为确保掘进巷道施工的合理性,对恒阻大变形锚索和单体液压支架的力学特性进行了现场测试,并对综合支护效果进行了数值模拟。研究结果表明恒阻大变形锚索与单体液压支架的支护效果良好,在施工成本允许的前提下,增大切顶高度和切顶角度、加固锚索,可有效降低巷道的应力峰值,改善应力集中现象。

由于受倾覆力及刚体表面粗糙度影响,液压柱塞泵斜盘-滑靴运动副(滑靴副)在相对运动时处于混合润滑状态。斜盘和滑靴表面接触引起弹性和塑性变形,进而产生表面接触力。接触力与油膜厚度密切相关,在油膜特性分析时不应被忽略。提出一种基于流体动压润滑理论的滑靴副油膜特性(油膜厚度、压力分布、油膜间隙流量)的分析与计算方法,考虑了滑靴副粗糙表面的支撑力影响。在雷诺流体动压润滑方程基础上,考虑滑靴副刚体表面粗糙度水平和油膜厚度,计算液压柱塞泵不同工况下的表面接触支撑力,并将接触力融入运动副的受力方程。提出了基于改进的雷诺流体动压润滑方程的数值计算方法,并进行了仿真分析,通过间接对比滑靴副间隙流量的仿真结果,证实了提出方法的有效性和结果的准确性。

针对多物质弹塑性流体动力学问题提出了一种Euler型有限差分算法.基于该算法,用面向对象的C++语言编译了MMIC-2D计算程序,开发了与之相配套的前处理软件MESH-2D、后处理可视化软件VISC-2D,并对球形装药土中爆炸这类典型的爆炸问题进行了二维数值模拟.数值模拟结果与实验结果相吻合,表明文中所提出的算法和计算程序合理、有效,可以用于进行工程数值仿真计算.

随着测井技术的发展，产生了声波全波列测井技术，声波全波测井比声速测井能得到更丰富的地层信息，这些信息对油田的勘探与开发有着广泛的应用。本文主要介绍了声波全波的计算方法，实轴积分法适用于井外为均匀各向同性弹性介质的情况，而对于复杂介质等井眼物理模型则主要应用有限差分法。声波全波信息在确定岩性、岩层孔隙度和含油饱和度等参数的方面有着重要意义。

塞块式瞬态量热计是气动加热地面模拟试验模型中表面冷壁热流主要测量手段之一,对塞块式瞬态量热计测试结果进行了误差分析,并采用有限差分原理,建立了数学分析模型,编制了瞬态量热计测量结果修正计算程序,并对一些典型的测试结果进行了修正和分析。

利用流体动力学原理,基于低压液压管路瞬态脉动过程中气泡和气穴同时存在的假设,在连续方程和运动方程的基础上,建立了低压液压管路中伴随气泡和气穴的瞬态脉动数学模型,给出了摩擦阻力项数学模型以及气泡和气穴的体积计算数学模型。并采用有限差分法和Matlab/Simulink,对一段等径水平直管道中有气泡和气穴产生时的压力瞬态脉动特性进行了仿真分析和实验研究。瞬态压力脉动波的仿真结果与实验数据的比较表明:所提出的伴随气泡和气穴的低压液压管路瞬态数学模型是合理的,仿真方法是可行的。

基于超薄气膜润滑理论,通过引入微尺度条件下气体稀薄效应流量因子,推导考虑稀薄效应的气体润滑轴承雷诺方程,并采用有限差分法对其进行离散求解,数值分析了不同偏心率、半径间隙以及转速对气膜压力分布、承载力的影响规律,并与未考虑稀薄效应的数值结果进行比较。结果表明：稀薄效应的存在并不会影响压力分布规律,其中气膜压力分布具有非线性,并沿着轴向呈抛物线状;最大压力及承载力随转速和偏心率的增大而增大,随着半径间隙的增大而减小;当考虑气体稀薄效应时,气膜各点压力水平及承载力相比于未考虑时有所下降;当半径间隙越小,偏心率越大时,气体稀薄效应越显著,最大压力及承载力的变化幅度也越明显。

以抛物线型流体静压型机械端面密封（PHS-MS）为研究对象,建立了PHS-MS流体润滑理论模型,考虑流体液膜粘温压效应,采用有限差分法对广义Reynolds方程、能量方程、热传导方程组成的耦合数学模型进行了数值计算,获得了介质温升对PHS-MS密封性能影响规律。结果表明,介质温升使PHS-MS的端面开启力先增大后减小,泄漏率增大,而摩擦力减小,并随着时间推移各项密封性能参数趋向稳定;当介质温升较快时,开启力、泄漏率增大及摩擦力减小的趋势快,但密封性能参数达到的稳定值不变。

为了提高分析矩形止推气浮轴承静态性能的精确度,利用有限差分法对雷诺方程进行了求解.据此,对双U形止推轴承和双圆形止推轴承中两个均压槽之间的耦合关系进行了分析,并利用所设计的装置分别对这两种气浮轴承的承载力理论结果进行了试验验证.研究结果表明：双U形止推轴承中均压槽之间的耦合关系随着气压的增加而增强,双圆形止推轴承中的均压槽之间的耦合关系相对稳定,其强度不会随着外界条件的改变而改变;双U形止推轴承承载力要强于双圆形止推气浮轴承;有限差分法所得出的承载力与试验结果具有较好的一致性,其最大的相对误差分别为12％,13.3％.证明了该方法对矩形止推气浮轴承进行静态性能分析的有效性.

提出非定常流动下管道径向振动控制方程,采用特征线法和有限差分法,并基于阀门快速关闭所引起瞬态压力突变的假设,求解瞬态压力突变下管道径向振动模型。通过数值计算与模型对比发现,该模型具有较好的稳定性。计算结果表明,管道径向振动对流动压力的影响不明显。