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加压浸出搅拌釜内气液传热传质过程数值模拟

中国有色金属学报 2022年第10期32卷 3111-3122页

作者：刘柳陈志彬闫红杰谭智凯张登凯周萍中南大学能源科学与工程学院长沙410083 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂韶关512325

为了探究加压浸出搅拌釜内流场及温度分布规律,本文基于Fluent软件,采用SST k−ω湍流模型、欧拉−欧拉多相流模型以及多重参考系方法,在不考虑化学反应的前提下,耦合气液流动、传质和传热,构建加压浸出搅拌釜内流体流动及传热传质的数学... 详细信息

为了探究加压浸出搅拌釜内流场及温度分布规律,本文基于Fluent软件,采用SST k−ω湍流模型、欧拉−欧拉多相流模型以及多重参考系方法,在不考虑化学反应的前提下,耦合气液流动、传质和传热,构建加压浸出搅拌釜内流体流动及传热传质的数学模型,并分析了釜内气液流场、温度场的分布特征。结果表明:流体会在釜内形成两个主要循环区,桨叶后方出现“气穴”现象;靠近球形釜壁处流体存在明显的分层现象和局部高温区;釜壁处挡板对搅拌流场及温度场分布的影响较大,靠近挡板的位置流场分布更加紊乱,温度更均匀。

关键词：加压浸出搅拌釜流场温度场传热传质

水冷板式换热器结构参数对换热性能影响规律的数值模拟

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热科学与技术 2017年第3期16卷 206-211页

作者：闫红杰谭智凯史雅君金俊伟葛世恒金伟中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 株洲时代金属制造有限公司湖南株洲412200

基于流体计算软件FLUENT,针对水冷板式换热器构建了三维的物理模型,选择标准k-ε湍流模型,模拟了实际换热过程,并与实验结果进行比较,两者结果基本吻合。对换热器内部结构参数进行了优化研究,发现在压降允许的范围内,通过适当减小槽道... 详细信息

基于流体计算软件FLUENT,针对水冷板式换热器构建了三维的物理模型,选择标准k-ε湍流模型,模拟了实际换热过程,并与实验结果进行比较,两者结果基本吻合。对换热器内部结构参数进行了优化研究,发现在压降允许的范围内,通过适当减小槽道截面的水力直径可以提高换热效率和热源面的温度均匀性。

关键词：水冷板式换热器结构优化数值模拟

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高压涡轮动叶叶尖非定常气热特性研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 836-844页

作者：尤煜龙丁亮谭智勇中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 上海商用飞机发动机工程技术研究中心上海200241

本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明,TBR模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区,机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠... 详细信息

本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明,TBR模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区,机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠近前缘区域形成局部高换热系数。随着叶尖凹槽深度增加,凹槽内流场低速区域扩大,卷吸涡尺寸也随之增大。相应地,凹槽底部的换热过程减弱,沿压力侧肋分布的带状高换热系数区域范围减小,其位置逐渐远离压力侧肋,并且在特定时刻呈现间断离散的分布特点。不同时刻,2%凹槽深度的叶尖中凹槽底部的平均换热系数相比3%凹槽深度的叶尖升高7.1%~13.5%,相比3.5%凹槽深度的叶尖升高9.6%~21.9%。

关键词：涡轮动叶叶尖非定常流动传热

低效油茶林林分转换对土壤质量和真菌群落的影响

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低效油茶林林分转换对土壤质量和真菌群落的影响

作者：谭智铭中南林业科技大学

学位级别：硕士

油茶是中国南方的一种重要木本油料植物,对于缓解我国粮油压力、确保食用油供应安全以及助力实现乡村振兴有重要意义。然而,由于种植和管理上的不足,导致某些地区油茶林的产量偏低。为推动油茶产业的发展,国家近年来积极设定了转换低效... 详细信息

油茶是中国南方的一种重要木本油料植物,对于缓解我国粮油压力、确保食用油供应安全以及助力实现乡村振兴有重要意义。然而,由于种植和管理上的不足,导致某些地区油茶林的产量偏低。为推动油茶产业的发展,国家近年来积极设定了转换低效油茶林林地为目标,以期提高产量和效率。在生产实践中,采用更新换种改造被认为是提高油茶林地经济效益和生产力的有效策略之一。然而,人们往往忽略了油茶林地转换对土壤质量及生态环境的影响。土壤质量评价体系(soil quality index)通过多因子分析和方差分析方法对土壤养分进行量化,综合反映了土壤的物理、化学和生物性质。这不仅体现了土壤的综合特性,也是有效评估油茶林土壤质量优劣的手段。同时,研究土壤中的真菌群落组成对于增强植物对不良环境的适应能力、促进复杂有机物的分解以及保持土壤物质循环和能量流动的稳定具有重要意义。本研究以改造前的油茶老林和转换后的油茶幼林、马尾松林和杉木林为研究对象,通过分析林地改造后土壤物理化学和酶活性变化,结合Illumina高通量分析真菌、丛枝菌根真菌群落多样性等指标,分析了老油茶林林分转换对土壤质量的影响。其研究主要结果有以下几点:(1)与油茶老林相比,林分转换后新造人工林土壤开始向弱酸性转化,土壤有机碳、全钾等土壤指标显著提高20%～116%。油茶林中铁元素含量显著低于用材林地,表明在油茶在生长期对铁元素的需求较大。通过将土壤物理化学生物以及微生物指标作为构建的土壤评价原始数据集,进行主成分分析结合Norm值的方法得到由pH、全钾、速效钾、硝态氮、磷酸盐、BG、ACP、***、*** 和 ***共10个指标组成的最小数据集。研究结果表明,油茶老林改造后,新生林地尤其是新油茶林土壤质量得到明显改善。(2)油茶老林转换后,其主要真菌群落的营养型发生显著变化。在油茶幼林中致病真菌相对丰度占比显著增加。随着土壤深度的增加,土壤腐生真菌相对丰度也逐渐增加。在马尾松林中外生菌根真菌数量得到显著提高,而杉木林真菌群落营养型结构与油茶老林相似。在门水平上,改造后油茶幼林和杉木林中优势真菌群落由担子菌门(Basidiomycota)转化为子囊菌门(Ascomycota)。通过网络共现图研究发现,老油茶林转换后的真菌群落链接度增加,以新油茶林链接度最高。油茶幼林中丛枝菌根真菌以盾巨孢囊霉属(Scutellosporas)和多头孢囊霉属(Diversispora)为核心物种相互聚集。在马尾松林中外生菌根真菌物种红菇属(Russula)、丝盖伞菌属(Inocybe)和Amphinema属在数量上占主导地位,并且在群落中有重要链接作用。结合土壤性质对真菌群落的分析发现,油茶幼林真菌群落受土壤养分影响较小,马尾松真菌群落与土壤中铁、镁含量有显著正相关关系,油茶老林与锰含量有显著正相关关系。(3)寄生真菌木霉属(Trichoderma)与其他真菌联系紧密,并在油茶幼林中与其他的植物致病菌产生了拮抗反应,达到抗菌除虫的效果。通过指示性物种分析发现,油茶幼林中多头孢囊霉菌属(Diversispora)的物种在油茶幼林中有重要作用。由此可见,在今后油茶林土壤管理过程中,可以适当在幼苗时期接种关键菌种,以此减少对农药、除虫剂的依赖,并提高油茶根系长度和油茶生物量累积。综上所述,本研究展示了通过更新和改良低效油茶林地,对提升土壤质量和优化真菌群落结构具有明显的正面效应。通过分析确定的关键土壤质量指标和提出的真菌保护措施,为该地区未来的土壤管理和真菌群落保育工作提供了宝贵的指导和见解。

关键词：低效油茶林林分转换土壤质量指标真菌群落多样性真菌关键种林地管理

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外部水源作用下岩石液氮冻结试验研究

岩土工程学报 2024年第2期46卷 415-425页

作者：谭智勇王超林龙安发贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

地下工程施工常遇到砂土交错和地下水丰富的软弱地层问题,液氮低温可使岩土体迅速冻结以达到土层稳定和加固目的,但液氮在快速冻结的同时也会导致周围岩土体物理力学性质受到劣化,因此,探究超低温作用下外部水源对岩石劣化作用的影响对... 详细信息

地下工程施工常遇到砂土交错和地下水丰富的软弱地层问题,液氮低温可使岩土体迅速冻结以达到土层稳定和加固目的,但液氮在快速冻结的同时也会导致周围岩土体物理力学性质受到劣化,因此,探究超低温作用下外部水源对岩石劣化作用的影响对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义。为研究外部水源对岩石低温劣化作用影响,对不同饱水条件下的岩样进行液氮冷浸处理后开展超声波试验、核磁共振试验和单轴压缩试验。试验结果表明:①岩样在冻结状态下仍存在损伤,且损伤程度随岩样恢复室温后进一步增加;②液氮冷浸时间40 min左右对岩样劣化作用最明显;③外部水环境导致干燥岩样劣化程度增加、而饱和岩样劣化程度降低;④当岩石外部存在水源时,长时间(>30 min)的液氮冷浸作用会增加岩石的强度,而短时间(≤30 min)的液氮冷浸处理会劣化岩石的强度。

关键词：液氮冻结损伤孔隙结构岩石强度

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柔性机械臂的受限控制

柔性机械臂的受限控制

作者：谭智锋广州大学

学位级别：硕士

科技的发展不断促使着交通运输设备向高端智能设备发展。机械臂作为先进自动化设备和载运工具之一,在提高作业效率、保障人员安全等方面发挥着重要作用,是推动交通运输业高质量发展的重要一环。由柔性材料构成的柔性机械臂与刚性机械臂... 详细信息

科技的发展不断促使着交通运输设备向高端智能设备发展。机械臂作为先进自动化设备和载运工具之一,在提高作业效率、保障人员安全等方面发挥着重要作用,是推动交通运输业高质量发展的重要一环。由柔性材料构成的柔性机械臂与刚性机械臂相比,有着轻量化,能耗低,灵活性高等优点,因而在交通运输领域中有着广泛应用前景。但由于其结构和材质的特殊性,在移动时候会产生一定的结构振动,影响系统的作业精度,并且长期和高频率的振动会加快零件的磨损,影响使用寿命。同时,实际中会有潜在执行器故障、输入非线性与通信约束等限制问题将影响执行机构的有效运作,使之不能按照理想的情况运作,降低系统的工作精度和效率。本文将对一类柔性机械臂系统,存在执行器故障、输入非线性以及通信约束等受限问题进行研究,设计相应的控制算法来解决系统面临的受限问题,并且实现角度跟踪和振动抑制,研究内容大致如下:(1)针对具有死区非线性以及执行器故障的柔性机械臂系统,对其特征进行解构,设计自适应逆算子去对死区进行补偿,消除死区带来的不利影响,并且设计了自适应容错控制补偿系统在执行器有故障时继续作业产生的稳态误差。(2)针对系统中存在输出量化并应用事件触发机制降低通信频率。系统的末端形变输出信号被均匀量化,对输出量化进行分析,在控制器设计中补偿量化误差,而且设计了一个动态事件触发机制,使得系统在作业时能在低通信频率下仍能保持足够的精度。(3)针对柔性机械臂末端存在负载的情况,重构了动力学模型,针对新的动力学模型设计对应的边界控制策略,使得系统在有负载且不确定的情况下仍能稳定快速地跟踪目标角度并且实现振动抑制。本文利用Lyapunov直接法证明了系统在所提出的控制算法下的稳定性。然后基于Matlab模拟仿真了柔性机械臂系统的受控情况,验证了控制的策略性能,并在Quanser柔性连杆实验平台上进行实验。同时,引入其他的控制策略进行对比,通过对比设计的策略与不同控制策略的控制效果,从而验证所设计控制策略的优越性与有效性。

关键词：柔性连杆机械臂容错控制事件触发量化控制自适应控制

Cold model on bubble growth and detachment in bottom blowing process

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2019年第1期29卷 213-221页

作者： Hong-jie YAN Jun-bing XIAO Yan-po SONG Zhi-wen HU Zhi-kai TAN Liu LIU School of Energy Science and Engineering Central South University Changsha 410083 China Hunan Key Laboratory of Energy Conservation in Process Industry Central South University Changsha 410083 China

The bubble growth and detachment behavior in the bottom blowing process were investigated. Four multi-hole nozzle configurations with different opening ratios were assessed experimentally using high-speed photography and digital image processing. For these configurations, the experiments reveal that the bubble growth consists of a petal-like stage, an expansion stage and a detachment stage. The petal-like shape is qualitatively described through the captured images, while the non-spherical bubbles are analyzed by the aspect ratio. The bubble size at the detachment is quantified by the maximum caliper distance and the bubble equivalent diameter. Considering the dependence on the opening ratio, different prediction models for the ratio of maximum caliper distance to hydraulic diameter of the nozzle outlet and the dimensionless bubble diameter are established. The comparative analysis results show that the proposed prediction model can accurately predict the bubble detachment size under the condition of multi-hole nozzles.

关键词： bottom blowing bubble growth nozzle geometry non-spherical bubble

一步法合成P4HB基热塑性聚氨酯弹性体及其性质

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功能高分子学报 2024年第3期37卷 187-195页

作者：谭智宇宋红玮沈勇李志波青岛科技大学化工学院青岛科技大学高分子科学与工程学院山东省教育厅生物基高分子材料重点实验室

以聚(4-羟基丁酸酯)(P4HB)为软段、不同异氰酸酯和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过一步法合成了一系列可解聚回收的P4HB基聚氨酯(P4HB-TPU)。研究了投料比、P4HB的数均分子量、扩链剂BDO含量以及异氰酸酯种类对聚氨酯性能的影响,以及P4HB-TP... 详细信息

以聚(4-羟基丁酸酯)(P4HB)为软段、不同异氰酸酯和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过一步法合成了一系列可解聚回收的P4HB基聚氨酯(P4HB-TPU)。研究了投料比、P4HB的数均分子量、扩链剂BDO含量以及异氰酸酯种类对聚氨酯性能的影响,以及P4HB-TPU的可控解聚与单体回收。采用傅里叶变换红外光谱、热重分析、差示扫描量热、单轴机械拉伸等对P4HBTPU的热性能、力学性能以及热解聚回收性进行了研究。结果表明,当投料配方设计中n(—NCO)/n(—OH)为1.1、异氰酸酯为二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI)、P4HB的数均分子量为1.9×103时,P4HB-TPU的拉伸强度可达到37.8 MPa,性能与商用聚己内酯基热塑性聚氨酯(PCL-TPU)相近。随着P4HB分子量的增大,其结晶性使得聚氨酯由弹性体开始向塑料转变。BDO含量的增加在一定程度上有助于提高TPU的力学性能。使用环状对称的异氰酸酯可以有效提升材料的拉伸强度。在170℃、200 Pa的条件下,通过对P4HB-TPU热解聚,可以将P4HB解聚为γ-丁内酯(γ-BL)单体,并达到约98%的单体回收率。

关键词：聚酯聚氨酯聚(4-羟基丁酸酯) 闭合循环聚氨酯解聚热塑性聚氨酯

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测