Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассматривается развитие пристенного срывного вихря, возникающего при сверхзвуковом обтекании внешнего двугранного угла за счет перепада давления между его гранями, в диапазоне углов атаки α = 0,5° - 6°. Подробно прослеживаются процессы зарождения и развития срывного и вторичного вихрей по мере увеличения угла α. Особое внимание уделяется изменению структуры течения в зоне расположения вихрей. Показано явное нарушение автомодельности течения в передней части модели в зоне формирования вихревой системы.

В работе рассматривается проблема измерения температуры потока газа термопарами, у которых время достижения равновесной температуры сопоставимо со временем процесса измерения, а теплоотвод в конструктивные элементы приемника может быть большим. Представлены результаты численного моделирования течения газа в приемнике, используемом для измерения температуры торможения в высокоэнтальпийных импульсных аэродинамических трубах. Решается сопряженная задача обтекания приемника потоком воздуха и рассчитывается поле течения внутри камеры торможения с учетом потерь в подводящие провода и конструктивные элементы приемника. Полученные данные рассматриваются как результаты виртуального эксперимента и обрабатываются методами экспериментальной аэродинамики. Восстановленные показания сравниваются с исходными численными значениями температуры торможения в набегающем на приемник потоке. Определяются источники неопределенностей, возникающих при измерении, и обосновывается применимость экспериментальных методов для определения температуры торможения в аэродинамических установках кратковременного действия, в том числе с падающими со временем параметрами. Показано, что метод «двух термопар» может быть успешно применен для определения температуры торможения даже в случае тепловых потерь в элементы приемника, сопоставимых с подводом тепла из газового потока. При этом значения восстановленной температуры торможения соответствуют температуре потока в приемнике с точностью 1,2 - 3 % в зависимости от начальной температуры термопары.

Проведенные исследования показали, что газонасыщенность угля в призабойной зоне пласта пропорциональна содержанию пирита в угле, которое рассчитывалось по определенному на РФ-спектрометре содержанию железа и серы в этом угле. Полученные результаты подтверждают гипотезу образования метана в угле при восстановлении оксидов углерода в присутствии железосодержащих минералов, в частности пирита и воды, и объясняют различное содержание метана в углях одной стадии метаморфизма. Полученная обратно пропорциональная связь газонасыщенности угля в призабойной зоне пласта с сорбционной поверхностью угля позволяет предположить, что основной объем газов, накопленный в угольных пластах, сосредоточивается в “твердом растворе” и закрытой пористости, т. е. непосредственно в структуре угля, из-за чего он сложнее и дольше извлекается из угля, чем находящийся в открытых порах и трещинах метан, быстро покидающий уголь в призабойной зоне.

Исследована связь между двумя процессами: деформированием проппантного слоя под действием горного давления и изменением горного давления в окружающем массиве при сбросе давления нагнетающей жидкости. Для моделирования задачи деформирования проппанта (задача механики сыпучих сред) используется метод дискретных элементов, для моделирования перераспределения горного давления (задача механики горных пород) применяется разработанная ранее континуальная модель горной породы как среды с внутренними источниками и стоками энергии и метод конечных элементов. В результате численного моделирования показано, что в зависимости от предварительной истории нагружения и свойств среды в породном массиве могут реализовываться как устойчивый, так и неустойчивый режим деформирования. Для устойчивого режима даны расчеты равновесного давления на контуре трещины гидроразрыва, оцененo изменение пористости проппантного слоя. В неустойчивом режиме в породном массиве наблюдаются динамические проявления горного давления.

Исследованы физико-механические свойства роговика, габбро-долерита и богатой халькопирит-пирротиновой руды Октябрьского месторождения Талнахского рудного узла, подвергшихся затоплению. Анализ петрографии, элементного и минералогического состава образцов показал, что существенных различий в их свойствах после затопления не наблюдается. Сравнение деформационно-прочностных характеристик при испытаниях горных пород и руды на одноосное сжатие и растяжение демонстрирует их уменьшение в водонасыщенном и увеличение в высушенном состоянии при комнатной температуре. Пределы прочности, модули упругости, сцепления и углы внутреннего трения имеют меньшие значения после высушивания, чем в исходном состоянии.

Проведена серия лабораторных экспериментов по циклическому деформированию сыпучей среды на приборе однородного сдвига. Стационарные краевые условия в течение сотен тысяч циклов сдвига приводят к нестационарной реакции среды. В среде наблюдаются периоды колебаний напряжений порядка десятков, сотен и тысяч циклов. Причина нестационарной реакции среды связана с периодическим формированием и разрушением системы кластеров и силовых цепочек. С использованием метода дискретных элементов выполнено численное моделирование циклического сдвига сыпучей среды по аналогичной программе нагружения, которое показало адекватность применения указанного численного метода и соответствие полученных результатов данным лабораторных экспериментов.

Приведены результаты исследования геомеханического состояния прибортового массива пород в окрестности крупной карьерной выемки с использованием сейсмического метода. С помощью натурных определений скоростей прохождения упругих волн в массиве устанавлены его упругие характеристики, на основе которых сделан вывод об устойчивости участка. Показано, что сейсмическим методом можно получать достаточно надежные данные о динамике изменения геомеханического состояния приконтурного массива на большой площади и осуществлять контроль геомеханической ситуации и устойчивости участков борта карьера. На примере карьера “Железный“ АО “Ковдорский ГОК” представлен многолетний опыт применения сейсмического метода для решения задач обеспечения устойчивости участков борта карьера. Изложенный подход применим для предприятий горной промышленности, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых с формированием глубоких карьерных выемок.

Показано, что учет характеристик зоны проникновения, образующейся в процессе фильтрации бурового раствора в пласт, позволяет повысить достоверность геоинформационной системы данных геолого-геофизических исследований в скважинах. Разработана методика интерпретации данных с учетом гидродинамических и геомеханических аспектов бурения. В качестве части зоны проникновения рассмотрена глинистая корка, при которой пористость и проницаемость невозможно напрямую измерить. Представлены результаты экспериментальных исследований динамики роста глинистой корки на образцах низкопроницаемого песчаника коллектора юрского возраста с помощью оригинальной установки. Определена неоднородность глинистой корки по петрофизическим свойствам. При повторных измерениях выявлена зона кольматации.

Представлены результаты численных исследований распространения трещины гидроразрыва в неоднородно напряженной упругой среде вблизи цилиндрической полости. Моделирование выполнено расширенным методом конечных элементов. Рассмотрены разные варианты ориентации главных напряжений по отношению к полости и дисковому инициатору разрыва. Показано влияние соотношения напряжений и их уровня на траекторию развития трещин. Приведены основные типы образующихся трещин. Проанализированы условия, при которых гидроразрыв выходит на поверхность полости, распространяется вдоль нее. Описаны особенности изменения давления распространения и раскрытия трещин различной формы в зависимости от закаченного объема рабочей жидкости.

Приведены расчетная схема и результаты расчетов развития магистральных трещин, образующихся при взрыве сближенных шпуровых зарядов в хрупких горных породах. Расчеты в трехмерной постановке выполнены на примере образования щели в граните при контурном взрывании шпуров с зарядами аммонита для разных расстояний между шпурами и степени их заполнения взрывчатым веществом. Определены формы и размеры магистральных трещин, образующихся при взрыве одиночного шпурового заряда и трех сближенных. По результатам расчетов для конкретного шпурового заряда предложен способ определения рационального расстояния между шпурами при контурном взрывании, обеспечивающего максимальную площадь образующейся щели.