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偏航风力机尾流特性和功率性能的大涡模拟研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第9期51卷 111-121页

作者：张子瑜黄鹏曹曙阳同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 西安大略大学土木与环境工程系伦敦N6A 5B9加拿大

对偏航风力机尾流特性更好地了解有助于风电场偏航策略的使用,本文开展了偏航风力机尾流大涡模拟研究.首先,建立基于伪谱法的大涡模拟耦合新发展的滤波致动盘模型的模拟方法,使用EPFL偏航风力机尾流风洞实验数据验证了该方法的可行性和... 详细信息

对偏航风力机尾流特性更好地了解有助于风电场偏航策略的使用,本文开展了偏航风力机尾流大涡模拟研究.首先,建立基于伪谱法的大涡模拟耦合新发展的滤波致动盘模型的模拟方法,使用EPFL偏航风力机尾流风洞实验数据验证了该方法的可行性和准确性.然后,模拟了不同偏航角下的风力机尾流,发现滤波致动盘模型对远尾流区的速度亏损、湍流度和尾流中心偏移有较高的预测精度.与非偏航情形不同,偏航情形大涡模拟重现了实验中观察到的“卷曲尾流”现象,这种现象造成了速度亏损和湍流度在垂直面出现不对称的分布.最后,模拟了两台风力机的尾流状况,并分析上游风力机偏航角对功率性能的影响.模拟结果显示风力机间距不宜过短,一方面,上游风力机尾流干扰造成下游风力机的功率下降,另一方面,在较短间距情况下上游风力机尾流中心偏移值在下游风力机处较小,总功率增加量减少.研究内容对在风电场使用偏航技术具有指导意义.

关键词：风力机大涡模拟大气边界层偏航尾流功率性能

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基于粒子图像测速技术的节状地下连续墙变形特性与破坏模式研究

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岩土力学 2024年第9期45卷 2707-2718页

作者：吴九江肖琳王丽娟张祎西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 西安大略大学岩土工程研究中心加拿大伦敦成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

节状地下连续墙(简称节状墙)是一种新型的地基基础形式,具备良好的工程特性,相对于传统地下连续墙而言,由于节部的存在,其抗拔承载力得到了有效地提升。目前,节状墙的应用及研究尚处于起步阶段,其变形特性与破坏模式亟待摸清。通过室内... 详细信息

节状地下连续墙(简称节状墙)是一种新型的地基基础形式,具备良好的工程特性,相对于传统地下连续墙而言,由于节部的存在,其抗拔承载力得到了有效地提升。目前,节状墙的应用及研究尚处于起步阶段,其变形特性与破坏模式亟待摸清。通过室内模型试验辅以粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术对节状墙基础竖向受拉下的位移和破坏形态开展了分析,研究结果表明:端部与中部节的设置扩大了深部与浅部土体的影响范围,多部节的设置相对于单部节有利于调动更广范围的土体。节状墙的破坏模式包括垂直滑移面、倒金字塔状或正切曲线和花瓶状曲线(即曲线滑移面)相连接的滑移面。总体而言,与抗拔桩相比,节状墙的抗拔破坏面受到节部数量和位置的影响而表现为复合型,且部分滑移面的走向与土体内摩擦角有关。

关键词：节状地下连续墙粒子图像测速技术变形与破坏模式节部模型试验

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超音速激光沉积硬质铝合金的疲劳性能研究

表面技术 2024年第13期53卷 55-63页

作者：李楠王强牛文娟郭楠葛书恺黄亮亮王金李申奥韩鹏西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 陕西省冶金工程技术研究中心西安710055

目的通过冷喷涂(Cold Spraying)和超音速激光沉积(Supersonic Laser Deposition)技术对预制缺口的硬质铝合金试样进行修复。方法通过扫描电子显微镜、电子背散射衍射检测器和X射线衍射仪等,研究了不同工艺对修复层微观结构和晶粒细化的... 详细信息

目的通过冷喷涂(Cold Spraying)和超音速激光沉积(Supersonic Laser Deposition)技术对预制缺口的硬质铝合金试样进行修复。方法通过扫描电子显微镜、电子背散射衍射检测器和X射线衍射仪等,研究了不同工艺对修复层微观结构和晶粒细化的影响,对修复后试样的疲劳性能进行了测试。结果冷喷涂和超音速激光沉积涂层中均未发现粉末材料的相变。7075铝合金颗粒在冷喷涂和超音速激光沉积过程中的严重塑性变形导致了双峰晶粒结构。激光辅助加热提高了喷涂颗粒的塑性变形能力,使涂层的平均晶粒尺寸降至0.92μm,其中局部动态再结晶是晶粒细化的主要原因。另外,超音速激光沉积层的平均显微硬度为196HV,高于冷喷涂涂层和基体。超音速激光沉积修复试样的疲劳极限为(135±15)MPa,远高于冷喷涂和未修复前的试样,这归因于修复涂层内聚和黏合强度的增加。结论激光的引入可以改善7075铝合金颗粒的塑性变形能力,从而提高了修复层的显微硬度和修复件的疲劳极限。

关键词：冷喷涂超音速激光沉积涂层修复疲劳

NbMoWTa-Al_(2)O_(3)固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 111-124页

作者：裴旭辉杜银王瀚铭胡明川王海丰西北工业大学凝固技术国家重点实验室先进润滑与密封材料研究中心西安710072

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al_(2)O_(3)作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa... 详细信息

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al_(2)O_(3)作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al_(2)O_(3)颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al_(2)O_(3)实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al_(2)O_(3)颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al_(2)O_(3)颗粒的存在能够抑制MoO_(3)的过度挥发。

关键词：难熔高熵合金固体润滑复合材料氧化摩擦层纳米Al_(2)O_(3)

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含Gd环境友好型射线柔性综合屏蔽体研究

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 537-545页

作者：王博宇郭晓林原林李天来仇天祎方青龙王晓娟王琦刘洋西安工程大学陕西西安710048 射线柔性防护技术陕西省高校工程研究中心陕西西安710048 西安市核防护纺织装备技术重点实验室陕西西安710048 陕西省疾病预防控制中心陕西西安710054 中国原子能科学研究院北京102413

针对核辐射n-γ混合场,研制了一种以Gd为核心屏蔽元素,聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)为基体的环境友好型射线柔性综合屏蔽体。结果表明Gd2O3粉末呈颗粒状均匀分布,在基体中有良好的分散性;X射线衍射和红外光谱结果表明Gd2O3和基体... 详细信息

针对核辐射n-γ混合场,研制了一种以Gd为核心屏蔽元素,聚苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)为基体的环境友好型射线柔性综合屏蔽体。结果表明Gd2O3粉末呈颗粒状均匀分布,在基体中有良好的分散性;X射线衍射和红外光谱结果表明Gd2O3和基体本质上属于物理机械混合,不涉及化学键变化;γ射线和热中子屏蔽性能验证表明,随着Gd面密度的提高,γ射线和热中子透射率遵从指数衰减规律;当Gd面密度为0.0184~0.2913 g/cm^(2)时,39、59和122 keVγ射线透射率为83.73%~11.48%,75.43%~2.73%和93.03%~51.64%;当Gd面密度为0.0189~0.0709 g/cm^(2)时,0.2 cm厚材料中子透射率为45.74%~35.78%。该射线柔性综合屏蔽体具有绿色环保、生产节能、综合防护、柔性可塑、可回收使用等特点,有效弥补了传统防护材料的弊端,在未来舰船生物屏蔽、核医学诊疗、安全检测等领域具有潜在应用价值。

关键词： Gd 中子 γ射线柔性材料辐射防护

低冷量下强化CO_(2)吸收的甲醇基纳米流体性能

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化工进展 2024年第5期43卷 2811-2822页

作者：武西宁张宁秦佳敏徐龙魏朝阳马晓迅西北大学化工学院碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心陕西西安710127

冷甲醇洗法捕集CO_(2)技术要求低温环境,需要大量的冷冻能量,能耗较大。在吸收剂中引入纳米颗粒,可以有效提高气液传质速率,降低能耗。本研究旨在开发冷量需求少,吸收、解吸性能提升的甲醇基纳米流体。实验分别考察了纳米颗粒种类、固... 详细信息

冷甲醇洗法捕集CO_(2)技术要求低温环境,需要大量的冷冻能量,能耗较大。在吸收剂中引入纳米颗粒,可以有效提高气液传质速率,降低能耗。本研究旨在开发冷量需求少,吸收、解吸性能提升的甲醇基纳米流体。实验分别考察了纳米颗粒种类、固含量、尺寸,表面活性剂含量、操作温度和初始CO_(2)浓度等因素对吸收剂捕集CO_(2)性能的影响及机理。结果表明,在0.2~1.0g/L的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、SiO_(2)纳米流体中,0.4g/L的TiO_(2)-甲醇纳米流体的CO_(2)吸收、解吸增强效果最佳。向其中添加0.10%(质量分数)聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)后,纳米流体的吸收、解吸增强效果达到最大,且在5次循环后仍呈现良好增强效果。此外,本文对纳米流体增强吸收的机理进行了深入分析,提出了一个经验公式来预测TiO_(2)-甲醇纳米流体的增强因子E和最佳固含量。

关键词：二氧化碳捕集鼓泡反应器模型纳米流体低冷量供给传质增强

液固循环流化床的开发与应用——过程集成与强化

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化工进展 2019年第1期38卷 122-135页

作者：陈少奇邵媛媛马可颖郑莹祝京旭天津大学化工学院天津化学化工协同创新中心天津300072 加拿大西安大略大学颗粒技术研究中心

液固循环流化床(LSCFB)是近三十年来发展起来的一种新型流化床反应器,具有传质传热效率高、操作强度大、占地面积小、可同时进行两种反应等优点,在传统化工过程集成和强化中具有广阔的应用前景。本文主要结合液固循环流化床的特点,介绍... 详细信息

液固循环流化床(LSCFB)是近三十年来发展起来的一种新型流化床反应器,具有传质传热效率高、操作强度大、占地面积小、可同时进行两种反应等优点,在传统化工过程集成和强化中具有广阔的应用前景。本文主要结合液固循环流化床的特点,介绍了液固循环流化床的发展历程、装置结构及基本特性,并结合几个应用实例重点阐述液固循环流化床如何在蛋白质的提取、乳酸发酵与分离、含酚废水中去除苯酚、污水生物处理等方面实现过程集成与强化。最后对液固循环流化床未来的发展进行了展望,提出了在未来的工业生产过程中,可根据工艺的需要并结合反应器的特点,将反应器进行有效地组合改进,从而实现多个反应过程的集成与强化,为今后生产模式的改变提供了新的思路。

关键词：液固循环流化床反应器过程集成与强化蛋白质提取乳酸发酵污水处理

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新型空气净化器净化性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2020年第3期53卷 301-308页

作者：张辉贾颖石彤张海萍祝京旭天津大学化工学院天津300072 加拿大西安大略大学粉体技术研究中心伦敦N6A 5B9

针对传统的过滤式空气净化器随颗粒污染物在材料表面的沉积而导致压降大、能耗高的问题,本文设计了一种以物理吸附为主要净化原理的新型空气净化器.空气净化器采用褶皱式流道,空气在褶皱内部形成漩涡,增大颗粒污染物与吸附材料的接触,... 详细信息

针对传统的过滤式空气净化器随颗粒污染物在材料表面的沉积而导致压降大、能耗高的问题,本文设计了一种以物理吸附为主要净化原理的新型空气净化器.空气净化器采用褶皱式流道,空气在褶皱内部形成漩涡,增大颗粒污染物与吸附材料的接触,有利于提高净化性能.流道与风向平行,风阻小,能耗低.本研究参照国家标准GB/T18801-2015《空气净化器》搭建了一个体积为2.94 m3的密闭实验舱,以香烟的烟雾作为颗粒污染源,研究了吸附材料、PM2.5的初始浓度和处理风量对新型空气净化器净化性能的影响.实验结果表明,吸附材料的微观结构影响净化性能,多层致密的纤维结构或由材料修饰得到的超微孔道有助于提高材料对颗粒的吸附,驻极体材料带电可显著提高吸附效果.在选取的材料中,HEPA的净化性能最好,静电棉的吸附效果明显高于初效过滤棉.PM2.5的初始浓度不会影响新型空气净化器的净化性能.随着处理风量的增大,洁净空气量和去除率增大,有效净化效率减小.本实验还对比了不同处理风量下新型空气净化器的压降和净化能效,压降随着处理风量的减小而减小,净化能效随着处理风量的减小而增大,当处理风量为44.1 m^3/h时,空气净化器的压降仅为54 Pa,净化能效高达42 m^3/(h·W),表明此空气净化器适用于低风速长时间运行,具有良好的应用前景.

关键词：空气净化器 PM2.5 吸附材料净化性能

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低温风洞中液氮液滴的破碎特性模拟研究

西安交通大学学报 2024年第2期58卷 91-99页

作者：苗庆硕魏震陈佳军张海洋钟富豪郑勉刘秀芳西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所四川绵阳621000

为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形... 详细信息

为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形态、变形系数及时间特性的影响规律。模拟结果表明:液氮液滴的We高于常温液滴,且更容易发生变形和破碎;随着We的增大,液氮液滴依次发生袋状破碎、多模式破碎和剪切破碎;液滴迎风面和背风面的压差均随时间呈现先增大后减小的规律,发生转变的原因是袋状结构形成或边缘液滴颗粒脱落;不同液氮液滴破碎模式下,变形系数的变化规律差异明显;液氮液滴无量纲初始破碎时间随We的增大而减小,在0研究结果可为低温风洞中液氮喷雾冷却系统的优化提供理论依据。

关键词：低温风洞液氮液滴破碎特性破碎模式变形系数