本工作试验成功了一种测量压扁孤长的新方法——接触法。它能在正常轧制变形条件下精确地测量总孤长l'以及轧辊联心线前、后的分段长度x1与x0。在干轧与菜籽油润滑轧制合金铝、08F、20#钢与1Cr18Ni9Ti四种材料的条件下,实测了l',x1与x0值。对比实验结果分析了Hitchcock、Ford、Roberts与Целиков等四个l'的理论公式。证实了Hitchcock公式存在一个随压下率ε减小而增大的、偏低的系统误差。发现了理论公式计算孤长的误差主要集中在x0部分,从而指明了提高理论解精度的关键在于校正此部分的计算。选定\在采用弹性理论计算轧辊与轧件弹性位移量的基础上、根据几何关系确定孤长的方程结构,统计分析实验数据估计x0部分校正因子\的方案,建立了较精确的压扁孤长数学模型

建立了超声场下直径630 mm的铝合金大铸锭热顶半连铸过程中多场耦合的数学模型,采用有限体积法及自定义函数获得超声作用下结晶器内声场、流场和温度场的分布,并进行工业化实验研究.综合工业实验和仿真结果分析超声对热顶半连铸铝合金大铸锭细晶的机理.模拟结果表明,超声波对宏观物理场的影响非常明显,施加超声后,辐射杆端面下方形成向上的回流区,强烈的紊流促进铝熔体的传质传热,减小液穴深度,使液穴更加平缓,同时初始凝壳点下移,过渡带变窄,铸锭中心处过渡带宽度从342 mm减小到120 mm左右.分析实验结果发现,经超声处理,铸锭组织普遍变得细小、均匀,平均晶粒尺寸减小103μm,最大最小晶粒尺寸差从135μm减小到64μm,且凝固组织晶界变细

针对液压支架优化设计初值选择困难的问题,基于可视优化设计思想提出将Euler-Savary方程和拐点圆生成技术应用于支架直线导路机构的设计.在给定前、后连杆与底座铰接点位、掩护梁与顶梁铰点位置及掩护梁在该点运动方向的条件下,建立以后连杆方位角和拐圆位置角为参量的数学模型,得到所有具有二阶以上密切直线机构的精确解.计算包括直线性能在内的设计者感兴趣的各种机构属性并实现属性信息的图形可视化,施加设计约束构建机构可行域,引导设计者在可行域内快速准确地寻找在指定采高范围的具有最小直线偏差的机构,或在给定允许偏差的条件下具有最大支架调高的机构,为液压支架优化设计提供具有先天优势的机构初始值

为了探究何种履带式行走机构更加适用于煤矿搜救机器人，采用网络分析法从行走机构行走能力、防爆难易、操控性以及可靠性四个方面对5种常见的履带式行走机构进行性能评价.对5种行走机构的空间通过性、最大越障高度、最大越壕沟宽度和底盘高度进行了理论建模分析，同时提出了驱动电机数量对于防爆难易、操控性以及可靠性影响的数学模型.根据煤矿搜救机器人设计经验以及所推导的理论模型，对5种行走机构采用网络分析法进行了量化评价.最终，评价结果认为角度型行走机构更适于煤矿搜救机器人.基于评价结果，设计了CUMT-V型煤矿搜救机器人行走机构

水分是影响铁矿混合料制粒、烧结的重要因素.研究结果表明,随着制粒水分增加,制粒后混合料中细粒级颗粒含量减少,平均粒径增大,透气性迅速提高但随后增幅放缓或有所下降.透气性增幅达到缓和的水分点可作为适宜制粒水分的判据,且烧结速度在适宜制粒水分时达到最大值.通过筛分分级的方法将混合料分成-0.5 mm的黏附粉和+0.5 mm的核颗粒,并检测核颗粒的比例X+0.5,通过饱和吸水法检测黏附粉的最大毛细水量Wp,通过离心法检测核颗粒的持水量Wc,另外根据数学模型W=X+0.5·Wc+0.72(1-X+0.5)·Wp预测适宜的制粒水分.适宜制粒水分绝对误差为±0.3%的情况下预测准确率可达93.3%,能满足混合料适宜制粒水分预测对精度的要求

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

基于典型微观凝固单元体内的溶质质量守恒，结合前人的研究工作，建立了一个适合于枝晶凝固方式的二元合金微观偏析半解析模型.本模型同时考虑了反向扩散和粗化对微观偏析的影响，并对枝晶臂间距的粗化直接进行计算，因此更为精确.若只考虑反向扩散的影响，本模型可以简化为BF模型形式；而如果只考虑粗化的影响，本模型可简化为Mortensen模型.本模型完整地统一了以BF模型为代表的反向扩散类模型和以Mortensen模型为代表的粗化模型.利用本模型同样可以对多元合金的微观偏析进行很好预测.以Fe-C-X（Si，Mn，P，S）合金体系为例对本模型的求解过程进行了详细的阐述.本模型可以很好地预测Al-4.9%Cu二元合金的共晶分数以及Fe-C-X（Si，Mn，P，S）多元合金体系的零强度温度和零塑性温度，并与实测值吻合良好

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

合理的炉缸冷却制度是保证大型高炉长寿的基础,不同冷却制度对高炉炉缸的温度分布和侵蚀状况具有直接影响.结合某4000 m3级高炉,根据传热学理论建立了高炉炉缸、炉底温度场物理模型和数学模型,通过数值模拟对\大水量、小温差\和\小水量、大温差\这两种不同炉缸冷却制度进行了研究,分析了不同冷却制度对炉缸温度场、炉缸侵蚀状况及高炉寿命的影响.结果表明,在炉役初期砖衬较厚时,不同冷却制度对炉内温度分布的影响区别不大;随着砖衬的不断减薄,不同冷却制度对炉内温度分布的影响逐渐明显;当砖衬侵蚀到一定程度后,再好的冷却也无济于事,但采用\大水量、小温差\并加强冷却可以减缓砖衬的侵蚀,延长高炉寿命

为解决W型辐射管温度均匀性差和NOx排放过高的问题，提出了一种新型带烟气循环的W型辐射管，建立了该辐射管的数学模型，并运用数值计算的方法进行了模拟研究.在验证模型可靠的基础上，对带烟气循环的W型辐射管和常规W型辐射管的流场、温度场和NOx排放进行了比较.结果表明：带烟气循环的W型辐射管气体平均流速是常规W型辐射管气体流速的3倍，有57.6%的烟气参与再循环；带烟气循环的W型辐射管中气体燃烧最高温度为2260 K，比W型辐射管低192 K；带烟气循环的W型辐射管壁面温差为166 K，比常规W型辐射管的壁面温差小76 K；带烟气循环的W型辐射管的NOx排放量9.9×10-5，而W型辐射管的NOx排放达到7.98×10-4，高出将近7倍