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基于吸收光谱和激光干涉技术的气体压力测量方法研究

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光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3692-3696页

作者：张博涵杨军黄乾坤谢兴娟航空工业北京长城计量测试技术研究所北京100095

气体压力光学非接触测量是目前激光技术重要应用领域之一,其中气压测量过程中温度耦合问题是现在面临的研究难点。故而提出一种光谱测量技术与激光干涉技术组合测量方法,通过积分吸光度和折射率融合的方式实现气体压力、温度解耦的目的... 详细信息

气体压力光学非接触测量是目前激光技术重要应用领域之一,其中气压测量过程中温度耦合问题是现在面临的研究难点。故而提出一种光谱测量技术与激光干涉技术组合测量方法,通过积分吸光度和折射率融合的方式实现气体压力、温度解耦的目的。分析可调谐半导体激光光谱技术(TDLAS)的直接吸收法测量原理和基于折射率的激光干涉测量原理,建立基于吸收光谱的气压测量模型和基于折射率的激光干涉气压测量模型,通过利用三次多项式拟合吸收谱线强度函数的方式,建立了基于积分吸光度和折射率的气体压力、温度解耦的数学模型。实验搭建了基于TDLAS技术和激光干涉技术的气体压力检测系统,采用中心波长为2004 nm的可调谐半导体激光器和波长为632.8 nm的激光干涉仪,气室长度为24.8 cm,将CO_(2)作为研究对象,并以高精度压力控制器和温度传感器的测量结果分别作为压力温度参考值,以真空为背景信号,在室温环境中测量并计算出气体压力变化后积分吸光度值和折射率值,进而解算得到气体压力和温度值。实验结果显示:压力测量结果最大相对误差为3.61%,最小相对误差为0.5%,测量平均相对误差为1.99%;在以开尔文温度为前提下,温度解算结果最大绝对误差为7.66 K,最小绝对误差为0.78 K,测量平均绝对误差为3.29 K,测量结果与参考结果具有较高的吻合度,该研究可为以后光学法测量气体压力温度影响分析提供参考。

关键词： TDLAS 激光干涉技术气体压力温度解耦

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填埋场单井注气气体压力监测试验及预测模型

岩土力学 2023年第1期44卷 259-267页

作者：金佳旭朱磊刘磊陈亿军姚远高腾飞李若欣辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院武汉岩土力学研究所污染泥土科学与工程湖北省重点实验室湖北武汉430071 中国科学院武汉岩土力学研究所-香港理工大学固体废弃物科学联合实验室湖北武汉430071 武汉中科固废资源产业技术研究院有限公司湖北武汉430070 武汉环境投资开发集团有限公司湖北武汉430019

确定填埋场注气过程中气体压力分布特征可为好氧通风工程提供关键技术和理论支撑。以现场单井注气试验为依托,在渗流力学理论的基础上,开展了不同注气强度条件下气体压力分布监测试验,分析了注气过程中气体压力的径向分布特征,推导了注... 详细信息

确定填埋场注气过程中气体压力分布特征可为好氧通风工程提供关键技术和理论支撑。以现场单井注气试验为依托,在渗流力学理论的基础上,开展了不同注气强度条件下气体压力分布监测试验,分析了注气过程中气体压力的径向分布特征,推导了注气条件下垃圾土体内部以解析解形式表达的气体压力预测(analytical gas pressure prediction,简称AGPP)模型;结合现场气体压力监测结果,构建了以注气井压力为核心参数的经验公式形式的气体压力预测(empiricalgaspressure prediction,简称EGPP)模型。试验结果表明:低压注气强度也可以达到良好的注气效果,在较短时间内可以让气体充满注气井周围;通过现场监测数据与AGPP模型、EGPP模型的对比,初步验证了两种模型的可靠性。以上成果为预测和评估好氧通风过程中垃圾填埋场气体压力分布提供了新方法。

关键词：垃圾土填埋场单井注气气体压力现场试验预测模型

超音速微粒轰击气体压力对TC11钛合金显微组织和力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第8期33卷 2379-2394页

作者：武永丽熊毅陈正阁刘伟张鑫王树泊曹伟河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心洛阳471023 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室西安710024 Nano and Molecular Systems Research Unit University of OuluFIN-90014Finland

借助超音速微粒轰击(SFPB)对片层组织的Ti−6.5Al−3.5Mo−1.5Zr−0.3Si(TC11)钛合金进行表面纳米化处理,并系统研究SFPB气体压力对其表面完整性、显微组织演变和力学性能的影响规律。结果表明,在不同SFPB气体压力下,TC11钛合金表层均已形... 详细信息

借助超音速微粒轰击(SFPB)对片层组织的Ti−6.5Al−3.5Mo−1.5Zr−0.3Si(TC11)钛合金进行表面纳米化处理,并系统研究SFPB气体压力对其表面完整性、显微组织演变和力学性能的影响规律。结果表明,在不同SFPB气体压力下,TC11钛合金表层均已形成梯度纳米结构。表层片层组织晶粒尺寸完全碎化至纳米量级,且纳米晶晶粒尺寸随着气体压力的增大而减小,而次表层组织仍保留原始片层形貌。经1.0 MPa处理后,表面粗糙度最小,在1.5 MPa时表面形成微裂纹,表层残余压应力下降。随着SFPB气体压力的增大,表层显微硬度及硬化层深度逐渐增加,屈服强度、抗拉强度增加,而伸长率变化不大,断口形貌从典型的韧性断裂向准解理和韧性混合型断裂转变。

关键词：超音速微粒轰击气体压力钛合金片层组织表面纳米化显微组织力学性能

气体压力及气体性质影响下的含瓦斯煤裂隙扩展与渗流规律

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气体压力及气体性质影响下的含瓦斯煤裂隙扩展与渗流规律

作者：庞晓非河南理工大学

学位级别：硕士

由于我国地质条件复杂,煤与瓦斯突出灾害事故严重,煤与瓦斯突出等含瓦斯煤岩动力灾害严重制约了我国煤矿的安全生产,且我国大部分煤层渗透率较低,会阻碍煤层气的开发与利用,而煤层的渗透性主要取决于裂隙系统的发育和开合程度,裂隙发育... 详细信息

由于我国地质条件复杂,煤与瓦斯突出灾害事故严重,煤与瓦斯突出等含瓦斯煤岩动力灾害严重制约了我国煤矿的安全生产,且我国大部分煤层渗透率较低,会阻碍煤层气的开发与利用,而煤层的渗透性主要取决于裂隙系统的发育和开合程度,裂隙发育程度与煤层气产能大小密切相关,甚至直接影响着煤层气的品质与开采效益。因此本文在前人研究的基础上,以尺寸?5×10 mm和?25×50 mm柱状原煤煤样为研究对象,采用实验研究及理论分析的手段,对非受载条件下和受载条件下含瓦斯煤裂隙扩展规律及渗流规律进行研究,利用工业CT扫描系统和伺服加载系统进行非受载条件下不同气体性质和气体压力的扫描实验和加载条件下固定轴压和围压的条件下和全应力-应变条件下孔隙压力加载渗流实验,并结合图像处理软件,直观表述煤样在不同条件下的裂隙扩展过程,根据受载条件下煤样的渗透率演化规律建立了渗透率演化模型并进行验证。研究结果表明:在非受载的条件下,随着非吸附性气体压力的升高,煤体内部微裂隙的萌生和扩展愈加明显;在吸附性气体影响下,煤体内部三维裂隙体积和二维裂隙面积百分占比随吸附时间的增加而增大,且其增长率逐渐减小,直至达到微裂隙扩展平衡,且裂隙扩展平衡具有典型的滞后性。在受载的条件下,在轴压和围压固定仅改变氦气压力时,煤样裂隙总体积和总表面积均随着氦气压力的增大而增大,渗透率随着气体压力的不断增大而减小;CO2的压力维持在1.6MPa时,煤样的裂隙总体积和总表面积呈现出随着吸附时间减小趋势,渗透率随着吸附性气体压力的不断增大呈现出先减小后稍增大趋势,总体上呈现递减趋势。在全应力-应变条件下,煤样的抗压强度和弹性模量会随着气体压力的不断增大均减小;吸附性气体的存在导致整体破坏由剪切破坏开始逐渐转变为张拉破坏,煤样的渗透率结果随着轴压的增大呈现出先减小后增大的“V”字型趋势,不同孔隙压力均呈现相同变化趋势。依据受力平衡原理建立了不同气体性质和不同孔隙压力下的渗流模型,并对模型结果进行验证,模型能较好的反应不同气体压力下渗流变化,较好地描述了不同条件下受载煤样的渗透率变化情况,实现了受载含瓦斯煤渗流规律动态演化的可视化表达。图60幅,表33个,参考文献100篇。

关键词：气体压力气体性质含瓦斯煤裂隙扩展 CT扫描

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气体压力下周边夹紧的圆薄膜大挠度问题研究

气体压力下周边夹紧的圆薄膜大挠度问题研究

作者：石斌斌重庆大学

学位级别：硕士

薄膜作为结构、或者结构构件,在建筑、航空航天、生物工程等领域都有较为广泛的应用,并且,在许多技术应用中还常常作为关键构件、或者部件。许多技术应用,不仅需要薄膜问题的解析解、而且需要较为精确的解析解。从结构理论的角度看,薄... 详细信息

薄膜作为结构、或者结构构件,在建筑、航空航天、生物工程等领域都有较为广泛的应用,并且,在许多技术应用中还常常作为关键构件、或者部件。许多技术应用,不仅需要薄膜问题的解析解、而且需要较为精确的解析解。从结构理论的角度看,薄膜结构主要承受横向和法向载荷,即,始终垂直于变形前的薄膜的横向载荷(例如薄膜的自重)、以及始终垂直于变形前后的薄膜的法向载荷(例如施加在薄膜上的气体压力)。此外,结构中的薄膜在承受横向或者法向载荷之前,由于结构成形、薄膜生成、以及温度、湿度等原因,往往会带有一定的初始应力,例如通常所谓的预应力、残余应力。从现有文献的查新结果看,有关圆薄膜大挠度问题的解析研究,目前主要集中在横向载荷作用下的圆形薄膜,而研究受法向载荷作用的圆形薄膜的非常少,并且考虑薄膜带有初始应力的更少。然而,事实上,对薄膜所施加的载荷,绝大多数情况下是法向载荷,很难施加横向载荷(除薄膜自重外);薄膜带有初始应力是绝对的、不带有初始应力是相对的。总而言之,在现有文献中,有关法向载荷下圆薄膜大挠度问题的解析解少,而法向载荷下带有初始应力的圆薄膜大挠度问题的解析解更少,并且,缺少较为精确的解析解。本课题致力于气体压力作用下周边固定夹紧的、带有任意初始应力的圆形薄膜大挠度问题的解析研究。课题研究的第一阶段是,将现有的、不考虑初始应力的解析解,即Fichter解,推广到了薄膜带有任意初始应力的情形,即给出了一个“推广的Fichter解”。课题研究的第二阶段是,通过放弃通常所采用的薄膜小转角假设,给出了一个更精确的解析解。研究内容主要如下:(1)综述了圆薄膜问题的研究现状。介绍了与本课题所研究的问题相关的解析研究工作,并指出了这些研究中存在的一些不足之处。(2)推广了Fichter解。给出了气体压力作用下的面外、面内平衡方程、以及几何方程和物理方程的详细建立过程;解析求解了圆薄膜在承受面外荷载之前的面内径向拉伸、或者径向压缩问题,进而给出了气体压力作用下带有任意初始应力的圆薄膜大挠度问题的边界条件;采用幂级数法求解了所建立的薄膜控制方程,并给出了一个“推广的Fichter解”。(3)放弃了薄膜小转角假设,获得了更精确的解析解。在放弃薄膜小转角假设的条件下,重新建立了面外平衡方程,并进一步求解了新建立的薄膜控制方程,给出了一个有关该问题的更精确的解析解。(4)分析了所获得的解析解的有效性、收敛性、以及放弃薄膜小转角假设的改进效果、和初始应力对薄膜弹性行为的影响。首先,通过验证本课题所获得的解析解能够自动满足在解析求解中未使用的其它边界条件,间接证明了所获得的解析解的有效性。其次,通过数值算例验证了所获得的解析解是收敛的,并且证明了气体压力增大或初始应力减小,将会使解析解收敛速度降低。再次,通过一个数值算例将所获得的两组解析解进行对比,对比结果表明两组解析解在气体压力较小时差距不大,但随着气体压力的增大,二者的差距会逐渐明显,证明了放弃薄膜小转角假设在气体压力较大时具有较好的改进效果。最后,通过采用放弃薄膜小转角假设的解析解计算相同气体压力下不同初始应力的圆薄膜的挠度和应力,并将计算结果绘制成曲线,讨论了初始应力对薄膜弹性行为的影响,即薄膜的径向应力初始应力呈正相关,薄膜的挠度与初始应力呈负相关。(5)对薄膜不带有初始应力的情况开展了验证性实验。进行了三组不同大小的气体压力下圆薄膜静力实验,并将实验结果与解析结果进行对比。结果表明,本课题所给出的两组解析解在薄膜不带有初始应力的情况下都是有效性的;放弃薄膜小转角假设的解析解的解析结果与实验结果之间的误差均小于带有薄膜小转角假设的解析解的解析结果与实验结果之间的误差,证明了对于圆薄膜不带有初始应力的情况,放弃薄膜小转角假设具有较好的改进效果。(6)对薄膜带有初始应力的情况进行了有限元模拟。通过ABAQUS软件模拟了相同气体压力下三种不同初始应力的圆形薄膜,并将有限元结果与解析结果进行对比。结果表明,本课题所给出的两组解析解在薄膜带有初始应力的情况下是有效性的;放弃薄膜小转角假设的解析解计算结果与有限元结果之间的误差均小于带有薄膜小转角假设的解析解计算结果与有限元结果之间的误差,补充证明了对于圆薄膜带有初始应力的情况,放弃薄膜小转角假设同样具有较好的改进效果。

关键词：圆形薄膜初始应力气体压力小转角假设幂级数解

气体压力加卸载过程中无烟煤变形及渗透特性的试验研究

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岩石力学与工程学报 2014年第10期33卷 2138-2146页

作者：袁梅许江李波波曹偈张敏陈钰婷重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 贵州大学矿业学院贵州贵阳550003 贵州大学贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550003

利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,以无烟煤型煤试件为研究对象,进行不同轴压、围压条件下气体压力加卸载过程中渗流试验研究,模拟不同煤层深度,以探讨煤变形及瓦斯运移演化规律。研究结果表明:(1)在加载过程中,煤应... 详细信息

利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,以无烟煤型煤试件为研究对象,进行不同轴压、围压条件下气体压力加卸载过程中渗流试验研究,模拟不同煤层深度,以探讨煤变形及瓦斯运移演化规律。研究结果表明:(1)在加载过程中,煤应变量减小,吸附瓦斯产生较大的膨胀变形,呈现线性关系,在卸载过程中,煤应变呈增大趋势,煤逐渐被压缩。随轴压、围压增大,下降单位气体压力引起的煤应变升高量降低,应变响应程度减小。(2)在加载过程中,随气体压力升高,渗透率先减小后增大趋势,煤渗透率呈类似"V"型变化趋势,气体压力在1.2 MPa左右存在明显的拐点,体现煤孔隙扩张的程度和吸附瓦斯层增厚程度影响,依赖于吸附作用或有效应力占主导地位。在卸载过程中,随着气体压力降低,煤渗透率呈先减小后增大趋势,渗透率增大且变化速度加快,主要依赖有效应力作用或基质收缩的主导地位差异。(3)随有效应力的增大,煤渗透率呈先减小后增大的趋势。煤渗透率随有效应力增大呈对数函数或指数函数关系。(4)气体压力具有典型二阶段特征,同时渗透率与体积应变具有密切关系,体现出有效应力、吸附膨胀与煤基质收缩同时对裂隙等内部结构的影响。

关键词：采矿工程气体压力有效应力渗透率变形

气体压力对聚合物气辅挤出成型影响实验及模拟

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四川大学学报（工程科学版） 2016年第1期48卷 200-207页

作者：任重黄兴元柳和生邓小珍南昌大学机电工程学院江西南昌330031 江西科技师范大学光电子与通信重点实验室江西南昌330038

实验发现气辅挤出中气体压力对熔体挤出影响较显著,为了探明气体压力对熔体挤出成型的影响机理,建立气体/熔体两相流气辅挤出模型,通过有限元方法对气辅挤出成型进行了非等温黏弹数值模拟,得到不同气体压力下,熔体的挤出形貌、流速、压... 详细信息

实验发现气辅挤出中气体压力对熔体挤出影响较显著,为了探明气体压力对熔体挤出成型的影响机理,建立气体/熔体两相流气辅挤出模型,通过有限元方法对气辅挤出成型进行了非等温黏弹数值模拟,得到不同气体压力下,熔体的挤出形貌、流速、压力、法向应力差分布等变化规律。模拟结果表明:气体压力对熔体挤出流场分布及成型形貌具有较大影响,在气体压力相对较小且能形成稳定的气体层时,熔体速度场分布均匀,压力、法向应力差较小,挤出无形变;随着气体压力增大,熔体的速度、压力、法向应力差和形貌收缩程度等均显著增大。研究表明,由于气体的作用,在气体/熔体入口交界面处产生的第一法向应力差是引发熔体挤出形变和流场分布变化的主要原因。

关键词：聚合物挤出成型气体辅助气体压力数值模拟

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气体压力对钛合金电火花诱导烧蚀加工的影响

航空学报 2014年第12期35卷 3480-3488页

作者：王祥志刘志东邱明波田宗军黄因慧南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

氧气在电火花(EDM)诱导烧蚀加工过程中起到参与氧化放热、蚀除金属和冷却的作用。以气体压力为研究对象,通过理论推导,证明增加气体压力可提高气体流速、减小气体分子平均自由程、提高氧化扩散速度和气体蚀除力以及加速能量散失。通过... 详细信息

氧气在电火花(EDM)诱导烧蚀加工过程中起到参与氧化放热、蚀除金属和冷却的作用。以气体压力为研究对象,通过理论推导,证明增加气体压力可提高气体流速、减小气体分子平均自由程、提高氧化扩散速度和气体蚀除力以及加速能量散失。通过测得不同气体压力下的击穿电压、击穿延时和工作电压,试验证实了气体压力对击穿电压和击穿延时有较大影响;通过建立EDM诱导烧蚀加工放电等效模型,表明工作电压变化是由电极和工件表面氧化引起的。研究了气体压力对EDM诱导烧蚀加工材料蚀除率(MRR)、相对电极损耗(REWR)和表面粗糙度的影响。结果表明:随着气体压力增大,材料蚀除率先增加后降低,电极相对损耗缓慢减小,表面粗糙度显著降低。

关键词：电火花加工烧蚀钛合金气体压力氧扩散

基于深度学习的SF_(6)气体压力时序数据预测

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东华大学学报（自然科学版） 2022年第2期48卷 81-85页

作者：徐友刚曹基南孙进陈亚杰国网上海青浦供电公司上海201701

为提高复杂电网环境中六氟化硫(SF_(6))气体压力预测的准确度,提出一种基于长短期记忆(long-short-term memory,LSTM)网络的SF_(6)气体压力预测方法。该算法根据SF_(6)气体压力实测数据对深度神经网络进行训练,并预测SF_(6)气体压力值,... 详细信息

为提高复杂电网环境中六氟化硫(SF_(6))气体压力预测的准确度,提出一种基于长短期记忆(long-short-term memory,LSTM)网络的SF_(6)气体压力预测方法。该算法根据SF_(6)气体压力实测数据对深度神经网络进行训练,并预测SF_(6)气体压力值,再将预测值与真实值的误差反馈给网络,以修正网络参数并提高预测准确度。仿真试验使用3个月的SF_(6)气体压力实测数据对LSTM神经网络进行训练和测试,结果表明,LSTM网络模型有效降低了SF_(6)气体压力预测误差。

关键词：六氟化硫气体压力时序数据预测深度学习电力系统