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FITR在固体推进剂老化性能检测中的应用研究

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FITR在固体推进剂老化性能检测中的应用研究

作者：程子兵北京理工大学

学位级别：硕士

固体推进剂主要包括NEPE推进剂和HTPB推进剂,开展固体推进剂贮存老化性能研究,对认识固体推进剂贮存性能、分析其老化机理具有十分重要的意义,尤其是在无损检测固体推进剂领域的研究,将极大的推动老化性能研究的进程。本文研究的核心在... 详细信息

固体推进剂主要包括NEPE推进剂和HTPB推进剂,开展固体推进剂贮存老化性能研究,对认识固体推进剂贮存性能、分析其老化机理具有十分重要的意义,尤其是在无损检测固体推进剂领域的研究,将极大的推动老化性能研究的进程。本文研究的核心在于固体推进剂无损检测的数据库、软件以及硬件(红外光谱仪)的工程应用研究,旨在探索应用红外光谱进行固体推进剂性能无损检测方法的可行性。利用Matalab数据处理和GUI编辑功能,开发了基于Matlab GUI的NEPE推进剂中安定剂含量预估软件,可完成调试指令的下发、文件信息的导入、相关数据的分析及显示和结果数据的导出等。采用该方式实现的软件操作简单、数据分析自动化程度高、可形成基于数据库的计算模型,且可便于后期相关类型推进剂的安定剂含量预估,从而对推进剂的老化情况做出判断。在固体推进剂的红外无损检测仪的改进和试验过程中,通过对光纤、晶体和中红外光谱吸收特征的研究,设计并加工出光纤探头,并加装到检测仪器;通过红外无损检测仪对常温贮存10.6年的NEPE推进剂方坯进行检测,通过与本身贮存情况的对比与分析研究得知,本次检测的方坯老化时间为12.7年,与本身贮存时间10.6年存在2.1年的时间误差,通过分析,可以明确试验过程中整个系统的稳定性和正确性,为之后的研究奠定理论和试验基础。HTPB推进剂最大延伸率随老化时间的延长整体上呈降低的趋势,温度越高,降低趋势越明显。贮存过程中HTPB推进剂最大延伸率随贮存时间的延长有可能下降到临界值以下,造成HTPB推进剂出现裂纹而失效。寿命预估时HTPB推进剂的最大延伸率取原始值下降30%作为临界值,根据拟合曲线可以算出,试验中70℃贮存87天时已达到此临界值。HTPB推进剂老化性能最大延伸率与二阶导数谱波数1731cm-1特征点处峰值存在较强的负相关性,相关系数为-0.65151,该特征值归属的基因团为羰基,可以线性的表征HTPB推进剂的最大延伸率,拟合方程为y=155.5963-44422.11x。

关键词：固体推进剂红外衰减全反射无损检测最大延伸率

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水电站引航道透空式隔流堤水力学试验研究

人民长江 2012年第7期43卷 67-69,76页

作者：王波程子兵金峰长江科学院水力学研究所湖北武汉430010

水电站引航道隔流堤采用透空型式,虽可调整航道口门区的流速分布,改善不良流态,但也会对引航道停泊段的水流条件产生不利影响。结合构皮滩水电站工程实际,采用水工模型试验和船模试验的方法,对构皮滩水电站下游引航道隔流堤不同透空形... 详细信息

水电站引航道隔流堤采用透空型式,虽可调整航道口门区的流速分布,改善不良流态,但也会对引航道停泊段的水流条件产生不利影响。结合构皮滩水电站工程实际,采用水工模型试验和船模试验的方法,对构皮滩水电站下游引航道隔流堤不同透空形式的水力学特性进行了研究。结果表明:在透水通道平面角度45°,透水通道9个,透水面积75.6 m2时,下游引航道停泊段及口门区的水流条件均满足通航要求。对类似工程具有参考借鉴作用。

关键词：口门区透空船模试验通航水流条件隔流堤

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坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合数值模拟

长江科学院院报 2018年第5期35卷 63-67页

作者：姜治兵崔丹程子兵长江科学院水力学研究所武汉430010

研究坝体的溃决过程与溃坝洪水演进对于处置由溃坝引起的洪水灾害、提升水利安全具有重要的意义。鉴于目前大多模型均将坝体溃决过程与溃坝洪水演进分别进行模拟,不能反映土体与水流相互耦合的特点,模拟结果精度有限。基于对土体有限抗... 详细信息

研究坝体的溃决过程与溃坝洪水演进对于处置由溃坝引起的洪水灾害、提升水利安全具有重要的意义。鉴于目前大多模型均将坝体溃决过程与溃坝洪水演进分别进行模拟,不能反映土体与水流相互耦合的特点,模拟结果精度有限。基于对土体有限抗冲能力的考虑,选取双曲线型冲蚀速率表达式描述坝体冲蚀、采用简化Bishop法搜索临界滑裂面描述溃口边坡坍塌和具有总变差不增特性的MacCormack有限体积法离散控制方程,建立了坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合的平面二维数值模型。实际算例表明模型合理地模拟了溃口的发展过程与洪水演进过程,在溃口急缓流转换区展现了较强稳定性,守恒性良好,可作为溃坝洪水风险评估与洪灾预报的有力工具。

关键词：坝体溃决过程洪水演进数值模拟耦合守恒性有限体积

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减轻立堵截流难度措施研究进展

长江科学院院报 2010年第8期27卷 29-33,49页

作者：李学海韩继斌程子兵长江科学院水力学研究所武汉430010

立堵截流难度包括抛石稳定性问题、截流规模问题、截流安全度问题。抛石稳定性涉及龙口水力因素、基础与抛投材料因素、人为因素等;截流规模涉及河道水文特性、分流条件等;截流安全度涉及堤头坍塌等。基于各影响因素及关联要素分析,归... 详细信息

立堵截流难度包括抛石稳定性问题、截流规模问题、截流安全度问题。抛石稳定性涉及龙口水力因素、基础与抛投材料因素、人为因素等;截流规模涉及河道水文特性、分流条件等;截流安全度涉及堤头坍塌等。基于各影响因素及关联要素分析,归纳了减轻立堵截流难度的措施及其运用条件,包括提高导流建筑物分流能力及优化分流特性、双戗截流适用条件及落差分配控制、宽戗效应机理及其运用、增强截流块体抗冲稳定、平抛垫底提高截流安全度及其梯级调度、优化抛投方式、增大抛投强度等,探讨了深厚软基覆盖层条件下立堵截流存在的问题及其应对措施。

关键词：立堵截流截流难度水力参数材料特性床面糙度深厚覆盖层护底技术

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高坝泄洪雾化工程防护措施研究进展

长江科学院院报 2013年第8期30卷 63-69页

作者：韩喜俊渠立光程子兵长江科学院水力学研究所武汉430010

高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强度预测技术的发展,泄洪雾化工程防护由被动的雾化—破坏—修... 详细信息

高坝泄洪形成的雾化现象对枢纽下游建筑物运行、两侧岸坡稳定及生态环境可能造成危害,严重时可危及枢纽本身安全。伴随着系列原型观测、数学模型及物理模型试验等形成的雾雨强度预测技术的发展,泄洪雾化工程防护由被动的雾化—破坏—修复逐渐演变为在预测雨强及其范围基础上进行工程防护,并逐步与消能建筑物、高边坡的分区、分段防护相结合。通过对系列工程雾化防护措施调研,对高坝泄洪雾化工程防护相关研究成果进行归纳总结,认为不同防护材料在不同雨强的破坏特性及雾化对生态环境的影响是今后泄洪雾化工程防护措施研究的重要方向。

关键词：泄洪雾化防护措施预测技术雾化分区研究进展

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倒虹吸充水过程水气两相流数值模拟研究

人民长江 2021年第S2期52卷 220-227页

作者：苏海涛史德亮杨青远严伟程子兵内蒙古自治区水利水电勘测设计院内蒙古呼和浩特010020 长江科学院水力学研究所湖北武汉430010

倒虹吸管的进口段、出口段以及部分依地形而建的陡坡段坡度通常较陡,在工程运行初期管内充水时会遇到高速水气两相流问题,给工程的安全运行带来隐患。通过三维水气两相流模型分析了引绰济辽引水工程的归流河倒虹吸充水过程的5个阶段:自... 详细信息

倒虹吸管的进口段、出口段以及部分依地形而建的陡坡段坡度通常较陡,在工程运行初期管内充水时会遇到高速水气两相流问题,给工程的安全运行带来隐患。通过三维水气两相流模型分析了引绰济辽引水工程的归流河倒虹吸充水过程的5个阶段:自由充水阶段、壅高阶段、封顶减速阶段、充满加速阶段和平稳阶段。结果表明:自由充水阶段虹吸管内空气流动畅通,水流为自由明流,在虹吸管进口段水流流速较高;壅高阶段水流仍为明流,但流速总体上在减小;封顶减速阶段水流由明流向有压流过渡,是充水过程中流速最小阶段,同时亦是管内气团排出阶段,通气设施的布置对管内流态影响较大;充满加速阶段虹吸管内已过渡至有压流,由于上下游水位差不断增大,水流开始加速,逐渐过渡至正常运行状态(平稳阶段)。研究成果可为类似倒虹吸工程的设计和运行管理提供参考和借鉴。

关键词：倒虹吸充水过程高流速通气设施引绰济辽引水工程

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构皮滩水电站泄洪消能试验研究

人民长江 2006年第3期37卷 84-86页

作者：程子兵韩继斌黄国兵长江水利委员会长江科学院湖北武汉430010

构皮滩水电站坝址河谷狭窄、洪水峰高量大，枢纽最大泄洪功率为42000MW，坝身泄洪采用跌流水垫塘消能，岸边泄洪洞采用挑流消能。经水工模型试验方案比选，表孔出口采用平面扩散加齿坎及大差动变值俯角，中孔采用平底型及上挑型相间布... 详细信息

构皮滩水电站坝址河谷狭窄、洪水峰高量大，枢纽最大泄洪功率为42000MW，坝身泄洪采用跌流水垫塘消能，岸边泄洪洞采用挑流消能。经水工模型试验方案比选，表孔出口采用平面扩散加齿坎及大差动变值俯角，中孔采用平底型及上挑型相间布置，岸边泄洪洞采用斜切贴角鼻坎，水垫塘底板冲击动水压力在设计标准之内，正常运用期P120％电0．02％洪水条件下泄洪洞下游基本不冲，较好地解决了坝身泄洪消能和泄洪洞下游消能防冲难题。

关键词：拱坝泄洪消能水垫塘冲击动水压力泄洪洞构皮滩水电站

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截流块体稳定影响因素及实用计算公式

长江科学院院报 2013年第8期30卷 25-30,36页

作者：黄国兵李学海程子兵胡国毅长江科学院水力学研究所武汉430010 长江科学院研究生部武汉430010

截流块体稳定计算是截流设计的重要基础。基于通过受力分析得出的基本表达式,结合试验和实践成果,剖析了影响截流块体稳定的主要因素,分析了截流块体稳定经典计算公式的适用条件。结果表明:在截流龙口水流垂线流速分布呈非矩形分布时,... 详细信息

截流块体稳定计算是截流设计的重要基础。基于通过受力分析得出的基本表达式,结合试验和实践成果,剖析了影响截流块体稳定的主要因素,分析了截流块体稳定经典计算公式的适用条件。结果表明:在截流龙口水流垂线流速分布呈非矩形分布时,需综合考虑水深H、垂线流速系数α及相对糙度Δ/D、绕流系数ξ等影响因素;通过系列模型试验及工程实例验证,得出了考虑上述影响因素的平堵截流和立堵截流不同阶段、不同堤头形态的截流块体稳定实用计算表达式。对截流块体稳定理论及经典计算公式进行了补充和完善。

关键词：截流块体稳定性受力分析影响因素计算公式途径

三峡—葛洲坝两坝间现行船队通航流量适应能力研究

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长江科学院院报 2013年第1期30卷 29-33,60页

作者：严伟周若程子兵杨伟陆虹长江科学院水力学研究所武汉430010 长江科学院科研计划处武汉430010

三峡—葛洲坝两坝间河道通航难点段诸多,河道蜿蜒曲折,沟壑浅滩水流紊乱,并存在泡漩等不利的险恶流态,给船舶(队)的航行安全带来隐患。介绍了5套运行较多、具有代表性的船舶(队),在两坝间来流量45 000～35 000 m3/s时进行的通航船模试... 详细信息

三峡—葛洲坝两坝间河道通航难点段诸多,河道蜿蜒曲折,沟壑浅滩水流紊乱,并存在泡漩等不利的险恶流态,给船舶(队)的航行安全带来隐患。介绍了5套运行较多、具有代表性的船舶(队),在两坝间来流量45 000～35 000 m3/s时进行的通航船模试验成果。在来流量40 000 m3/s以下,各船队可通过两坝间各困难航段,其航行指标基本满足船队安全航行的要求,500 t以下的各小型船队应限定在来流量35 000 m3/s以下航行,较为安全;两坝间河道的6个困难航段中,上行较难的为喜滩和狮子垴段,居中为莲沱段、其次为石牌、偏垴和南津关段。该研究成果对今后两坝间行船有一定的实用价值和指导意义。

关键词：三峡—葛洲坝两坝间通航流速流态船舶(队)通航流量适应能力对岸航速安全岸距