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不同狭缝尺寸对正丁醇火焰传播及表面流动影响规律研究

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工程热物理学报 2022年第6期43卷 1696-1701页

作者：李满厚胡培源王昌建合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 安徽省氢安全国际联合研究中心合肥230009

本文根据实际火灾场景设计并进行了不同尺寸的大理石狭缝正丁醇火蔓延阻隔实验,测量了火蔓延在狭缝内蔓延时间和温度分布,并定量计算了狭缝内的表面流总热量和狭缝侧壁面热损失。研究发现,火焰在狭缝中表现为“跳跃–回缩–跳跃”脉动... 详细信息

本文根据实际火灾场景设计并进行了不同尺寸的大理石狭缝正丁醇火蔓延阻隔实验,测量了火蔓延在狭缝内蔓延时间和温度分布,并定量计算了狭缝内的表面流总热量和狭缝侧壁面热损失。研究发现,火焰在狭缝中表现为“跳跃–回缩–跳跃”脉动方式蔓延;在狭缝的冷壁效应和黏性力的耦合作用下,狭缝抑制甚至阻隔了火焰蔓延;狭缝火蔓延时间与狭缝长度成正比,与狭缝宽度成反比;当狭缝侧壁热损失占表面热流总热流的比例超过43.3%时,火蔓延被完全抑制,火焰无法穿过狭缝。

关键词：火蔓延正丁醇燃料狭缝结构阻隔时间传热计算

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小尺度乳化柴油池火的沸腾燃烧特性实验研究

清华大学学报（自然科学版） 2022年第6期62卷 1031-1036页

作者：杨慎林普方李满厚王昌建合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 安徽省氢安全国际联合研究中心合肥230009

使用乳化柴油是实现发动机节油减排的重要方式,而含水率是影响乳化柴油燃烧效率的关键因素。为了预防乳化柴油泄漏火灾并减少人员伤亡和财产损失,该文采用直径为150 mm的不锈钢油盘,实验研究了含水率分为0%、 5%、 10%、 15%和20%的油包... 详细信息

使用乳化柴油是实现发动机节油减排的重要方式,而含水率是影响乳化柴油燃烧效率的关键因素。为了预防乳化柴油泄漏火灾并减少人员伤亡和财产损失,该文采用直径为150 mm的不锈钢油盘,实验研究了含水率分为0%、 5%、 10%、 15%和20%的油包水(W/O)型乳化柴油池火的燃烧和沸腾特性。根据燃烧速率和火焰高度的变化情况,将乳化柴油燃烧过程划分为初始增长阶段、沸腾燃烧阶段、脉动阶段、稳定燃烧阶段和熄灭阶段,其中前3个阶段的燃烧有水参与,而后2个阶段的燃烧特性与0#柴油池火的稳定燃烧阶段和熄灭阶段基本一致。随着含水率的增加,沸腾燃烧阶段和脉动阶段的时间呈“增加—稳定—增加”的趋势,而稳定燃烧阶段的时间呈“减少—稳定—减少”的趋势。乳化柴油池火燃烧过程出现了沸腾燃烧并导致火焰高度下降现象。该研究有助于乳化柴油泄漏火灾的风险评估。

关键词：油包水(W/O)型乳化柴油油池火含水率燃烧速率火焰高度

贵州早寒武世不同沉积环境中富稀土磷矿床稀土富集机理研究

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贵州早寒武世不同沉积环境中富稀土磷矿床稀土富集机理研究

作者：王昌建贵州大学

学位级别：硕士

磷块岩型稀土矿是稀土的重要来源之一,针对贵州早寒武世不同沉积环境中富稀土磷矿中稀土富集机理问题,本文以织金新华台地相富稀土磷矿床和铜仁坝黄斜坡相富稀土磷矿床为重点研究对象,以详实野外地质工作为基础,并进行全岩主量、微量、... 详细信息

磷块岩型稀土矿是稀土的重要来源之一,针对贵州早寒武世不同沉积环境中富稀土磷矿中稀土富集机理问题,本文以织金新华台地相富稀土磷矿床和铜仁坝黄斜坡相富稀土磷矿床为重点研究对象,以详实野外地质工作为基础,并进行全岩主量、微量、稀土元素分析、岩矿鉴定、总有机碳TOC分析、原位微区（LA-ICP-MS）分析,辨析了沉积环境差异,探究了成矿物质来源、控矿地质因素,建立了稀土富集模式,主要取得以下认识:（1）织金新华戈仲伍组含矿岩系富稀土磷矿石矿石矿物以微-细晶磷灰石为主,脉石矿物主要有白云石、石英等;发育生物碎屑结构、砂屑结构、鲕粒结构、条带状构造、透镜状层理、槽状交错层理、人字形交错层理等。铜仁坝黄牛蹄塘组含矿岩系富稀土磷矿石矿物以隐晶质磷灰石为主,脉石矿物主要为粘土矿物、石英及有机质等;发育凝胶结构、粉砂质结构、重结晶结构、水平层理、层纹状构造、脉状构造等。（2）织金戈仲伍组含矿岩系与坝黄牛蹄塘组含矿岩系均高度浓集稀土元素,尤其富集重稀土元素钇（Y）,后者稀土总量（∑REY）平均含量略低,且两含矿岩系∑REY与PO含量分别具有显著正相关关系、中等正相关关系,推测稀土元素可能主要以类质同象形式赋存于磷灰石晶格缺陷之中或被胶磷矿所吸附,坝黄富稀土磷矿石少部分稀土元素还可能被粘土矿物、有机质等吸附。（3）LA-ICP-MS分析显示,织金富稀土磷矿石稀土元素主要集中于生物壳体内及壳壁,其次为砂屑内、边缘和磷酸盐团块及磷酸盐胶结物中。说明台地相区小壳生物死亡后的腔体为富集稀土元素提供了最佳容纳空间,活体生物吸收磷质以建造壳壁的过程中也富集了稀土,另外波浪潮汐作用下产生的砂屑和一些后期孔隙水也是稀土的重要载体;坝黄富稀土磷矿石中稀土元素则主要出现在胶磷矿、有机质及脉体中,表明稀土富集可能与生物有机质有关,后期的热液活动促使稀土元素富集。（4）沉积特征、Ni/Co比值、自生铀（AU）、Sr/Ba比值及AlO/Mg O比值均指示,织金戈仲伍组含矿岩系沉积时水体整体氧化,有时贫氧,气候整体干旱,生物繁盛、水体较浅、水动力较强的环境可能是促使稀土富集的关键。坝黄牛蹄塘组含矿岩系沉积时水体总体还原,有时氧化,古气候整体湿润,水体相对较深、水动力较弱的还原环境中微生物、有机质的作用可能利于稀土的富集。（5）稀土配分曲线、Eu异常、Sb和As元素相对富集,U/Th比值,Si O/AlO比值及LA-ICP-MS分析结果表明,磷和稀土应为同一来源,热水活动和正常海水提供了主要成矿物质,陆源提供部分成矿物质,后期热液为坝黄含矿岩系带来少量成矿物质的同时促使矿石品位提高。（6）磷-稀土的富集受控于古地理条件、氧化还原条件、生物有机质条件,主要经历了海底喷流+海水混合,富磷-稀土水团形成阶段;海平面上升,磷-稀土齐迁移阶段;环境变化,磷-稀土同析出阶段;成岩作用,磷-稀土共沉淀阶段等四个阶段。此外,台地边缘斜坡相区磷-稀土的富集还经历了热液活化,磷-稀土再富集阶段。

关键词：磷块岩型稀土沉积环境富集机理 LA-ICP-MS 早寒武世

贵州早寒武世磷块岩型稀土矿地球化学特征及其对沉积环境和成矿物质来源的指示

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中国稀土学报 2023年

作者：王昌建谢宏汪宇航贵州大学资源与环境工程学院贵州大学国土资源部喀斯特环境与地质灾害重点实验室

黔中台地相区织金下寒武统戈仲伍组(?1gz)磷块岩和黔东台地边缘斜坡相区铜仁坝黄下寒武统牛蹄塘组(?1n)底部磷块岩中均高度富集稀土元素。本文在早寒武世梅树村期等时地层格架的基础上，利用剖面实测、岩矿鉴定、ICP-MS等分析手段，对... 详细信息

黔中台地相区织金下寒武统戈仲伍组(?1gz)磷块岩和黔东台地边缘斜坡相区铜仁坝黄下寒武统牛蹄塘组(?1n)底部磷块岩中均高度富集稀土元素。本文在早寒武世梅树村期等时地层格架的基础上，利用剖面实测、岩矿鉴定、ICP-MS等分析手段，对比分析了织金戈仲伍与铜仁坝黄典型含磷(稀土)岩系的沉积特征、稀土元素及部分微量元素地球化学特征。研究发现，两研究区磷块岩中稀土总量(∑REE+Y)均高度浓集，平均值分别可达1258.66×10-6、808.09×10-6，且与P2O5具有明显相关性，推测稀土可能主要以类质同象形式存在于碳氟磷灰石当中，坝黄富稀土磷块岩中还有少量稀土可能被粘土矿物所吸附。含磷(稀土)岩系明显的Ce负异常及低V/Cr值表明，沉积期水体介质动荡变化，相对氧化的沉积环境更有利于磷块岩型稀土沉积。“帽型”或略微左倾的稀土配分曲线、大部分样品具有的强烈Eu正异常、∑REE-La/Yb关系图投点于花岗岩区域或花岗岩-玄武岩交汇区、高U/Th值及低Co/Ni值均揭示，两含磷(稀土)岩系成矿物质为同一来源，主要为热水来源，其次来自于深水富P-REE水团。

关键词：磷块岩型稀土矿成矿物质来源沉积环境地球化学特征贵州

钢箱梁桥面沥青混合料燃烧温度荷载与效应分析

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交通运输工程学报 2022年第6期22卷 182-192页

作者：李阳王佐才王昌建韩光兆合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程防灾减灾安徽省工程技术研究中心安徽合肥230009 合肥工业大学安徽省氢安全国际联合研究中心安徽合肥230009

为研究在火灾作用下钢箱梁与桥面铺装结构热效应,建立了小尺度钢桥面燃烧试验台,获取了油料火灾作用下沥青铺装层的上表面、中部和下表面温度数据;针对上表面温度数据,拟合得到了一条基于燃烧试验数据的升温曲线,与ISO 834标准升温曲线... 详细信息

为研究在火灾作用下钢箱梁与桥面铺装结构热效应,建立了小尺度钢桥面燃烧试验台,获取了油料火灾作用下沥青铺装层的上表面、中部和下表面温度数据;针对上表面温度数据,拟合得到了一条基于燃烧试验数据的升温曲线,与ISO 834标准升温曲线进行对比,并对小尺度试验的温度场进行了数值模拟验证;建立了11.25 m×3.60 m的钢箱梁桥有限元模型,获取了桥梁在跨中、支座附近和全跨火灾工况下的应力和变形特征。研究结果表明:在试验拟合升温曲线的作用下,二维数值模拟试件的中部温度260.70℃和底部温度89.38℃与试验数据248.90℃和82.59℃相近,且升温趋势较一致,说明温度场数值模拟结果可靠;火灾荷载作用区域钢箱梁顶板温度下降最高可达60.91%,表明沥青混合料铺装层能在一定程度上阻挡温度传递;跨中、支座火灾工况下钢箱梁最大Mises应力均出现在火荷载向低温扩散传播的冷热交替区域;跨中火灾工况在火荷载区域出现上挠变形,而支座火灾工况分别在火荷载区域和跨中区域出现上挠和下挠变形;全跨火灾Mises应力分布较均匀,跨中下挠变形严重;3种火灾模式下,基于试验拟合升温曲线的应力和变形数据均滞后且低于ISO 834标准升温曲线。

关键词：桥梁工程钢箱梁桥火灾荷载沥青混合料有限元分析温度场热力学铺装层

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基于BP神经网络的富油煤焦油产率预测

地质论评 2023年第S1期69卷 569-572页

作者：王昌建乔军伟西安科技大学地质与环境学院西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院西安710054 西安科技大学陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室西安710054

我国的资源禀赋特征为“缺油、少气、相对富煤”,紧张的油气供应形势促进了煤制油行业的发展。矿产资源工业要求手册(2014修订版)将在格金干馏试验条件下焦油产率小于7%的煤称为含油煤,焦油产率在7%~12%的煤称为富油煤、大于12%为高油... 详细信息

我国的资源禀赋特征为“缺油、少气、相对富煤”,紧张的油气供应形势促进了煤制油行业的发展。矿产资源工业要求手册(2014修订版)将在格金干馏试验条件下焦油产率小于7%的煤称为含油煤,焦油产率在7%~12%的煤称为富油煤、大于12%为高油煤。我国煤炭资源保有储量中超过半数属于高油、富油煤,但是有超过80%的煤炭直接作为燃料,只有不到十分之的煤炭为化工行业所用。绝大多数高油、富油煤直接燃烧.

关键词：富油煤焦油产率预测 BP神经网络

圆柱型障碍物对2H+O+nAr预混气体再起爆实验研究

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高压物理学报 2023年

作者：刘虎李权吕兆文王昌建魏臻孙昊丞合肥工大高科信息科技股份有限公司合肥工业大学土木与水利工程学院安徽国际氢能安全联合研究中心安全关键工业测控技术教育部工程研究中心

本文给出了不同反应活性的2H2+O2+nAr气相爆轰波与圆柱型障碍物相互作用的实验研究结果。在管道顶部布置压电式压力传感器来记录压力到达时间，并以此计算爆轰波传播速度。采用纹影技术和烟迹法，记录爆轰破坏到再起爆全过程的波系及胞... 详细信息

本文给出了不同反应活性的2H2+O2+nAr气相爆轰波与圆柱型障碍物相互作用的实验研究结果。在管道顶部布置压电式压力传感器来记录压力到达时间，并以此计算爆轰波传播速度。采用纹影技术和烟迹法，记录爆轰破坏到再起爆全过程的波系及胞格结构。结果表明：爆轰波在障碍物上游接触障碍物时会发生反射，而越过障碍物后在障碍物下游会发生衍射。爆轰波在越过障碍物时受障碍物尾部膨胀波影响导致爆轰波衰减解耦，但随着从圆柱型障碍物两侧绕过的衍射激波在障碍物后轴线及管道中心轴线处碰撞发生马赫反射、入射激波与下游管道壁面碰撞发生马赫反射，完成再起爆过程。直径较小的障碍物对爆轰波造成的能量损失也会较少，其胞格爆轰波的再起爆距离随障碍物直径的减小而缩短。不同直径障碍物的实验结果均表明，随着初始压力升高，预混气体反应活性增加，爆轰的自持稳定性增强，从而削弱障碍物几何尺寸的影响，有利于减弱爆轰的衰减和缩短再起爆距离。在本文所实验的障碍物几何尺寸下，测量爆轰再起爆距离，对不同比例Ar稀释下的2H2+O2在圆柱型障碍物后的再起爆距离与圆柱垂直间距h、胞格尺寸λ建立关系。

关键词：爆轰波氢能圆柱型障碍物衍射再起爆

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松针热解的实验和数值模拟研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第4期46卷 494-499页

作者：刘浩然李阳王昌建合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

文章选取松针作为典型的生物质,对其热解动力学展开研究。在惰性气体中分别在升温速率为10、30、50 K/min下开展松针热重实验,质量损失速率曲线中出现2个特征峰,分别对应半纤维素和纤维素的热解。采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinge... 详细信息

文章选取松针作为典型的生物质,对其热解动力学展开研究。在惰性气体中分别在升温速率为10、30、50 K/min下开展松针热重实验,质量损失速率曲线中出现2个特征峰,分别对应半纤维素和纤维素的热解。采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算松针热解的活化能,分别为63.90~205.23 kJ/mol和59.56~203.85 kJ/mol。采用分布活化能模型(distributed activation energy model,DAEM)计算指前因子的值。利用shuffled complex evolution(SCE)方法优化热解动力学参数,优化热解动力学参数预测的热重曲线与实验数据高度吻合。利用开发的多组分生物质热解求解器biopyrolysisFOAM进一步模拟松针热解,并将优化后的热解动力学参数作为初始参数。模拟结果显示,在不同的升温速率下,模拟结果与实验数据吻合度较高。

关键词：松针热解动力学 SCE全局优化算法 OpenFOAM平台数值模拟

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泄漏压力对阀门高压氢气自燃影响的数值模拟

消防科学与技术 2023年第9期42卷 1174-1179页

作者：汪宗成李权王昌建合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

阀门工作过程中易受到高压氢气瞬间冲击导致损伤,引起高压氢泄漏而发生自燃。基于OpenFOAM平台开发了氢自燃模拟软件,采用Fuller-Schettler-Giddings扩散系数模型、21步氢/空气化学反应机理描述氢自燃的扩散和化学反应过程,开展了阀门... 详细信息

阀门工作过程中易受到高压氢气瞬间冲击导致损伤,引起高压氢泄漏而发生自燃。基于OpenFOAM平台开发了氢自燃模拟软件,采用Fuller-Schettler-Giddings扩散系数模型、21步氢/空气化学反应机理描述氢自燃的扩散和化学反应过程,开展了阀门高压氢泄漏自燃数值模拟研究,分析4~10 MPa泄漏压力下高压氢气通过阀门泄漏的自燃机制,给出诱发自燃的高压氢临界泄漏压力。研究表明:相比于大部分直管道泄漏,高压氢通过阀门发生泄漏时,由于阀门内部复杂的结构导致激波发生反射和绕射现象,提高了波后空气温度,促使阀门内高压氢自燃的发生。当泄漏压力达到6 MPa,自燃首先在管道中心处发生。泄漏压力从6 MPa增加到10 MPa时,自燃发生时间从26μs减少到10μs,自燃所需距离从24 mm减小到10 mm,提高了自燃发生概率。

关键词：氢安全火焰泄漏自燃数值模拟