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加温加压条件下复杂旋流液雾火焰流场测量

航空动力学报 2024年

作者：高健庭张弛安强薛鑫陶超范兴州中国航空规划设计研究总院有限公司中国工程物理研究院流体物理研究所北京航空航天大学航空发动机研究院航空发动机气动热力国家重点实验室

为研究近真实工况下航发中心分级燃烧室内部流动特性，在燃烧室最高进口压力1 MPa、进口温度700 K条件下对中心分级燃烧室分层旋流液雾火焰开展粒子图像测速(Particle Image velocimetry，PIV)，并辅以Kerosene PLIF和CH*化学自发光对... 详细信息

为研究近真实工况下航发中心分级燃烧室内部流动特性，在燃烧室最高进口压力1 MPa、进口温度700 K条件下对中心分级燃烧室分层旋流液雾火焰开展粒子图像测速(Particle Image velocimetry，PIV)，并辅以Kerosene PLIF和CH*化学自发光对油雾场和火焰释热场进行光学诊断。为应对加温加压高亮液雾火焰的诸多测试挑战，本文在粒子散播、试验流程、光路布置、成像滤波、图像处理等方面进行了优化。多物理场数据分析结果表明：在进口温度、压力及燃油流量不变时，随着进口空气流量增加，主、预燃级气流耦合增强；中心回流区提前，涡核远离中心；台阶回流区长度减小；预燃级局部当量比下降，反应更接近化学恰当比，释热增强且火焰重心远离中心。本文通过近真实工况下的光学诊断数据，证明了流场、组分场和释热场的紧密关联。

关键词：中心分级燃烧室分层旋流液雾火焰粒子图像测速(PIV) 光学诊断

土壤酸化对砷在团聚体中的分配及其有效性的影响

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环境科学 2024年

作者：肖盛柏徐焰唐舒庭崔浩魏世强西南大学资源环境学院重庆市农业资源与环境研究重点实验室

采用以空间换时间的时空替代法，采集不同酸化程度的黄壤和紫色土，分析酸化对土壤团聚体组成和性质的影响，探索砷(As)在不同酸化程度土壤团聚体中的分配特征、赋存形态和有效性，揭示制约土壤As有效性的关键因素。结果表明，总As在各... 详细信息

采用以空间换时间的时空替代法，采集不同酸化程度的黄壤和紫色土，分析酸化对土壤团聚体组成和性质的影响，探索砷(As)在不同酸化程度土壤团聚体中的分配特征、赋存形态和有效性，揭示制约土壤As有效性的关键因素。结果表明，总As在各团聚体中的分配受到其质量分数显著正向影响，质量分数越大总As分配越多。土壤酸化破坏团聚体结构使大团聚体S1(>2mm)质量分数下降5～15个百分点，导致无定形铁含量上升2～7倍，进而使S1总As分配量下降。有效As受到非专性/专性吸附态砷(F1和F2)正向调控(F1+F2相关系数0.76)，受到残渣态砷(F5)反向影响(相关系数为-0.89)。土壤酸化使外源As进入土壤后F1与F2占比显著下降，导致ω(有效As)由6.71～15.37mg·kg-1下降到2.36～9.26mg·kg-1，S1和微团聚体S4(<0.25mm)中外源有效As含量最高，同时外源有效As还受到有机质反向影响(相关系数-0.72)，有效磷和CEC的正向调控(系数0.40和0.52)。制约不同粒径团聚体中As有效性的土壤性质因素存在差异，S2(1～2mm)、S3(0.25～1mm)和S4这3种团聚体中土壤酸化显著提高无定形铁从而降低As有效性，S3外源有效As受到CEC影响不显著，但所有团聚体外源添加As后有效As都受到有机质、氮和钾的影响。研究结果可为土壤As有效性的精准调控与污染修复提供了基础依据。

关键词：土壤酸化团聚体砷(As) 形态有效砷

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水泵水轮机非同步导叶启动工况三维模拟研究

中国农村水利水电 2024年第3期 231-237页

作者：杨志炎方红弓路家廖庭庭上海勘测设计研究院有限公司上海200434

水泵水轮机低水头启动时,空载工况附近S特性明显,工况点进入后,机组宏观参数易发生振荡。为研究低水头启动工况机组快速稳定的内流机理,设置非同步导叶,引入调速器参数,通过三维模拟分析启动全过程宏观参数、压力脉动与流态的演变规律... 详细信息

水泵水轮机低水头启动时,空载工况附近S特性明显,工况点进入后,机组宏观参数易发生振荡。为研究低水头启动工况机组快速稳定的内流机理,设置非同步导叶,引入调速器参数,通过三维模拟分析启动全过程宏观参数、压力脉动与流态的演变规律。结果表明,启动过程初期导叶同步开启,转速较小,转轮叶道内产生大范围失速涡,压力呈低频高幅值波动;转速上升过程中,流态逐渐平顺,压力脉动逐渐降低;进入调速器调节阶段后,工况点进入S区,压力脉动呈高频高幅值,而非同步导叶破坏了无叶区产生的高速水环,促使机组快速稳定。

关键词：水泵水轮机启动过程非同步导叶流态压力脉动

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2000~2020年中国人口结构重构及人力资本存量核算

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人口研究 2024年第1期48卷 3-21页

作者：王金营张国庭河北大学经济学院

连续、完整的分年龄、分受教育程度人口数据是研究一个国家或地区人口与经济社会发展动态关系的基础。然而在非普查年份,这类数据要么无法直接获取,要么质量得不到保障。为此,利用2000年、2010年和2020年全国人口普查数据,采用马尔科夫... 详细信息

连续、完整的分年龄、分受教育程度人口数据是研究一个国家或地区人口与经济社会发展动态关系的基础。然而在非普查年份,这类数据要么无法直接获取,要么质量得不到保障。为此,利用2000年、2010年和2020年全国人口普查数据,采用马尔科夫链-人口离散发展方程正反双向反馈拟合方法,重构出2000~2020年期间非普查年份的分年龄、分受教育程度人口数据。在此基础上,利用改进后的核算模型计算出2000~2020年的人力资本存量。研究结果显示,重构的非普查年份总人口数据与国家统计局调整后的数据差距很小,重构的分年龄人口数据修正了国家统计局公布的人口年龄结构数据存在的偏差;中国人力资本存量从2000年的158.56亿人年攀升到2020年的264.79亿人年,年均增长率为2.60%;受人口年龄结构老化和劳动年龄人口减少的影响,人力资本存量增长速度呈现放缓趋势。

关键词：人口普查年龄结构受教育程度人力资本

元素掺杂对储氢容器用高强钢性能影响的第一性原理和分子动力学模拟

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物理学报 2024年第6期73卷 69-81页

作者：胡庭赫李直昊张千帆北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

高压气态储氢是当前氢能储运的重要方式,而高强钢材料则是储氢容器主要采用的材料之一.然而,其内部杂质元素和固有缺陷常导致其力学性能下降,从而降低了容器的承压能力和存储寿命.目前元素掺杂对于高强度钢力学性能的影响机制尚不完全明... 详细信息

高压气态储氢是当前氢能储运的重要方式,而高强钢材料则是储氢容器主要采用的材料之一.然而,其内部杂质元素和固有缺陷常导致其力学性能下降,从而降低了容器的承压能力和存储寿命.目前元素掺杂对于高强度钢力学性能的影响机制尚不完全明确,基于此,本文应用第一性原理计算模拟方法研究了Fe-M及Fe-C-M(M=Cr,Mn,Mo,As,Sb,Bi,Sn,Pb)体系中元素掺杂对其机械性能的影响.结果表明,Mn掺杂使得高强钢的弹性模量、体模量和剪切模量等增强,而其余元素的引入均使得高强钢的3种模量减弱,其中非过渡金属元素对3种模量的影响大于过渡金属元素.电子结构分析表明,过渡金属元素与Fe晶格有着更好的相容性.分子动力学模拟结果进一步显示H原子的注入显著地破坏了Fe多晶掺杂C,Cr,Mn元素体系的晶格有序性,而Cr元素的掺入则可以显著提升体系的位错密度.综上,本文探究了掺杂元素对单晶和多晶Fe力学性能的影响,对Fe基材料掺杂及缺陷对强度影响的机理研究具有较强的指导意义.

关键词：第一性原理分子动力学力学性能晶体缺陷

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变频变摩擦的摩擦摆隔震支座力学性能

建筑结构学报 2024年第5期45卷 92-103页

作者：尚继英谭平韩建平杨奎黎庭州兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 广州大学土木工程学院广东广州510006 广州大学工程抗震减震与结构安全教育部重点实验室广东广州510405 震安科技股份有限公司云南昆明650200

为了解决传统摩擦摆隔震支座(friction pendulum bearing, FPB)刚度和阻尼特性固定不能适用于更为广泛的地震和结构条件等问题,研发了变频(曲率)变摩擦的摩擦摆隔震支座(friction pendulum bearing with variable frequency and frictio... 详细信息

为了解决传统摩擦摆隔震支座(friction pendulum bearing, FPB)刚度和阻尼特性固定不能适用于更为广泛的地震和结构条件等问题,研发了变频(曲率)变摩擦的摩擦摆隔震支座(friction pendulum bearing with variable frequency and friction, FPB-VFF),其刚度和阻尼特性随支座位移变化。分析了该支座的力学性能和工作原理,推导其理论本构模型和滞回特性参数表达式;建立FPB-VFF精细化有限元模型,得到其等效刚度、等效阻尼比和耗能等,研究滞回特性随支座参数的变化规律;进行了FPB-VFF力学性能试验,验证理论分析和有限元模拟的正确性。研究表明:FPB-VFF的等效刚度和耗能随滑移区2摩擦系数线性增加,等效阻尼比随滑移区2的摩擦系数呈反比例函数关系变化;相比FPB,FPB-VFF的等效刚度、耗能和等效阻尼比增大且最大增幅分别为146%、230%和30%。

关键词：隔震支座变频变摩擦本构模型精细化有限元模型滞回特性力学性能

钢管混凝土拱肋水化热温度场足尺节段试验研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 546-567页

作者：周倩周建庭任伟杨俊辛景舟王俊新重庆建筑工程职业学院重庆400072 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074

为揭示山区大跨钢管混凝土拱桥水化热温度场分布特征及演变机理,依托雅鲁藏布江特大桥,开展了强辐射-大温差联合作用下大跨钢管混凝土拱桥节段水化热温度场足尺试验研究和瞬态热分析研究,提出了水化热温度场计算方法,建立了温度与太阳... 详细信息

为揭示山区大跨钢管混凝土拱桥水化热温度场分布特征及演变机理,依托雅鲁藏布江特大桥,开展了强辐射-大温差联合作用下大跨钢管混凝土拱桥节段水化热温度场足尺试验研究和瞬态热分析研究,提出了水化热温度场计算方法,建立了温度与太阳辐射、风速、环境温度的直接理论关系.结果表明:径向温度场夜间呈影响深度D/4的对称三折线分布,正下午时段呈非对称三折线分布,在距向阳侧交界面D/8~D3/8位置突变;周向温度场呈半波比值接近5∶1的正弦曲线分布;向阳侧温度梯度方向不断变化,最大正温差接近30℃,最大负温差接近40℃,涂抹低辐射吸收率材料可有效减小温度梯度.提出的温度场计算方法在适用性上不受气候环境限制,公式计算结果与试验结果及有限元结果吻合良好,表明这种方法可以应用于工程分析.

关键词：钢管混凝土拱桥水化热温度场足尺节段试验演化规律分布模型温度场计算方法

基于相变材料的低损耗可重构无阻塞光交换网络

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光学学报 2024年第11期44卷 50-57页

作者：熊羽庭郭鹏星周佳豪侯维刚郭磊重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院重庆400065

提出一种以相变材料为基础的低损耗可重构无阻塞光交换网络架构。首先,设计基于低吸收损耗相变材料Sb2Se3与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的2×2全光开关单元,通过光控Sb2Se3相变状态实现开关状态的切换。该单元无需外界持续的偏置电压即可保... 详细信息

提出一种以相变材料为基础的低损耗可重构无阻塞光交换网络架构。首先,设计基于低吸收损耗相变材料Sb2Se3与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的2×2全光开关单元,通过光控Sb2Se3相变状态实现开关状态的切换。该单元无需外界持续的偏置电压即可保持开关状态,具有非易失性的特点,此外还能够降低功耗,减少芯片面积。基于此,通过Benes拓扑将2×2光开关与交叉波导级联,构建8×8无阻塞光交换网络。通过调整不同开关单元中Sb2Se3的相变状态,实现8×8光交换网络中任意输入端口至输出端口的可重构光路交换。运用Ansys Lumerical仿真平台对所设计的2×2光开关及交叉波导结构进行仿真与优化,验证所提光交换网络的全连接无阻塞数据交换功能。仿真结果显示,所提2×2光开关的插入损耗和串扰噪声分别低于0.072 dB和-55.66 dB,8×8光交换网络的插入损耗和串扰噪声分别低于0.500 dB和-45.00 dB。因此,所设计的低损耗性能优势的开关结构有助于实现大规模光子集成交换网络。

关键词：集成光学光交换非易失性可重构性马赫-曾德尔干涉仪相变材料

不均匀温度场下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空分析

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桥梁建设 2024年第1期54卷 103-109页

作者：周倩冯鹏程周建庭辛景舟王俊新山地城市智能道路检测重庆市高校工程中心重庆400072 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074

为了解不均匀温度场作用下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空原因,依托高原山区某跨径430 m的钢管混凝土拱桥,进行强辐射、大温差联合作用下拱肋拱顶节段足尺模型试验,分析模型温度场分布,并对该不均匀温度场作用下管内混凝土脱空机理进行... 详细信息

为了解不均匀温度场作用下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空原因,依托高原山区某跨径430 m的钢管混凝土拱桥,进行强辐射、大温差联合作用下拱肋拱顶节段足尺模型试验,分析模型温度场分布,并对该不均匀温度场作用下管内混凝土脱空机理进行研究。结果表明:钢管混凝土拱桥水化阶段和运营阶段径向温度场可简化为多段式折线变化规律。14:00时刻,水化阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)先减小后升高再减小,在距向阳侧界面D/8~3D/8处(D为钢管内径)存在一个大温差面,运营阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)呈先减小后不变再增加的非对称分布规律,从钢管混凝土界面至距其D/8处温度变化大。混凝土水化阶段和运营阶段管内混凝土脱空机理为:在温度场作用下钢管混凝土界面最大纵向应力差分别高达82.6 MPa和61.95 MPa,最大界面径向拉应力分别为0.8 MPa和2.06 MPa,均超过钢管和混凝土间的粘结强度。

关键词：钢管混凝土拱桥水化热温度场不均匀温度场纵向应力径向应力脱空机理模型试验