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基于大涡模拟方法的三维旋转爆轰流场结构研究

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兵工学报 2024年第1期45卷 85-96页

作者：雷特武郁文徐高邱彦铭康朝辉翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为研究环形燃烧室中边界层、黏性、湍流模拟方法对旋转爆轰流场结构的影响,采用开源计算流体动力学软件OpenFOAM,以氢气为燃料、空气为氧化剂,基于大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法、RANS方法、Euler方法,分别结合滑移和无滑移... 详细信息

为研究环形燃烧室中边界层、黏性、湍流模拟方法对旋转爆轰流场结构的影响,采用开源计算流体动力学软件OpenFOAM,以氢气为燃料、空气为氧化剂,基于大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法、RANS方法、Euler方法,分别结合滑移和无滑移边界,对三维旋转爆轰发动机模型进行数值模拟,分析对比不同计算方法下旋转爆轰流场结构。着重讨论以LES方法得到的流场结构。研究结果表明:当采用滑移边界时内、中、外截面的流场温度无太大差异,当采用无滑移边界时内外壁面温度高于中间截面,边界层会影响近壁区域气体的流动速度,导致内外壁面爆轰波高度低于中间截面,还会影响燃烧产物的流动状态轴向截面上爆轰波波头产生变形;不同湍流计算方法得到的旋转爆轰流场结构存在相似性,黏性是影响旋转爆轰流场结构的主要原因。研究结果对于揭示边界层和黏性对旋转爆轰的影响机制具有一定的科学意义。

关键词：大涡模拟旋转爆轰燃烧室数值模拟流场结构

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含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 134-144页

作者：骆钊田肖莫熙聂灵峰沈鑫雷元庆昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 云南电力调度控制中心云南昆明650051 云南电网有限责任公司计量中心云南昆明650051

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理... 详细信息

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。

关键词：负荷频率控制废旧矿井抽蓄电站超级电容分布式模型预测控制

基于物联网的±800kV电网建设在线监测技术研究

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电网与清洁能源 2024年第2期40卷 127-134页

作者：雷磊王良赵颖博师一卿王焕郎姚金雄李志凡国网陕西省电力有限公司电力科学研究院陕西西安710100 国网(西安)环保技术中心有限公司陕西西安710100 国网陕西省电力有限公司陕西西安710048 西安理工大学电气工程学院陕西西安710048

针对在输变电工程环境监管的新形势下,以往的水土保持监测技术存在效率低、误差大等缺点,该文研究了一种输变电工程水土保持在线监测技术,通过数据的无线传输和软、硬件设备的协调配合,实现了土壤侵蚀模量、气象等数据的在线实时获取,... 详细信息

针对在输变电工程环境监管的新形势下,以往的水土保持监测技术存在效率低、误差大等缺点,该文研究了一种输变电工程水土保持在线监测技术,通过数据的无线传输和软、硬件设备的协调配合,实现了土壤侵蚀模量、气象等数据的在线实时获取,以及监测数据的集中分析处理,并成功应用于±800kV特高压输电工程。应用结果表明,该技术的数据采集传输迅速、监测精度高、数据处理分析功能简明实用,可以实现输变电工程环境数据实时监测管理,对输变电工程建设具有一定指导意义。

关键词：水土保持数据监测侵蚀模量

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固体火箭发动机装药状态监测研究进展

含能材料 2024年第2期32卷 211-229页

作者：段磊光王学仁强洪夫王哲君火箭军工程大学基础部陕西西安710025 火箭军工程大学智剑实验室陕西西安710025 火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025

固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研... 详细信息

固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研究进展,指出了装药状态监测的必要性,多方面总结了装药状态监测取得的研究成果与存在的不足,并针对监测技术手段及监测数据应用等方面提出了发展构想。分析认为,监测技术应聚焦在嵌入式传感器相容性技术、新理念传感技术以及长寿命技术等方面,监测数据应用方面应大力建设数据库、诊断和预测健康管理系统,以期借助有限元模型更新方法推动固体火箭发动机全寿命数字孪生技术的发展。

关键词：固体火箭发动机推进剂装药结构健康监测力学状态监测

木质素磺酸钙增强花岗岩残积土微生物固化效果研究

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土木工程学报 2024年第3期57卷 123-132页

作者：朱文羲邓华锋李建林肖瑶熊雨程雷三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和MICP(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强MICP固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分... 详细信息

为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和MICP(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强MICP固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析木质素磺酸钙对微生物固化花岗岩残积土的增强效果及增强机制。结果表明:①木质素磺酸钙能够显著提高花岗岩残积土微生物加固过程中的胶结物产量,木钙掺量在4.00%左右达到最佳,与常规MICP相比,胶结物生成量提高了48.86%;②木质素磺酸钙的掺入,显著提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,2.00%~8.00%掺量下固化体的抗压强度提升了4.75%~41.20%,破坏时应变增加16.24%~38.55%;③掺入木质素磺酸钙后,固化体的孔隙大小及孔隙率均有不同程度降低,孔隙率降低了12.97%~37.38%,固化体的整体密实性进一步增强;④木质素磺酸钙的掺入,改善了残积土的孔隙结构,为后续微生物加固提供更好的环境条件;⑤在微生物固化花岗岩残积土过程中掺入木质素磺酸钙后,改善了微生物生长的酸碱环境,丰富了MICP作用过程中的钙源,提升了固菌率,促进了MICP反应,同时改善了碳酸钙沉淀颗粒的大小、性状及排列形式,使得胶结物产量进一步提升,从而提升固化体的整体固化效果。

关键词：木质素磺酸钙 MICP 花岗岩残积土固化效果微观结构

淬熄高度和空气分配比例对RQL燃烧室燃烧特性的影响

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 312-323页

作者：惠蕾刘爱虢吴小取张云杰曾文沈阳航空航天大学、航空发动机学院、辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136

基于富油/淬熄/贫油(RQL)技术原理,设计一种燃气轮机低排放燃烧室.在保持燃烧室进口参数不变的前提下,研究不同淬熄结构高度及空气流量分配比例对燃烧室内流场、温度场及污染物生成特性的影响.结果表明:淬熄结构高度和空气分配比例是影... 详细信息

基于富油/淬熄/贫油(RQL)技术原理,设计一种燃气轮机低排放燃烧室.在保持燃烧室进口参数不变的前提下,研究不同淬熄结构高度及空气流量分配比例对燃烧室内流场、温度场及污染物生成特性的影响.结果表明:淬熄结构高度和空气分配比例是影响燃烧室燃烧性能的重要参数,随着淬熄结构高度的降低,燃烧室出口氮氧化物NO_(x)的排放量增加;随着富油区主燃孔与淬熄空气质量流量的空气分配比例降低,燃烧室出口NO_(x)的排放量先降低后增加,存在一个最佳的空气分配比例使NO_(x)排放量最低;热力型NO_(x)的生成量与温度高于1900 K的区域大小和最高燃气温度存在直接关系.基于此设计的燃烧室在所研究的工况下,最低NO_(x)排放量可低于35 mg/m^(3),达到了低污染燃烧室排放标准.

关键词：富油/淬熄/贫油燃烧室淬熄结构空气分配氮氧化物

一种电磁式高静-低动刚度隔振系统建模与特性分析

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西南交通大学学报 2024年第4期59卷 858-866页

作者：张明李洪涛崔浩东孙凤徐方超张磊沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 辽宁科技学院机械工程学院辽宁本溪117004

为改善传统线性隔振系统尺寸参数确定后就无法取得更低起始隔振频率的缺陷,基于电磁线圈嵌套永磁体结构,提出一种具有高静-低动刚度特性的电磁式可变刚度隔振系统.采用分子电流法建立隔振系统磁力的数学模型;充分考虑隔振系统力学模型... 详细信息

为改善传统线性隔振系统尺寸参数确定后就无法取得更低起始隔振频率的缺陷,基于电磁线圈嵌套永磁体结构,提出一种具有高静-低动刚度特性的电磁式可变刚度隔振系统.采用分子电流法建立隔振系统磁力的数学模型;充分考虑隔振系统力学模型中二次与三次非线性刚度项的影响,建立单自由度被动隔振系统强非线性动力学模型;采用增量谐波平衡法(IHB)求解动力学模型,分析激励、电流等对隔振系统位移传递率的影响规律;构建实验测试系统,验证所提出新型隔振系统的有效性.实验结果和理论计算表明:通入电流比未通入电流时隔振系统的起始隔振频率降低了19.25%,拓宽了隔振频带,实现了其对不同振源的适应性.

关键词：高静-低动刚度隔振位移传递率电流

基于DIC及CPG技术的热冷循环后花岗岩Ⅰ型断裂特性

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3102-3117页

作者：吴秋红夏宇浩赵延林翁磊王世鸣冯淦湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 湖南科技大学土木学院湖南湘潭411201 四川大学水利水电学院四川成都6100652

深部储层岩石的热力学特性,尤其是循环热冷作用下损伤破坏特性,对于增强型地热系统井壁稳定性分析及地热开采效率评估具有重要意义。针对中心直裂纹半圆盘(NSCB)花岗岩试样,首先进行不同热冷循环处理(加热温度400℃,最高循环次数13次),... 详细信息

深部储层岩石的热力学特性,尤其是循环热冷作用下损伤破坏特性,对于增强型地热系统井壁稳定性分析及地热开采效率评估具有重要意义。针对中心直裂纹半圆盘(NSCB)花岗岩试样,首先进行不同热冷循环处理(加热温度400℃,最高循环次数13次),然后开展3点弯Ⅰ型断裂韧度特性试验。基于裂纹扩展计(CPG)和数字图像相关(DIC)测试技术,研究了热冷循环作用下花岗岩Ⅰ型断裂韧度、断裂过程区(FPZ)、裂纹扩展速率及断裂轮廓特征的影响规律。试验结果表明:当热冷循环次数达到10次以上,花岗岩试样脆性明显减弱,而峰前软化特性和峰后延性增强;花岗岩的断裂过程区由裂缝尖端开始逐步孕育,断裂过程区长度随荷载增大呈先增大后减小的趋势,Ⅰ型断裂韧度、最大断裂过程区长度及裂纹平均扩展速度随热冷循环次数增大而指数减小,Ⅰ型断裂面随热冷循环次数增大越来越不平整。最后,基于X-ray衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试技术,研究了热冷循环作用对花岗岩矿物成分及微观结构的影响规律,结果表明花岗岩4种矿物成分的峰值衍射强度及矿物质量分数均随热冷循环次数增大而降低,而微裂纹大小及数量随热冷循环次数增大而增大。热冷循环作用下花岗岩的损伤劣化机理包含了多次高温热损伤、水冷冲击及水弱化等3方面的联合作用结果。

关键词：热冷循环断裂韧度断裂过程区裂纹扩展速度裂纹扩展计(CPG)技术数字图像相关(DIC)技术

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可持续液态金属诱导的导电贝壳

Science Bulletin 2024年第7期69卷 913-921页

作者：严佳周天柱彭景淞王华高江雷程群峰 School of Chemistry Key Laboratory of Bio-inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of EducationBeihang UniversityBeijing 100191China School of Chemistry and Materials Science University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Suzhou Institute for Advanced Research University of Science and Technology of ChinaSuzhou 215123China Key Laboratory of Bio-inspired Materials and Interfacial Science Technical Institute of Physics and ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190China Institute of Energy Materials Science(IEMS) University of Shanghai for Science and TechnologyShanghai 200093China

Nacre has inspired research to fabricate tough bulk composites for practical applications using inorganic nanomaterials as building ***,with the considerable pressure to reduce global carbon emissions,preparing nacre-inspired composites remains a significant challenge using more economical and environmentally friendly building *** we demonstrate tough and conductive nacre by assembling aragonite platelets exfoliated from natural nacre,with liquid metal and sodium alginate used as the “mortar”.The formation of Ga-O-C coordination bonding between the gallium ions and sodium alginate molecules reduces the voids and improves *** resultant conductive nacre exhibits much higher mechanical properties than natural *** also shows excellent impact resistance attributed to the synergistic strengthening and toughening fracture mechanisms induced by liquid metal and sodium ***,our conductive nacre exhibits exceptional self-monitoring sensitivity for maintaining structural *** proposed strategy provides a novel avenue for turning natural nacre into a valuable green composite.

关键词： Aragonite platelet Liquid metal Mechanical properties Self-monitoring Sustainable