评价不同结构煤体的渗透率对指导现场工作有重要意义。以寺家庄井田为例,为了优选出表征煤储层渗透率的合适方法,通过裂隙分形维数、声波速度和地质强度指标(GSI)对煤体结构进行定量表征,测试其渗透率,依据表征的难易程度和二者拟合系数进行对比。结果表明:裂隙分形维数与渗透率相关性显著,但是操作较为繁琐且不适用于软煤;声波速度法操作简单,但与渗透率关系不明显;地质强度指标与渗透率具有显著的相关性,操作简单,适用于所有煤体结构。因此,寺家庄井田煤储层渗透率表征的最佳方法为地质强度指标法。     

阜山金矿进回风巷粉尘孔粒径分布及其分形特征

为探究金属矿井下粉尘孔粒径特征,以阜山金矿为例,系统研究其进风巷粉尘(IAD)、回风巷粉尘(RAD)的孔粒径分布(PSD)情况.首先,利用激光粒度分析仪与扫描电子显微镜(SEM)、低温液氮吸附仪分别测试粉尘粒径与孔参数,然后利用分形理论计算并分析其粒度分形维数与孔分形维数.结果 表明:RAD粒径比IAD粒径小,两者最可...     

水力条件对聚硅酸铝铁絮体分形结构的影响研究

制备聚硅酸铝铁复合絮凝剂,研究其絮体分形维数与絮凝效果之间的关系,并进一步分析了水力条件对絮体形态的影响,确定了絮体的动力学模型.结果表明,絮凝剂投加量过多或过少都会降低絮体分形维数;碱化度升高会使絮体更加密实,同时分形维数随搅拌强度的增加而增大,但搅拌条件过强会增大絮体破碎几率;在絮凝初期,分形维数随慢搅时间的增长而...     

颗粒活性炭吸附染料过程的分形特征研究

运用Langmuir分形吸附等温线方程模拟了颗粒活性炭对染料的吸附,得到了较好的效果,并且以染料分子作为码尺计算出颗粒活性炭的表面分形维数Ds为2.590 2.染料在颗粒活性炭上的吸附动力学具有类分形特征,吸附反应的逐时速率系数k与反应时间t呈指数关系.但通过本文计算出的指数h值无法计算出分形子谱维数ds.     

麻风树果壳活性炭表面分形维数的实验研究

在温度77K条件下对化学活化法制备的几种麻风树果壳活性炭进行N2吸附-脱附实验研究,得到了孔结构参数.并利用等温吸附数据分析了活性炭的分维.研究了不同碱炭比(R)条件下得到的活性炭的表面特征、孔结构和特征吸附能.结果表明,麻风树果壳活性炭含有分形特征,分形维数在2～3之间.在多层吸附早期阶段和高度覆盖期所得的分形维数不同,但变化趋势基本一致,随着R的增加而增大.R=4时,分形维数最大,分别为2.619和2.993.活性炭的分形维数与活性炭的比表面积、孔容、碘吸附值和微孔相对含量基本一致,可以用来表征微孔的发育程度.     

A numerical method to predict flame fractal dimension during gas explosion

Accurate prediction of the flame propagation velocity during a gas explosion is essential to assess its consequences and to evaluate the risk level. The propagating premixed flame is self-turbulized due to the hydrodynamic instability, resulting in a fractal flame structure. It is therefore important for accurate prediction of flame speed to understand the flame’s fractal structure in detail and to predict its fractal dimension in particular. Numerical simulations of spherically-propagating flames have been previously attempted for such purposes. There are, however, difficulties to accurately predict the fractal dimension from the result of the numerical simulation of a spherically-propagating flame. In this study, we propose a method to easily predict the fractal dimension based on the numerical simulation of a planar flame. Planar flame propagation is simulated for different sizes of computational domain. The fractal dimension can be determined from the dependence of flame speed on computational domain size. The determined fractal dimension is favorably compared with previous experimental results.     

负压隔离器内病毒空气传播影响因素的研究

病毒活性及病毒气溶胶粒径是病毒空气传播实验中的重要影响因素。病毒活性主要与环境温湿度有关。为了研究负压隔离器内颗粒粒径的影响因素,测量了实际运行工况下的两种粒径的颗粒浓度,并对不同换气次数、送风温度下颗粒浓度和粒径分布进行数值模拟。结果表明,不同粒径颗粒分布规律趋于一致;增加换气次数会导致气流旋涡区域颗粒浓度升高;随着换气次数的增加和送风温度的增大,颗粒平均粒径增大;减小换气次数能显著提高颗粒中0~0.01 mm粒径范围颗粒的占比。     

基于经典扩散模型不同粒径粒煤瓦斯扩散特征实验研究

为了获取多尺度粒煤在不同初始吸附平衡压力条件下的甲烷扩散特征，完成了0.25～1.00 mm，＞1.00～3.00 mm，＞3.00～6.00 mm和＞6.00～10.00 mm这4种粒径粒煤在1.0 和3.0 MPa初始吸附平衡压力下的甲烷扩散实验，并考察了经典扩散模型对各实验在0～10 min，0～60 min，0～180 min时间段的扩散拟合效果。研究结果表明:同实验时间，扩散率表现为随着粒径的减小呈增大趋势，0.25～1.00 mm相较＞6.00～10.00 mm粒径粒煤最大增大了73%；经典扩散模型不适用于描述甲烷在粒煤中的全阶段扩散，粒径越小拟合精度越低，仅对于初始扩散阶段（0～10 min）拟合效果较好；同初始吸附平衡压力，初始扩散系数D值随着粒径的增大呈递增趋势，＞6.00～10.00 mm相较0.25～1.00 mm粒煤扩散系数增大至7倍。不同尺度粒煤的瓦斯扩散特征，为煤层气达产、稳产、增产提供了储层改造方向。     

不同粒度煤的瓦斯解吸扩散规律实验研究

为了证实和完善极限粒度理论,制备了煤粒度毫米级至厘米级(>10 mm)的5种粒度煤样,利用H-Sorb 2600T高温高压气体吸附分析仪对不同粒度的煤样进行等温吸附-解吸实验,并采用动扩散系数模型计算了煤粒瓦斯解吸扩散系数,分析不同粒度煤的扩散系数变化特征。研究结果表明:粒度毫米级煤样单位瓦斯解吸量和瓦斯解吸率随粒度的增大呈现逐渐减小的趋势;粒度厘米级煤样单位瓦斯解吸量和瓦斯解吸率随粒度的增大降幅较小;煤粒度在毫米级范围内,初始有效扩散系数D0e和平均有效扩散系数Dae随粒度的增大快速下降;煤粒度为厘米级时,初始有效扩散系数D0e和平均有效扩散系数Dae随粒度的增大基本保持不变;极限粒度理论正确可靠,煤的极限粒度小于10 mm。     

煤与生物质燃烧生成碳黑团聚物的形态分析

为分析碳黑团聚物对大气环境监测、气候预测等领域的影响,对其形态进行分析。用分形参数来表征碳黑团聚物的形态变化,将煤与生物质燃料燃烧生成的烟气取样后洗涤、离心、干燥并制成膜片,通过透射电镜(JEM-2100)获得膜片镜下图片,利用IMAGEJ测量电镜图片中团聚物的几何参数,通过几何参数推断出团聚物的分形参数,得出分形维数D_f在0.68~3.42变化,前向因子K_g在0.09~3.71变化,分形参数值越大,碳黑团聚物形态越趋于球形。     

泥炭粒径对阴燃蔓延速率影响的实验研究

实验研究了自然对流下,不同颗粒粒径(1mm,1mm~2mm,2mm~3mm,3mm~4mm,4mm)的泥炭向下阴燃现象。通过测量泥炭阴燃内部温度,分析了泥炭颗粒粒径大小对泥炭阴燃峰值温度、峰值温度处阴燃蔓延速率、水分蒸发前锋(T=90℃)蔓延速率、泥炭热解前锋(T=312℃)蔓延速率和炭氧化前锋(T=421℃)蔓延速率的影响。实验结果表明:各颗粒粒径泥炭的阴燃峰值温度在510℃到710℃之间变化,平均峰值温度大小呈现随着粒径的增大而减小的趋势。除了粒径1mm的泥炭阴燃实验外,其他粒径的泥炭阴燃稳定蔓延阶段峰值处的蔓延速率随着粒径的增大而增大。实验发现粒径2mm泥炭阴燃蔓延速率随着粒径的增大而增大,而粒径3mm泥炭阴燃蔓延速率随着泥炭粒径的增大而减小,粒径2mm~3mm是一个界限值。     

基于热线法的不同水分含量松散煤体热物性实验与模拟研究*

为解决松散煤体热物性参数的测试周期长与实验误差大等问题,构建测试装置实验平台,结合交叉热线法和平行热线法,对松散煤体热物性参数进行准确测量与计算,对1～2 mm,0.5～0.6 mm和0.2～0.3 mm 3种不同粒径煤样在不同水分含量下的热物性参数的变化规律进行研究,利用Fluent数值模拟软件对松散煤体温度场进行模拟研究,并对比模拟结果与实验结果的差异性。结果表明:在所测粒径范围里,同等水分含量下的松散煤体粒径越大,导热系数越小,热扩散率与比热容越大;松散煤体的导热系数随水分含量的增加而增加,但增加趋势渐缓;松散煤体的热扩散率随着水分含量的增加而增大,当水分含量达到11.73～13.88%后热扩散率开始逐渐下降,而比热容随着水分含量的增加逐渐增大。     

尾矿砂介质渗流过程诱发声发射信号特征试验研究*

为了对渗流状态进行预测预报,从而预防渗透破坏事故的发生,基于地下水位上升、不同尾矿砂粒径以及渗流速度诱发的弹性波信号,采用声发射技术对尾矿砂介质的渗流状态进行监测。由800,1 100,1 400 mm 3种不同水头高度（流速）下的水流分别渗入0.1~0.25,0.25~0.5,0.5~1 mm以及混合粒径的尾矿砂介质中,模拟尾矿坝渗流,监测渗流过程的AE信号,分析液面上升、不同粒径尾矿砂颗粒以及不同流速下的渗流AE信号特征。结果表明:在试验所选用的几组粒径中,流速相同时,粒径较大的尾矿砂渗流产生的AE事件数量多、幅值大,即粒径越大,尾矿砂渗流过程的AE信号越强;同一粒径下,流速越小,渗流产生的AE信号幅值越小,AE事件数越少,即流速越小,尾矿砂渗流过程的AE信号越弱;液面上升过程中,在液面位置处产生的AE信号最强,且AE信号随液面位置与传感器距离而变化,越接近传感器AE信号越强,这表明AE技术能够较为准确地监测渗流过程中液面上升。研究结果可为尾矿坝渗流监测提供理论与技术支持。