为提高无钟高炉炉喉料面的预测精度，建立了考虑炉料运动的炉料分布数学模型.在分析炉料运动的基础上，指出了炉料运动是影响炉料堆积过程的重要因素，采用尺寸比1∶10的无钟布料器模型试验分析了不同炉料分速度对炉料堆积行为的影响，建立了考虑炉料运动因素的料堆轮廓预测模型，并通过数值方法确定了料堆的位置和料面轮廓曲线，应用于料面形状的预测.结果表明：炉料的运动是造成料堆两侧堆积角差异、料堆横截面面积变化以及料面轮廓改变的重要原因，料堆轮廓采用直线段和曲线相结合的方式进行构造，炉料的堆积角和曲线过渡区域长度作为重要的模型参数均考虑了炉料速度的影响，模型构造的轮廓接近真实料堆形状，应用该模型实现了炉喉料面的准确预测

依据分子运动学理论，对含纳米孔隙页岩储层气体渗流规律进行理论分析，建立适用于多尺度介质的气体运动方程和页岩气输运数学模型，得到径向流条件下的压力分布公式，形成页岩气井控制区域计算方法，建立了压裂井三区耦合非线性渗流产能方程.采用牛顿迭代法进行数值计算，研究分析了生产压差、裂缝半长、裂缝导流能力、扩散系数等参数对页岩气井产量的影响.计算结果表明：气井产量随扩散系数的增大而增大，对于含纳米孔隙的页岩储层中扩散效应对气井的产量贡献不容忽视；在一定的储层和生产条件下，气井产量随裂缝半长的增大而先快速增大后趋于平缓，因此存在一个最佳范围，各参数应进行定量的、合理的优化配置

为实现矿山突水孕育过程中岩石破裂事件的有效分析,利用河北矾山磷矿所监测的异常微震事件,引入基于数字地震学的矩张量反演方法.矿井尺度的震动位移场可表示为矩张量与格林函数的时间褶积.通过提取微震事件位移场资料,并计算格林函数(震源至传感器之间传播介质的脉冲响应),线性反演了微震事件的矩张量,并利用微震事件的破裂方位判别了其破裂类型.随后建立微震监测三维效果图,拟合出岩石破裂面发展趋势,并初步确定了突水危险区域范围.研究表明,矩张量反演方法能够计算出微震事件震源机制解,可有效反映矿山突水孕育过程中岩石破裂的形成过程及发展趋势

以地下矿山采场为对象建立了充填料岩石渗流模型，根据实际情况确立初始条件和边界条件，推导出水在充填料和岩石中的渗流压力和流量公式，在此基础上分析了地下充填料岩石中的渗流规律及影响因素.通过分析得出：在充填料中，流量在初始阶段增长较快，达到一个峰值后逐渐下降；压力随时间逐渐降低，最后趋于稳定；渗透率越大，流量和压降越大；高度越高，流量越小而压降越大；孔隙度越小，压力越大，孔隙度对流量的影响在不同阶段各不相同.在岩石中，渗流压力与其渗透率无关，但受充填料渗流的影响较大，随时间降低，渗流流量则只与岩石的渗透率有关

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间（原始态、1.5a和6a）Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明：高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域，其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化，且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建；炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起，外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳，但外氧化膜在破坏后能自动修复，所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻；外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬，导致形成碳化物的临界碳浓度增加，在内壁亚表层形成贫碳化物区，多余的碳原子在其内侧析出，形成碳化物富集区

硬薄膜往往具有较脆的特性，在过载时易发生脆性断裂.本文研究了硬薄膜/软基体在锥形纳米压头作用下的断裂模式.利用等离子体化学沉积法在聚二醚酮基体上沉积生成类金刚石薄膜.使用纳米压痕法对其进行实验研究，实时记录纳米压头压入样品过程中所受的载荷以及位移.载荷位移曲线中有若干间断点，代表着裂纹的形成和扩展.压痕实验完成后，通过扫描电子显微镜和聚焦离子束观察发现，类金刚石薄膜压痕处出现规则的贯穿厚度的环形裂纹和径向裂纹.最后，利用有限元法分析了硬薄膜/软基体在锥形压头作用下的应力分布，通过cohesive单元模拟环形裂纹的起始和扩展.结果表明：环形裂纹是由薄膜表面较高的径向拉应力引起的，较高的径向拉应力发生于压头和薄膜表面接触区域的外侧；径向裂纹则是由薄膜在界面附近较大的拉应力引起的.并且，各圈环形裂纹的半径基本呈线性递增，这和实验观测基本相符

研究了在不同应变量下Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-C系孪晶诱导塑性(TWIP)钢的力学性能以及微观组织,分析了TWIP效应在两种不同系列TWIP钢中发挥的作用,阐明了TWIP钢的强化机制.两种系列的TWIP钢都具有高加工硬化能力,但层错能较低的Fe-Mn-C系TWIP钢加工硬化能力更强.两种系列的TWIP钢加工硬化表现为多加工硬化指数行为,这是由多种强化机理在不同阶段起主导作用的结果.微观组织形态与加工硬化强度之间存在着较强的关联性.位错的增殖和形变孪晶的产生对两个系列TWIP钢硬化曲线形态有着明显的影响.在高应变阶段,Fe-Mn-C系TWIP钢大量的第一位向形变孪晶T1和第二位向形变孪晶T2,以及附着在孪晶界旁的高密度位错区域是造成其具有高加工硬化能力的原因,而Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢细密的第一位向形变条纹和孪晶片层间的位错是其高加工硬化原因,且其微观组织更为均匀细致

本文经随机实验统计分析得出孔隙率函数（3lnφ-2ln（1-φ））近似服从正态分布,在实验的粒径范围内（30~180 mm）,其期望值和方差都随着岩块粒径的增大而增大.在推导出岩层二维下沉曲面方程的基础上,先后推演出燃空区冒落岩体孔隙率的连续非均质分布模型和随机离散化非均质分布模型.依据模型计算矩形煤火空间得出以下结果：燃空区浅部及边缘侧冒落岩体的孔隙率大,而中间区域孔隙率小;孔隙率等值线在x-y平面上的投影呈侧躺的＂U＂形分布;沿x轴,随着深入燃空区距离的增加,孔隙率呈类负指数形式衰减.此外,孔隙率连续分布和随机离散化分布,在整体的变化趋势上是相同的,区别之处在于后者所表示的孔隙率具有一定的随机波动性.将上述随机离散化模型应用在某火区温度场的数值模拟中,并经现场红外测温验证了模拟的准确性和孔隙率模型的适用性

相界面积对气液两相流中传热、传质、物理化学反应等动力学过程影响重大.为获取这一参数,提出一种根据两相流数值模拟结果计算相界面积的方法.此方法借鉴分段线性重构界面的思想,在各网格单元内以平面近似真实相界曲面,根据目标流体的体积分数及其梯度向量将网格内相界面形貌归为五类,进而采用不同的方法分别计算各类相界面的面积.在铜转炉熔池内两相流数值模拟结果分析中的应用效果表明:该方法能有效提取两相流体系中任意区域的相界面积,从而为体系动力学特征的定量分析提供依据.利用相界面积数据,进一步计算了氧气利用率并识别出熔池内‘高效反应区’,计算和识别结果与工程实际吻合,证实了该方法的准确性

基于随机介质移动理论,构建了采动影响型地下煤火诱发地表裂隙率的时空统一分布模型,并实例分析了矩形火区引发地表线（张）裂隙率、面裂隙率以及剪裂隙率的分布及动态变化规律.地表线（张）裂隙率、面裂隙率和剪裂隙率的极大值分别分布在采（燃）空区边界内侧约20 m（约为煤层厚度的3~4倍）的位置、四周边界线的四个中点位置和四个边角端点所对应的地表区域.随着煤层燃烧,垂直于煤火发展方向上的线裂隙率以及空区边界处对应的地表面裂隙率均呈半正态曲线形式变化并最终稳定于最大值;而剪裂隙率、煤火发展方向上的线裂隙率及空区内部对应的地表面裂隙率均呈正态曲线形式变化