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椭球体水动力及流场的数值模拟和试验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 53-58,65页

作者：郭春雨高铭辰韩阳王世民哈尔滨工程大学青岛创新发展基地山东青岛266000 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

采用数值模拟及试验测试两种手段对椭球体直航及斜航的水动力、表面压力及流场特性进行研究,探讨了速度和漂角对椭球体所受力及扭矩的影响,以及在这些因素影响下表面压力的变化规律.通过PIV(粒子图像测速)测试系统获取椭球体不同漂角时... 详细信息

采用数值模拟及试验测试两种手段对椭球体直航及斜航的水动力、表面压力及流场特性进行研究,探讨了速度和漂角对椭球体所受力及扭矩的影响,以及在这些因素影响下表面压力的变化规律.通过PIV(粒子图像测速)测试系统获取椭球体不同漂角时的速度场,与数值方法对比展示了椭球体在不同漂角下的流动分离现象.结果表明:直航条件下,椭球体阻力随速度增加而增加,轴向压力艏艉部高中部低,流动分离现象不明显;斜航条件下,随着漂角的增大,阻力减小,侧向力和转艏力矩增大,迎流面及背流面压力增大,涡量增大且流动分离点前移.研究结果可为潜艇等的操纵性预报提供指导.

关键词：椭球体机动状态水动力表面压力流场特性

沙柳木粉基高效吸附材料对煤矿废水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)作用特性及机理

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1570-1582页

作者：周刚栾国梁李帅龙陈冠双吕颖慧孙慧赟山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590 山东科技大学、矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 阿尔伯塔大学土木与环境工程系阿尔伯塔埃德蒙顿T6G2R3

针对煤矿酸性废水中含有较高质量浓度铁离子和锰离子的问题,以沙柳木粉为主要原料,遵循农林废弃物提取再利用原则,经过NaOH、Na2SO3等溶液处理后获得脱木素木粉(DWF),通过微波辅助-原位合成的手段,制备了一种针对煤矿废水中Fe(Ⅱ)和Mn(... 详细信息

针对煤矿酸性废水中含有较高质量浓度铁离子和锰离子的问题,以沙柳木粉为主要原料,遵循农林废弃物提取再利用原则,经过NaOH、Na2SO3等溶液处理后获得脱木素木粉(DWF),通过微波辅助-原位合成的手段,制备了一种针对煤矿废水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附剂(AA-DWFPAM)。借助扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(FTIr)和红外热重联用(TG-FTIr)对产物的微观结构、反应机理、热稳定性进行了分析,探讨了AA-DWF-PAM的最佳吸附条件、吸附动力学、吸附等温线,研究了AA-DWF-PAM对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附特性和吸附机理。表征实验结果表明:AA-DWF-PAM整体存在较多孔洞并呈现网状结构,且比表面积(BET)为150.83 m^(2)/g,说明改性后的吸附剂具有较大的比表面积,能够为Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)吸附提供较多位点和空间;此外,AA-DWF-PAM热解气态产物主要有H_(2)O、CO_(2)以及少量CO,裂解温度较高,其结构稳定性较强。吸附特性实验研究表明:AA-DWF-PAM用量为4 g/L、溶液pH=4、吸附时间达到200 min,以及Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L和80 mg/L时,为AA-DWFPAM的最佳吸附条件;经过计算得知,AA-DWF-PAM更接近于伪二级动力学假设,吸附主要控制过程为化学过程,且吸附过程更符合Langmuir方程的单层分子吸附,Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的理论最大吸附量分别为192.29 mg/g和123.65 mg/g;通过Materials Studio对吸附过程进行分子模拟和量子化学计算得知,吸附过程中—NH_(2)、—COOH以及—OH官能团起到静电吸附作用。因此,合理利用农林废弃物,为煤矿酸性废水治理提供了新途径,开发的AA-DWF-PAM吸附剂,能够有效处理煤矿酸性废水中的铁锰离子。

关键词：废弃物沙柳木粉酸性废水吸附剂分子动力学

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软弱局部透水地层注浆止水盾尾刷更换技术

林业工程学报 2024年第2期9卷 160-166页

作者：丁程程姿洋王文恺杨平南京林业大学土木工程学院南京210037 中交一公局第八工程有限公司天津300170

在城市轨道交通建设中,由于长距离、小半径盾构掘进情况越来越多,导致盾尾刷因长时间受力或受力不均而磨损,降低或失去密封性,需对其及时进行更换。本研究以苏州轨道交通8号线虎殿路站—虎丘湿地公园站出入场线区间更换盾尾刷为背景,基... 详细信息

在城市轨道交通建设中,由于长距离、小半径盾构掘进情况越来越多,导致盾尾刷因长时间受力或受力不均而磨损,降低或失去密封性,需对其及时进行更换。本研究以苏州轨道交通8号线虎殿路站—虎丘湿地公园站出入场线区间更换盾尾刷为背景,基于盾尾刷更换各种止水方式比选分析,结合该工程位于软弱局部透水地层特点,提出并实施了一种多方式注浆止水的盾尾刷更换方法。即在软弱局部透水地层中,通过在盾尾注入聚氨酯、惰性浆液、双浆液,以及通过盾体径向注入惰性浆液,对盾尾前后地下水进行有效封堵,再通过拆卸一环管片进行第一道盾尾刷的拆卸与更换,更换期间实测表明地表累积沉降与日沉降均满足控制要求,注浆加固后打开观测孔止水效果良好,仅耗时14 d便恢复掘进。本研究提出的软弱局部透水地层注浆止水的盾尾刷更换成套工艺与方法取得很好的实施效果,可为今后类似工程提供参考。

关键词：盾构隧道软弱局部透水地层盾尾刷更换多种浆液交叉注浆注浆止水

热力耦合作用下高速列车橡胶球铰疲劳耐久性评估方法

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：公衍军熊伟由天宇尹盛文王中钢中车青岛四方机车车辆股份有限公司中南大学轨道交通安全教育部重点实验室

为进一步提升高速列车转向架关键橡胶节点在运行工况下的疲劳耐久性分析精度，对橡胶球铰在热力耦合作用下的疲劳耐久性进行了研究。以某型号高速列车转向架橡胶球铰为对象，采用多体动力学方法建立高速列车车辆动力学模型，提取转向架... 详细信息

为进一步提升高速列车转向架关键橡胶节点在运行工况下的疲劳耐久性分析精度，对橡胶球铰在热力耦合作用下的疲劳耐久性进行了研究。以某型号高速列车转向架橡胶球铰为对象，采用多体动力学方法建立高速列车车辆动力学模型，提取转向架转臂橡胶球铰在列车不同运行速度条件下的载荷历程数据，并施加于橡胶球铰有限元模型的载荷边界，分析橡胶球铰在列车运行载荷历程下的应力-应变场及其变化规律。基于Fortran语言编写程序计算橡胶球铰生热率，赋予各个橡胶单元，设定热边界及载荷条件。采用热力耦合方法计算橡胶球铰的温度场与热耦合应力-应变场，并在热力耦合作用下分析橡胶球铰的疲劳耐久性。结果表明：随着列车运行速度增加，轮轨间冲击激扰作用增强，转向架部位橡胶球铰交变载荷频率加快，有效载荷增大，进而导致橡胶球铰结构应力相应增大；考虑热力耦合作用时，橡胶材料的动态粘弹性在交变载荷激励下的阻尼引起橡胶生热并随列车运行速度提高而逐步增加，橡胶球铰温升导致热应力增加，疲劳耐久性显著降低；在列车运行时速400km/h、环境温度25℃时，橡胶球铰最高温度为43.14℃，对比同等条件下未考虑热力耦合作用的橡胶球铰，最大应力增大22.80%，疲劳寿命下降39.11%。研究结果为进一步提高列车转向架橡胶球铰疲劳耐久性的预测精度提供了方法与参考。

关键词：橡胶球铰热力耦合温度场分析疲劳耐久性转向架

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兼吸式移动床生物质热解炭化装置设计与试验

农业机械学报 2024年第6期55卷 325-331,364页

作者：宋威孟海波陈明松王泽阳葛芸妤武继宁丛宏斌青岛农业大学机电工程学院青岛266109 农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125

针对目前内热式移动床生物质热解炭化试验研究平台条件不足的问题,开发了一种内加热兼吸式移动床热解炭化装置,模拟连续式热解炭化工艺,设计了供气系统、出炭系统、产物收集系统、气体净化系统、温度监控系统,以稻壳作为原料,开展了上... 详细信息

针对目前内热式移动床生物质热解炭化试验研究平台条件不足的问题,开发了一种内加热兼吸式移动床热解炭化装置,模拟连续式热解炭化工艺,设计了供气系统、出炭系统、产物收集系统、气体净化系统、温度监控系统,以稻壳作为原料,开展了上吸和下吸式热解炭化试验,研究了停留时间和吸气方式对内热式热解炭化产物的影响。结果表明,随着停留时间的增加,上吸和下吸内热式热解炭化变化趋势基本相同,挥发分和固定碳含量均呈下降趋势,灰分含量增加,磷及氮元素含量均下降,氧元素含量上升,氢元素变化趋势不明显,热值分别从20.7MJ/kg和22MJ/kg下降到14.6MJ/kg和15.2MJ/kg;比表面积分别从0.73m^(2)/g和0.78m^(2)/g上升到3.84m^(2)/g和3.95m^(2)/g,生物炭孔隙结构得到了发展。该系统结构合理,运行稳定可靠,密封效果良好,可有效控制进气方式、进气量、保温炭化时间等试验因素。为内加热炭化工艺参数试验研究提供了重要支撑。

关键词：生物质热解炭化上下兼吸

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城区油气管道迁改技术措施探讨与实践

石油工程建设 2024年第2期50卷 82-85页

作者：汪运宏许呈亮潘省江闫然韩明一代炳涛青岛融合基础建设开发有限公司山东青岛266000 廊坊中油朗威工程项目管理有限公司河北廊坊065000

随着国民经济的发展和城镇化进程的推进,部分城区的现有油气管道制约了城市规划和开发,需对油气管道进行迁改。详细论述了城区现有油气管道存在的问题、油气管道迁改技术与管理措施。重点对以下内容进行深入的阐述:第一,预留管道、减少... 详细信息

随着国民经济的发展和城镇化进程的推进,部分城区的现有油气管道制约了城市规划和开发,需对油气管道进行迁改。详细论述了城区现有油气管道存在的问题、油气管道迁改技术与管理措施。重点对以下内容进行深入的阐述:第一,预留管道、减少土地占用和高后果区、设计时考虑管道的经济性、将无人机及遥感技术和GIS技术应用于管道勘察与监测等规划设计内容;第二,开展施工现场智能工地建设、重视居民意见和关切、重视环境保护等施工管理内容;第三,实施一体化管理模式、“一线工作法”等项目管理内容;第四,传感技术在管道运行监测中的应用、采用大数据与人工智能评估管道风险等运行维护内容;第五,管道迁改技术措施案例实践。

关键词：管道迁改安全隐患一线工作法智能工地

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同轴双浮体波能装置参数研究

太阳能学报 2024年第7期45卷 128-134页

作者：曹飞飞王翠韩蒙李彦平陈震史宏达中国海洋大学工程学院青岛266100 山东省海洋工程重点实验室青岛266100 青岛市海洋可再生能源重点实验室青岛266100 自然资源部第一海洋研究所青岛266061

该文以同轴双浮体波能装置为研究对象,以山东省波浪场资源为背景进行条件,首先提出Matlab-APDL-AQWA联合仿真系统,实现波能-功率全过程模拟,并将模拟结果与文献中的物理模型试验数据进行对比验证。同时探究随机波浪作用下浮体半径、质... 详细信息

该文以同轴双浮体波能装置为研究对象,以山东省波浪场资源为背景进行条件,首先提出Matlab-APDL-AQWA联合仿真系统,实现波能-功率全过程模拟,并将模拟结果与文献中的物理模型试验数据进行对比验证。同时探究随机波浪作用下浮体半径、质量参数及PTO参数对装置获能平均功率的影响。研究表明,双浮体的半径参数和质量参数会显著影响装置的平均功率,装置获能随PTO阻尼系数的增大呈先增后减的趋势,而PTO刚度系数在一定范围内变化对装置获能影响不明显。

关键词：波浪能联合仿真同轴双浮体 PTO阻尼平均功率

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时速120 km地铁快线空气动力学试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1156-1167页

作者：陈勇李杨左建勇梁习锋同济大学上海201804 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 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

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite... 详细信息

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite压力传感器,通过测量列车外部和内部的瞬态压力变化,分析全线路车外压力波动特性,对比沿列车长度方向不同测点位置的压力变化幅值,并分析不同空调状态下的车内压力舒适性。经过3次实验测试分析,该实验的结果具有可重复性。研究结果表明:全线路运行时,列车在隧道段内加减速导致车外压力变化幅值明显大于高架段,气动效应最恶劣的位置为地下段人防门变截面处,列车上行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为1 071 Pa,下行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为905 Pa;相对于下行线全线路,上行线车外任意3 s内压力变化幅值大18.3%;列车正线运营时压力波保护阀会在压力变化剧烈区段进行动作响应,列车上行时,空调开启、压力波保护阀正常启用状态下,车内任意3 s内压力变化幅值相对于压力波保护阀打开未启用时减少了16%,下行时,减少了28%,空调压力波保护阀能够有效降低车外压力波动对车内气压变化的影响。本文研究成果可为快速地铁线路设计、地铁列车运营及地铁气密性优化提供参考依据。

关键词：地铁快线桥隧衔接实车试验压力波气密性

FrP-钢管混凝土抛物线拱轴压及压弯承载力研究

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建筑结构学报 2024年第S1期 275-283页

作者：魏晨阳刘昌永胡清郭嘉佳王玉银吴皓凡哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室中交第二航务工程局有限公司

为了研究FrP-钢管混凝土抛物线拱的静力性能，采用ABAQUS软件建立有限元模型，并基于既有试验结果验证了有限元模型的正确性。通过参数分析，研究FrP厚度(0～3 mm)、含钢率(0.04～0.08)、长细比(60～120)和矢跨比(0.1～0.5)等参数对全... 详细信息

为了研究FrP-钢管混凝土抛物线拱的静力性能，采用ABAQUS软件建立有限元模型，并基于既有试验结果验证了有限元模型的正确性。通过参数分析，研究FrP厚度(0～3 mm)、含钢率(0.04～0.08)、长细比(60～120)和矢跨比(0.1～0.5)等参数对全跨均布荷载及跨中集中荷载作用下FrP-钢管混凝土抛物线拱承载力的影响。结果表明：均布荷载作用下FrP-钢管混凝土拱肋承载力随着环向缠绕FrP厚度、矢跨比和含钢率的增大而增大，随着FrP-钢管约束比和长细比的增大而减小；跨中单点荷载作用下，拱肋极限承载力随着纵向粘贴FrP层数增加而近似线性增加。基于参数分析结果，考虑FrP-钢管约束比、矢跨比和长细比等参数对拱肋承载力的影响，提出FrP-钢管混凝土抛物线拱在轴压及跨中单点加载两种典型工况下的极限承载力计算式。公式计算结果与有限元分析结果吻合良好，最大误差小于20%。

关键词： FrP-钢管混凝土抛物线拱有限元分析设计方法压弯承载力