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输电直线杆塔风灾易损性的准静态分析方法

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3732-3741,I0034页

作者：何浩林汪大海黄增浩张志强武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北省武汉市430070 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663

如何合理并高效地评估既有输电杆塔的抗风承载性能及安全裕度,对电网的风灾预测及运维管理具有重要的意义。该文提出一种考虑风向效应杆塔结构易损性评估的高效实用方法。首先基于风工程原理,采用准静态分析框架推导给出不同设计风速下... 详细信息

如何合理并高效地评估既有输电杆塔的抗风承载性能及安全裕度,对电网的风灾预测及运维管理具有重要的意义。该文提出一种考虑风向效应杆塔结构易损性评估的高效实用方法。首先基于风工程原理,采用准静态分析框架推导给出不同设计风速下的杆塔整体风荷载的极值概率分布;随后综合考虑输电塔结构参数的不确定性及初始缺陷,通过非线性静力推覆分析(nonlinear static pushover analysis,NSPA)考察杆塔结构的抗风承载能力性能及对应的破坏准则;进而依据随机抽样分析得到杆塔结构的抗风承载力的概率模型;最后采用极限状态函数计算不同风向角下的杆塔风灾易损性概率曲线。研究表明,基于首次超越概率理论可以方便得到准静态分析框架下的整体风效应概率分布;准静态的基底剪力响应不受结构非线性状态影响,可作为整体风荷载作用的评价指标;基于构件屈服破坏与整体破坏内在联系,可建立合理的轻微、严重和倒塌的破坏准则;风向角对杆塔的抗风承载性能和易损性均有着显著影响,杆塔在60°风向角下的易损概率最高。

关键词：输电杆塔风向角非线性静力推覆分析破坏准则易损性

大数据驱动下义务教育公共服务的供需匹配：理论阐释、困境展现与实现路径

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当代教育论坛 2024年第3期 34-42页

作者：汪大海莫雪杨北京师范大学政府管理学院

大数据发展为义务教育公共服务带来创新动能，促进供需精准对接，并推动治理模式由经验判断转向数据驱动的精确匹配。然而，义务教育公共服务在适应这一技术浪潮的过程中，仍面临诸多挑战。研究立足于供需匹配理论，围绕需求侧管理、供... 详细信息

大数据发展为义务教育公共服务带来创新动能，促进供需精准对接，并推动治理模式由经验判断转向数据驱动的精确匹配。然而，义务教育公共服务在适应这一技术浪潮的过程中，仍面临诸多挑战。研究立足于供需匹配理论，围绕需求侧管理、供给侧回应与大数据驱动三大维度，构建出大数据驱动下义务教育公共服务供需匹配的行动框架，从而揭示精准化管理过程的运作机理，为服务持续性优化提供有力支撑。为推进基础教育扩优提质，实现义务教育公共服务供需匹配，应坚持新基建工程建设、数据制度健全、数据智脑建成、供给模式优化、动态监测系统探索以及智慧评估体系构建等关键路径。

关键词：大数据义务教育公共服务供需匹配精准化

基于SPH-FEM耦合方法的泥石流冲击输电塔基础的动力分析

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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 68-78页

作者：于虹李昊许标张磊汪大海张志强张贵峰云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650214 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 南方电网科学研究院有限责任公司广东广州510663

泥石流是我国西南山区常见的地质灾害。架空输电杆塔在泥石流的冲击下往往发生基础破坏甚至会造成杆塔倒塌。首先采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法和有限元方法(finite element method,简称FEM)相... 详细信息

泥石流是我国西南山区常见的地质灾害。架空输电杆塔在泥石流的冲击下往往发生基础破坏甚至会造成杆塔倒塌。首先采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法和有限元方法(finite element method,简称FEM)相耦合的三维数值方法模拟了泥石流对杆塔基础的冲击作用;在与相关模型试验结果验证的基础上,开展了不同泥石流密度、黏度系数及初始速度条件下对输电塔基础的冲击力作用的参数分析;研究结果表明:随着泥石流初始速度的增加,冲击力峰值会随之增大;前排基础的冲击力峰值均大于后排基础;泥石流冲击过程特性受到泥石流密度和黏度系数影响。与稀性泥石流相比:黏性泥石流冲击基础后,基础下游真空区相对要小;此外,将数值模拟结果与Kwan冲击力公式及铁二院推荐的冲击压力设计公式预测值进行对比分析可以发现:Kwan冲击力公式能较好地预测出基础所受泥石流冲击力的平均趋势,最大预测误差低于30%,铁二院公式预测的稀性和黏性泥石流的冲击压力平均偏低分别约17%和28%。相关研究结果有望为泥石流频发区域输电塔基础的设计和风险评估提供一定的参考依据。

关键词： SPH-FEM耦合方法泥石流输电塔基础冲击力流固耦合

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输电线路下击暴流强风荷载最不利工况研究

防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 90-98页

作者：陈麒麟汪大海向越孙启刚杨庆山黄国庆杨军永武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司四川成都610000 国网山东省电力公司经济技术研究院山东济南250000 重庆大学土木工程学院重庆400044 国网山东省电力公司莱芜供电公司山东济南271100

对流天气引起的下击暴流已经成为我国中东部地区输电线路风灾破坏的主要原因。下击暴流风场的特异性造成现有规范无法适用,开展下击暴流输电线路设计风荷载的研究成为提高电网安全性亟待开展的课题。介绍了下击暴流的数学风场模型并用... 详细信息

对流天气引起的下击暴流已经成为我国中东部地区输电线路风灾破坏的主要原因。下击暴流风场的特异性造成现有规范无法适用,开展下击暴流输电线路设计风荷载的研究成为提高电网安全性亟待开展的课题。介绍了下击暴流的数学风场模型并用于计算输电线路风荷载,采用非线性有限元方法对杆塔受到的导线风荷载开展了风场及线路结构参数分析,着重考察了最大导线风荷载对应工况。研究结果表明:(1)直线塔与耐张塔最大横向荷载值相同,但后者最大纵向荷载值显著大于前者;(2)直线塔的最大横向荷载和纵向荷载塔位分别出现于八跨输电线路的端部和次端部直线塔,耐张塔则出现于四跨输电线路;(3)最大导线风荷载与出流直径、中心相对位置、塔位及跨数密切相关,均存在特定的最不利工况。通过对风荷载影响因素和分布规律的总结,最终给出了三种代表性最不利导线风荷载工况的归一化风场参数,为输电线路抗下击暴流导线风荷载的合理取值提供了数据支撑。

关键词：下击暴流输电线路最不利工况参数分析

纳米凹凸棒土/PC/ABS阻燃复合材料的制备及其性能研究

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纳米凹凸棒土/PC/ABS阻燃复合材料的制备及其性能研究

作者：汪大海华南理工大学

学位级别：硕士

聚碳酸酯/(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)共聚物(PC/ABS)合金具有优异的综合性能,主要用于汽车制造、电子电器、建材等领域。然而PC/ABS合金的易燃性严重限制了其应用领域,因此为了扩大PC/ABS合金的使用范围,有必要对其进行阻燃改性。本文首先... 详细信息

聚碳酸酯/(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)共聚物(PC/ABS)合金具有优异的综合性能,主要用于汽车制造、电子电器、建材等领域。然而PC/ABS合金的易燃性严重限制了其应用领域,因此为了扩大PC/ABS合金的使用范围,有必要对其进行阻燃改性。本文首先以纳米凹凸棒土(nano-Palygorskite,nano-PAL)作为填料对PC/ABS合金进行增强改性和阻燃改性。微观形貌表明,nano-PAL容易在PC/ABS合金中团聚,在较低含量(3wt%)的条件下出现了明显的团聚现象。力学数据结果表明,PC/ABS合金的强度和模量,随nano-PAL含量的增加,增强效果越明显,材料韧性越差。热稳定性数据显示,nano-PAL能有效延迟PC降解,提升PC/ABS合金的热稳定性,其中1wt%nano-PAL对PC/ABS合金热稳定性提升最明显。此外,复合材料垂直燃烧测试结果表明,nano-PAL单独阻燃PC/ABS合金的效果不理想。其次,为了进一步提升PC/ABS合金的阻燃性能,研究了nano-PAL与磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)的协同阻燃机理,使用转矩流变仪制备了不同配比的nano-PAL/TPP/PC/ABS复合材料。研究结果表明,4份nano-PAL复配10份TPP就能使PC/ABS合金的垂直燃烧达到V-0级,极限氧指数达到28.8%,这归结于在阻燃过程中TPP主要发挥气相阻燃作用,nano-PAL主要发挥凝聚相阻燃作用。TPP的P-O-C能够与PC发生酯化反应,形成具有隔热作用的交联炭层,提升了PC/ABS合金的热稳定性。TPP和nano-PAL熔融共混时分散在基体大分子链之间,减小了分子链之间的作用力,破坏了PC/ABS合金的连续结构,导致PC/ABS合金的韧性下降。此外,在不影响PC/ABS/10T/4P阻燃性能的前提下,添加甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)改善其韧性的方法不可行。最后,使用推拉混炼仪制备了不同配比的nano-PAL/TPP/PC/ABS复合材料,研究了不同流场对阻燃PC/ABS合金性能影响的机理。研究结果表明,相比于转矩流变仪,推拉混炼仪进一步提升了nano-PAL和TPP在PC/ABS合金中分散性,增强了nano-PAL和TPP在凝聚相的阻燃作用,提升了PC/ABS合金的阻燃性能、热稳定性和成炭能力。此外,在PC/ABS合金中分散性更好的nano-PAL和TPP提升了复合材料韧性。

关键词：聚碳酸酯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物纳米凹凸棒土磷酸三苯酯拉伸流场

输电线‑绝缘子体系三维抖振响应的时/频域理论方法研究

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振动工程学报 2022年第5期35卷 1109-1117页

作者：汪大海王涛汪伟徐康梁枢果武汉理工大学土木工程与建筑学院建筑工程系湖北武汉430070 中国能源建设集团广东省电力设计院广东广州510799 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430072 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430070

强风作用下往往产生大变形的非线性动力抖振响应,是导致电力网络风偏闪络和支撑杆塔风灾破坏的主要原因。为了揭示强风作用下输电线路风效应形成机理,以典型两跨输电线‐绝缘子为研究对象,以绝缘子的风偏位移和杆塔对绝缘子端部的空间... 详细信息

强风作用下往往产生大变形的非线性动力抖振响应,是导致电力网络风偏闪络和支撑杆塔风灾破坏的主要原因。为了揭示强风作用下输电线路风效应形成机理,以典型两跨输电线‐绝缘子为研究对象,以绝缘子的风偏位移和杆塔对绝缘子端部的空间支座反力响应为考察重点,基于索结构力学,给出了静力平均风偏状态的非线性解,并考察了体系在风偏状态下模态、气动阻尼等动力特性的变化;推导了响应的影响线函数及模态参与系数表达式,提出了线性时域动力响应的计算方法;进而依据风工程理论,给出了脉动风振响应背景分量和共振分量的频域表达式;采用典型算例,通过与非线性有限元模型结果进行分析比较。结论表明,提出的三维振动时/频域理论模型及参数计算取值方法具备足够的工程效率和精度。研究为揭示输电线路风灾的破坏机理,完善输电线路结构的抗风设计提供了重要的理论基础和计算方法。

关键词：非线性抖振响应输电线背景分量共振分量

输电线路风荷载耦联机制的气弹性风洞试验研究

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电网技术 2022年第1期46卷 343-352页

作者：汪大海项旭志张志强章东鸿汪伟武汉理工大学建筑工程系湖北省武汉市430070 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663 中国能源建设集团广东电力设计研究院广东省广州市510663

强风作用下输电线路的风致破坏时有发生。塔–线耦联体系的风振响应已成为输电线路风致灾变研究的关键问题。该文通过输电塔–线体系完全气弹模型风洞试验,开展了输电线路风荷载耦联机制的研究,从响应的统计特性、功率谱分布以及风振系... 详细信息

强风作用下输电线路的风致破坏时有发生。塔–线耦联体系的风振响应已成为输电线路风致灾变研究的关键问题。该文通过输电塔–线体系完全气弹模型风洞试验,开展了输电线路风荷载耦联机制的研究,从响应的统计特性、功率谱分布以及风振系数等方面出发,对比分析了单塔及塔–线体系在不同风向角和风速下的风振响应的变化规律。试验结果表明:塔–线体系的耦合作用导致输电塔的动力特性发生了变化,不仅顺线路及垂直线路方向的基本频率有所改变,而且体系的机械阻尼和气动阻尼都有显著增加;输电塔的风振系数有显著的降低;最不利风向角也由单塔的30°风向角转变为塔–线体系的90°风向角;垂直线路方向的背景分量显著增大。

关键词：输电线路气弹模型风洞试验位移响应耦联机制

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负压状态窄缝通道乙二醇水溶液传热特性

化工进展 2023年第S1期42卷 148-157页

作者：赵晨苗天泽张朝阳洪芳军汪大海上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 清华大学先进高功率微波重点实验室北京100084 上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240

高效、紧凑的换热方式需求日益增大,具有高度方向速度梯度大的窄缝通道成为最有前景的方式之一。本文以质量分数为55%的乙二醇水溶液为工质,针对钛窄缝通道在负压工况进行流动沸腾换热实验。实验在质量流率750~2000kg/(m^(2)·s)、饱和... 详细信息

高效、紧凑的换热方式需求日益增大,具有高度方向速度梯度大的窄缝通道成为最有前景的方式之一。本文以质量分数为55%的乙二醇水溶液为工质,针对钛窄缝通道在负压工况进行流动沸腾换热实验。实验在质量流率750~2000kg/(m^(2)·s)、饱和温度为80~90℃、入口温度60~70℃的条件下进行。结果表明,钛需要更高的热流密度激活大量成核点,从而其过冷沸腾起始点(ONB)前后平均换热系数h基本不变;质量流量对于ONB和沸腾充分发展阶段的平均换热系数影响很大;在高过冷度时,沸腾充分发展阶段,钛窄缝通道换热性能对于入口温度不敏感;提高进口温度降低过冷度可以极大提高平均换热系数,70℃条件下平均换热系数在沸腾充分发展阶段可以提高65%;背压对于换热性能的影响主要在沸腾充分发展阶段,背压越低平均换热系数越大。

关键词：微通道乙二醇水溶液负压气液两相流流动沸腾传热

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输电直线杆塔风灾易损性的准静态分析方法

中国电机工程学报 2022年

作者：何浩林汪大海黄增浩张志强南方电网科学研究院有限责任公司武汉理工大学土木工程与建筑学院

如何合理并高效的评估既有输电杆塔的抗风承载性能及安全裕度，对电网的风灾预测及运维管理具有重要的意义。本文提出了一种考虑风向效应杆塔结构易损性评估的高效实用方法。首先基于风工程原理，采用准静态分析框架推导给出了不同设计... 详细信息

如何合理并高效的评估既有输电杆塔的抗风承载性能及安全裕度，对电网的风灾预测及运维管理具有重要的意义。本文提出了一种考虑风向效应杆塔结构易损性评估的高效实用方法。首先基于风工程原理，采用准静态分析框架推导给出了不同设计风速下的杆塔整体风荷载的极值概率分布；随后综合考虑输电塔结构参数的不确定性及初始缺陷，通过非线性静力推覆分析（NSPA）考察了杆塔结构的抗风承载能力性能及对应的破坏准则；进而依据随机抽样分析得到杆塔结构的抗风承载力的概率模型；最后采用极限状态函数计算了不同风向角下的杆塔风灾易损性概率曲线。研究表明，基于首次超越概率理论可以方便得到准静态分析框架下的整体风效应概率分布；准静态的基底剪力响应不受结构非线性状态影响，可作为整体风荷载作用的评价指标；基于构件屈服破坏与整体破坏内在联系，可建立合理的轻微、严重和倒塌的破坏准则；风向角对杆塔的抗风承载性能和易损性均有着显著影响，本文杆塔在60°风向角下的易损概率最高。

关键词：输电杆塔风向角非线性静力推覆分析破坏准则易损性