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增材制造铜及铜合金的研究进展

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1071-1090页

作者：叶安梁姜雁斌彭超群王日初曾婧王小锋中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

铜及铜合金具有高导热率和高导电率等优异性能,广泛应用于电子工业、交通运输和航空航天等领域,增材制造技术可使铜及铜合金零部件更为复杂化、精细化、轻量化和整体化。本文分析了铜及铜合金增材制造技术的原理、特点和工艺进展;总结... 详细信息

铜及铜合金具有高导热率和高导电率等优异性能,广泛应用于电子工业、交通运输和航空航天等领域,增材制造技术可使铜及铜合金零部件更为复杂化、精细化、轻量化和整体化。本文分析了铜及铜合金增材制造技术的原理、特点和工艺进展;总结了增材制造铜及铜合金类型,包括纯铜、CuCrZr、CuCrNb和其他铜合金。在此基础上,综述了铜及铜合金增材制造技术的研究进展,包括降低激光反射率、调控微观结构等,讨论了增材制造铜及铜合金在航空航天、电子工业等方面的应用。最后,展望了增材制造铜及铜合金的发展趋势。

关键词：铜铜合金增材制造合金类型应用

隧道竖井高度对高速列车火灾烟气输运特性的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2819-2830页

作者：周丹唐健瑜唐子童中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

为研究隧道竖井高度对高速列车火灾烟气输运特性的影响规律,采用带有浮力修正的RNG k-ε双方程模型和体积热源模型,构建隧道高速列车运动火灾数值仿真方法,并通过动模型试验验证数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:对于着火列车迫停于... 详细信息

为研究隧道竖井高度对高速列车火灾烟气输运特性的影响规律,采用带有浮力修正的RNG k-ε双方程模型和体积热源模型,构建隧道高速列车运动火灾数值仿真方法,并通过动模型试验验证数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:对于着火列车迫停于竖井上游的火灾场景,竖井高度变化对烟气输运特性的影响主要体现在停车后期;列车停车360 s时,随竖井高度增大,竖井烟囱效应增强,隧道拱顶纵向流速正峰值增大,而隧道拱顶温度峰值呈减小趋势。对于着火列车迫停于竖井下游的火灾场景,竖井烟囱效应以及隧道内活塞风对火灾烟气输运起主导作用;列车停车90 s时,烟气出现逆流现象,随着竖井高度增大,火源上游烟气逆流速度峰值增大,烟气逆流长度先增大后保持不变,当竖井高度由20 m增大至100 m时,火源上游高温烟气逆流至竖井底部所需时间缩短253 s;列车停车360 s时,隧道拱顶处温度峰值的变化规律发生改变,当竖井高度由20 m增大至100 m时,隧道拱顶处温度峰值先增大后减小。

关键词：高速列车火灾隧道竖井移动火源烟气输运

海拔对隧道救援站列车火灾烟气蔓延特性的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1602-1617页

作者：周丹张则栋陈涛李金柱陈光中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

采用三维非定常N-S方程和完全浮力修正的RNG k-ε湍流模型,基于滑移网格技术实现列车在隧道内的运动过程模拟,构建高海拔隧道紧急救援站列车火灾数值模拟方法,并利用现有动模型试验和隧道静止火灾试验数据验证数值模拟方法的可靠性和正... 详细信息

采用三维非定常N-S方程和完全浮力修正的RNG k-ε湍流模型,基于滑移网格技术实现列车在隧道内的运动过程模拟,构建高海拔隧道紧急救援站列车火灾数值模拟方法,并利用现有动模型试验和隧道静止火灾试验数据验证数值模拟方法的可靠性和正确性,研究海拔对事故隧道、紧急救援站和列车中部车厢附近横通道内的烟气流速和温度分布的影响规律。研究结果表明:当着火列车驶入隧道紧急救援站时,活塞风主导了火灾烟气的蔓延趋势;在列车停车瞬间,随着海拔增大,事故隧道拱顶处和列车中部车厢附近横通道拱顶处的烟气流速峰值及温度峰值逐渐增大;列车停车后,活塞风逐渐衰减,烟气开始在隧道拱顶处向火源上游逆流;随着海拔增大,紧急救援站下游高温区域蔓延范围逐渐扩大,事故隧道拱顶处温度峰值随之升高;随着时间推移,高海拔与低海拔隧道拱顶处的温度峰值差异逐渐增大,可能对更高海拔隧道救援站内的人员安全造成更大的威胁;不同海拔处列车中部车厢附近横通道内人眼高度处的温度均超过330 K(对人体有危害),且在同一时刻,海拔越高,横通道内高温烟气层高度越低,烟气沉降速度明显加快。

关键词：高海拔列车火灾隧道紧急救援站烟气蔓延

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基于CatBoost算法的配电网分区拓扑辨识

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 95-102页

作者：彭寒梅吴行胡磊苏永新谭貌湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105 湘潭大学湖南省多能协同控制技术工程研究中心湖南湘潭411105

含多分布式电源配电网的拓扑结构具有多样性与多变性,影响拓扑辨识的实时性和准确性。提出一种基于CatBoost算法的配电网分区拓扑辨识方法。构建结合拓扑分区的配电网拓扑辨识框架,采用区域开关状态矩阵描述拓扑结构,以进行物理上的辨... 详细信息

含多分布式电源配电网的拓扑结构具有多样性与多变性,影响拓扑辨识的实时性和准确性。提出一种基于CatBoost算法的配电网分区拓扑辨识方法。构建结合拓扑分区的配电网拓扑辨识框架,采用区域开关状态矩阵描述拓扑结构,以进行物理上的辨识降维;提出基于CatBoost算法的特征选择与拓扑辨识方法,通过分区并行离线训练得到历史拓扑和未知拓扑的区域拓扑辨识CatBoost模型,通过在线应用得到实时的区域开关状态矩阵标签,形成配电网开关状态矩阵,实现系统拓扑辨识。配电网算例系统测试结果验证了所提方法的有效性。

关键词：配电网拓扑辨识 CatBoost算法拓扑分区特征选择

地铁列车火灾事故下车门数与平台高度对区间隧道疏散的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1581-1590页

作者：孙江涛鲁寨军周丹中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

地铁列车在隧道内运行过程中突发火灾时,往往不能立即停车进行疏散。列车火灾事故下烟气蔓延严重,加之隧道内环境昏暗、空间狭窄,疏散过程中人员安全受到极大威胁。通过构建列车火灾事故烟气蔓延与区间隧道疏散数值仿真模型,研究列车单... 详细信息

地铁列车在隧道内运行过程中突发火灾时,往往不能立即停车进行疏散。列车火灾事故下烟气蔓延严重,加之隧道内环境昏暗、空间狭窄,疏散过程中人员安全受到极大威胁。通过构建列车火灾事故烟气蔓延与区间隧道疏散数值仿真模型,研究列车单节车厢含4个车门、5个车门与车门距疏散平台高度分别为0、0.3、0.7和1.2 m时的人员疏散行为特征变化规律。研究结果表明:在列车发生火灾事故时,高温烟气受活塞风的影响向火源下游区域蔓延,火源下游区域人员疏散受到极大影响;单节车厢4个车门的疏散总时间比单节车厢5个车门的疏散总时间长;当列车车门距平台高度增加时,人员离开车厢的时间增加,从而增加人员疏散总时间;隧道内高温烟气导致火源上游出口拥堵程度明显比下游出口的拥堵程度高,且列车车门距平台高度增加使得火源上游出口处的拥堵程度得到缓解,火源下游出口拥堵程度先缓解后逐渐加剧。

关键词：地铁区间隧道列车火灾车门数量疏散平台高度区间隧道疏散

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受损PPC斜拉桥主梁灌缝加固后疲劳性能试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1068-1081页

作者：袁晟颜东煌王文熙刘昀潘权袁明长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 长沙理工检测咨询有限责任公司湖南长沙410076 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南交通职业技术学院路桥工程学院湖南长沙410132

为进一步研究受损部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥主梁裂缝灌浆加固后的疲劳性能,对受较大疲劳及静力损伤的PPC斜拉桥节段缩尺模型主梁进行裂缝灌浆加固,并开展疲劳及疲劳后静载试验研究。研究结果表明:在疲劳荷载作用下,灌浆裂缝未重新开... 详细信息

为进一步研究受损部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥主梁裂缝灌浆加固后的疲劳性能,对受较大疲劳及静力损伤的PPC斜拉桥节段缩尺模型主梁进行裂缝灌浆加固,并开展疲劳及疲劳后静载试验研究。研究结果表明:在疲劳荷载作用下,灌浆裂缝未重新开裂,在疲劳加载初期(约20万次),结构体系刚度下降较快,后期下降较平缓;250万次疲劳加载后,主梁L/4、L/2和3L/4截面处的结构体系刚度分别降低12.83%、9.48%、13.62%,较原主梁第4轮疲劳加载下结构体系刚度下降幅度大,但疲劳结束时结构体系刚度仍然比原主梁第4轮疲劳加载初始结构体系刚度大;对裂缝进行灌浆处置能有效恢复PPC斜拉桥主梁的抗裂强度及结构体系刚度;随着荷载增大,灌浆裂缝逐步张开,但最大裂缝宽度对应位置发生转移,同时不断有新裂缝产生,且裂缝分布区域范围增大,环氧树脂胶的作用极大地延缓了裂缝宽度的增大,提高了主梁的抗裂性能;环氧树脂胶不仅能修复混凝土裂缝界面,同时能有效恢复钢筋与混凝土间的黏结滑移损伤;对受严重损伤的PPC斜拉桥主梁仅进行裂缝灌浆处置后,主梁仍然具有良好的抗疲劳性能,同时,其疲劳后的抗裂性能及刚度也得到较大恢复。

关键词：桥梁工程混凝土斜拉桥部分预应力灌缝加固疲劳性能模型试验

负载腐植酸生物炭对矿区土壤淋溶液中Mn^(2+)吸附性能的影响

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煤炭学报 2024年第9期49卷 4006-4018页

作者：代泽宇周剑林刘伟银秦平陈荣陈章李志贤陈国梁湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学化学化工学院湖南湘潭411201

利用玉米秸秆基生物炭(CSB)负载腐植酸制备腐植酸改性生物炭(CSB-HA),用于吸附矿区土壤淋溶液中Mn^(2+)并分析其吸附特性。借助SEM、BET、XRD、XPS和FT-IR等方法对制备得到的样品进行表征分析,CSB-HA比表面积为7.911 m^(2)/g,孔隙以介... 详细信息

利用玉米秸秆基生物炭(CSB)负载腐植酸制备腐植酸改性生物炭(CSB-HA),用于吸附矿区土壤淋溶液中Mn^(2+)并分析其吸附特性。借助SEM、BET、XRD、XPS和FT-IR等方法对制备得到的样品进行表征分析,CSB-HA比表面积为7.911 m^(2)/g,孔隙以介孔居多。优良的孔隙结构提供大量吸附点位,并促进与污染物的接触,使吸附性能提升。CSB-HA表面富含C=O、O=C—O和—COOH等含氧官能团,其中氧原子能与重金属离子进行络合配位形成配位键,从而去除Mn^(2+)。CSB-HA对Mn^(2+)的最大吸附量为21.493 mg/g,准一级动力学模型、准二级动力学模型、Langmuir等温式和Temkin等温式能较好拟合吸附过程,Temkin常数bk_(id2)=0.287),且拟合线均不通过原点,故颗粒内扩散阶段是吸附过程的控速关键阶段。热力学模拟中,分离系数R_(L)均在0.4~0.6,ΔH=15.41 kJ/mol>0,且ΔG均为负数并随温度升高而减小,表明吸附过程是可逆且自发吸热的,升温能促进吸附反应进行。ΔS=49.90 J/(mol·K)>0,证明吸附过程中固液界面随机性增加。模拟淋溶液吸附实验表明CSB-HA吸附Mn^(2+)效果较好且对淋溶液pH有调节作用。

关键词：碳材料腐植酸尾矿土吸附模型扩散模型

基于内聚力模型的再生沥青混合料低温断裂性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 473-484页

作者：吴昊宋卫民邓子成中南大学土木工程学院湖南长沙410075

内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机... 详细信息

内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机分布模型两类。研究-10℃时不同RAP掺量(0、25%、50%、75%、100%,质量分数)对再生沥青混合料SCB试件应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)的影响。研究结果表明:无RAP掺入的SCB试件具有较好的断裂性能;随着RAP掺量增大,应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)均减小,表明RAP的掺入会削弱沥青混合料的低温断裂性能;采用有限元模型得到的断裂参数与室内试验结果一致;相比于集料同分布模型,集料随机分布模型各评价指标的变异性系数整体更大,表明集料分布状态对开裂结果有一定影响;当计算样本足够多时,这两类模型获得的抗裂参数变化规律一致,可有效评价再生沥青混合料断裂性能。

关键词：再生沥青混合料应力强度因子断裂能抗裂指数内聚力模型

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低浓度轻稀土离子的选择性萃取分离

中国有色金属学报 2024年第2期34卷 625-639页

作者：吴江华张杜超杨天足中南大学冶金与环境学院长沙410008

本文研究了采用1,7-二氮杂15冠5醚(2N15C5)从多离子共存的复杂硫酸盐体系中选择性萃取分离轻稀土离子的过程。结果表明:水相中的高浓度杂质离子主要通过诱导稀土硫酸钠盐沉淀的生成来影响复杂硫酸盐体系的稳定性,从而降低2N15C5对轻稀... 详细信息

本文研究了采用1,7-二氮杂15冠5醚(2N15C5)从多离子共存的复杂硫酸盐体系中选择性萃取分离轻稀土离子的过程。结果表明:水相中的高浓度杂质离子主要通过诱导稀土硫酸钠盐沉淀的生成来影响复杂硫酸盐体系的稳定性,从而降低2N15C5对轻稀土离子的选择性萃取分配比。在水相pH<2.0、[SO_(4)^(2-)]/Σ[RE^(3+)]<10、相比R_(O/A)=2∶1、混相时间10 min的情况下,轻稀土离子组与重稀土离子组的单级萃取分离系数可达23.0023,经5级逆流萃取处理后,对应的累积萃取分离系数可达36.7016。该分组萃取分离法可从离子吸附型稀土矿原地浸出尾液中选择性萃取分离低浓度轻稀土离子,负载有机相经稀盐酸洗杂、乙二胺四乙酸溶液反萃处理后可得到轻稀土富集液,轻稀土离子的综合收率为83.98%。

关键词：氮杂冠醚低浓度轻稀土离子选择性萃取分组萃取原地浸出尾液