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基于充气薄膜的可展开帆板结构设计

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 30-39页

作者：张元勋徐莉萍张晓敏黄镐重庆大学航空航天学院重庆400030 北京紫微宇通科技有限公司北京100080

充气薄膜结构具有质量轻、收纳比高的优势。通过理论分析及实验验证的方法,得到了充气薄膜管承载力矩与充气内压、管道内径、展开程度之间的映射关系。进一步通过“厚度包边”法处理二级展开帆板的厚度问题,设计了转动锁定、转动-滑移... 详细信息

充气薄膜结构具有质量轻、收纳比高的优势。通过理论分析及实验验证的方法,得到了充气薄膜管承载力矩与充气内压、管道内径、展开程度之间的映射关系。进一步通过“厚度包边”法处理二级展开帆板的厚度问题,设计了转动锁定、转动-滑移锁定、搭接锁定连接结构,提出薄膜管驱动的二级可展开矩形帆板、圆形帆板以及百叶窗式矩形帆板三种大尺度可展开帆板结构形式,并进行展开状态的模态仿真,对比其模态振型。本设计可为大尺度充气可展开结构形式提供参考。

关键词：薄膜展开承载力矩展开锁定折展机构

结构化网格快速生成工具的开发及其在冶金模拟仿真中的应用

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工程科学学报 2024年第2期46卷 218-229页

作者：张江山刘昱宏杨树峰李东岳赵梦静李京社刘青北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 东岳流体有限公司北京100195 中国国际工程咨询有限公司冶金建材业务部北京100048

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征... 详细信息

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征,引入了参数一体化建模+网格划分的理念,利用Python脚本快速批处理数据和开源CFD软件OpenFOAM的优势,成功开发了适用于冶金反应器的网格快速生成工具.以钢包–中间包–结晶器及其附属连接装置为例,进行了案例分析测试.结果表明,该工具软件生成的结构化网格在扭曲度和正交性等方面质量较高,可以满足各类模拟仿真的需求.该工具在解决冶金容器几何结构更新和网格分布调整方面相比于传统前处理方法可以在几十秒内快速生成高质量结构化网格.此外,开发了便于用户使用的图形用户界面,界面中仅需输入关键的几何结构和网格参数,即可对冶金容器快速便捷地生成相应的结构化网格,有效提升了前处理的简易度和效率.这一工具软件有望应用于冶金数字化和智能化转型发展的多种场景,并为其提供有效的软件支撑.

关键词：结构化网格参数化模拟仿真工具软件数智化

Inconel 617合金在非纯氦气环境中的高温腐蚀行为研究

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原子能科学技术 2024年第1期58卷 189-197页

作者：郑伟何学东银华强杜斌李昊翔马涛蒲洋王尚军清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 中核能源科技有限公司北京100080

Inconel 617合金是高温气冷堆蒸汽发生器的候选材料,在反应堆超高温运行时可能会受到氦气中痕量杂质的腐蚀。为探究合金在高温堆环境中的腐蚀机理,本研究开展了Inconel 617合金在980℃的非纯氦气中的腐蚀实验,对气相以及腐蚀行为进行了... 详细信息

Inconel 617合金是高温气冷堆蒸汽发生器的候选材料,在反应堆超高温运行时可能会受到氦气中痕量杂质的腐蚀。为探究合金在高温堆环境中的腐蚀机理,本研究开展了Inconel 617合金在980℃的非纯氦气中的腐蚀实验,对气相以及腐蚀行为进行了分析。通过化学热力学和动力学计算,阐明了合金脱碳的机理,并建立了碳迁移判定模型和脱碳反应预测模型,与实验数据有良好的一致性。在此基础上,研究了预氧化和温度对脱碳反应的影响。研究结果表明,即使杂质含量极低,也会诱发相关的腐蚀行为。降低运行温度可以有效避免合金脱碳,但预氧化的抗脱碳效果不理想。因此,极低杂质含量并非高温堆一回路净化目标,应该根据模型预测和实验分析来选择更加合理的杂质控制方案。

关键词：高温合金非纯氦气高温气冷堆腐蚀脱碳

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热处理对选区激光熔化制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织和力学性能的影响

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稀有金属 2024年第3期48卷 325-335页

作者：翟梓棫潘炜梁博刘彦涛张永忠中国有研科技集团有限公司国家有色金属复合材料工程技术研究中心北京101407 有研金属复材技术有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明... 详细信息

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明:沉积态微观组织由沿沉积高度方向交替生长的柱状晶与等轴晶及细小第二相粒子组成,少量纳米级Al_(3)Sc和Al_(6)Mn粒子分布于晶内。经过热处理后,初生Al_(3)Sc和Al_(6)Mn粒子长大,晶粒尺寸发生轻微的粗化现象。热处理态试样抗拉强度为(556±2.3)MPa,较沉积态试样提高21%;断后伸长率为14.2%±1.2%,较沉积态试样没有明显变化,这主要由于热处理后的大量纳米或微纳米级第二相弥散析出所产生的沉淀强化导致,弥散的第二相同时分布于晶界和晶粒内部。在SLM成形过程中产生的热应力会导致沉积态晶粒内部产生位错,位错会导致沉积态试样的应力-应变曲线在塑性变形阶段出现明显的波动现象,热处理后消除了位错,波动现象消失。热处理降低了合金的残余应力和位错密度,保证了合金的良好塑性。

关键词：选区激光熔化(SLM) 热处理 Al-Mn-Mg-Sc-Zr 微观组织力学性能

球磨和液相烧结制备W-Ni-Fe合金的组织和力学性能

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1229-1235页

作者：王姿曈董帝熊宁徐嘉伟董智马宗青天津大学材料科学与工程学院天津300072 安泰天龙钨钼科技有限公司北京100094 海天塑机集团有限公司浙江宁波315801

为了制备出优异、经济友好的钨重合金,在1450~1510℃的烧结温度范围内,通过球磨和液相烧结制备了93W-4.6Ni-2.4Fe(质量分数)合金。进一步研究了试样的微观结构和断裂模式。结果表明,在不同烧结温度下,烧结的试样表现出相似的两相显微结... 详细信息

为了制备出优异、经济友好的钨重合金,在1450~1510℃的烧结温度范围内,通过球磨和液相烧结制备了93W-4.6Ni-2.4Fe(质量分数)合金。进一步研究了试样的微观结构和断裂模式。结果表明,在不同烧结温度下,烧结的试样表现出相似的两相显微结构和韧性断裂模式。随着烧结温度的升高,钨颗粒尺寸也逐渐增大。当烧结温度达到或超过1480℃时,合金相对密度达到99.0%以上。1480℃烧结时可获得具有最佳抗拉伸强度(940 MPa)和延伸率(32.6%)组合的试样。在1480℃下烧结的试样具有优异的延展性,这与γ相的网络结构、韧窝的均匀分布以及两相的协同作用有关。试样的高强度归因于细化的钨颗粒尺寸和球形的钨颗粒。

关键词：钨重合金球磨液相烧结力学性能

退火处理对高压扭转ZXJ310镁合金体外降解性能的影响

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稀有金属 2024年第5期48卷 609-617页

作者：张家振马鸣龙李永军孙昭乾史文鹏郝雪龙张奎中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京101407 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京1000883 国标(北京)检验认证有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心北京101407

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火... 详细信息

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、腐蚀失重实验以及电化学工作站研究了退火处理对高压扭转变形(HPT)ZXJ310合金的微观组织和体外降解性能的影响。结果表明:高压扭转态ZXJ310镁合金在150℃退火时,随着退火时间延长(0~4 h),合金的平均晶粒尺寸由高压扭转态的98.3 nm,分别增长至169.8,217.6,220.2和259.5 nm。通过TEM观察可知,ZXJ310镁合金中的位错密度明显降低;电化学测试显示:随着退火时间延长,腐蚀电位明显增加,ZXJ310镁合金Nyquist图谱中的容抗弧半径逐渐增加,退火4 h后高压扭转ZXJ310镁合金的电化学腐蚀速率可以降低至0.32 mm·y^(-1);ZXJ310镁合金在模拟体液中的浸泡失重试验结果也表现出同样的趋势,3~4 h退火后的ZXJ310镁合金的耐蚀性显著提升;对ZXJ310镁合金的腐蚀产物分析可知,退火处理显著改善合金在模拟体液(SBF)溶液中的浸泡腐蚀行为,增加腐蚀产物膜层的致密性和稳定性,但不会对合金腐蚀产物的类型产生影响。不同状态下ZXJ310镁合金在相同浸泡条件下产生的腐蚀产物种类没有区别,浸泡120 h后均能产生含羟基磷灰石的Ca-P化合物。

关键词： ZXJ310镁合金高压扭转(HPT) 退火处理体外降解

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中国氢燃料电池汽车市场发展现状及展望

南方能源建设 2024年第2期11卷 162-171页

作者：刘畅林汉辰史陈芳达胡明月北京国氢中联氢能科技研究院有限公司北京100007

[目的]燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一,在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础,对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。[方法]文章聚焦市场规模、细分方向、装备... 详细信息

[目的]燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一,在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础,对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。[方法]文章聚焦市场规模、细分方向、装备及氢源价格等市场要素,对政策驱动下的燃料电池汽车市场发展情况进行介绍与分析。[结果]中国燃料电池汽车市场的推广应用效果与政策扶持力度、奖补细则明确程度和地方优势企业带动密切相关;市场已根据主机厂和燃料电池系统配套企业综合竞争力初显头部企业效应;整车和动力系统价格相较2021年下降5%~20%,但综合应用成本尚未达到市场化水平。[结论]尽管中国燃料电池汽车市场化进程仍掣肘于装备制造成本、氢源价格和基础设施配套等因素,但产业发展的决心坚定,将不断随着产品性能验证、基础设施建设、商业模式创新得以稳步发展,展现出更大活力。

关键词：氢能燃料电池汽车示范城市群市场

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低环境温度空气源热泵适用环保工质研究

建筑科学 2024年第2期40卷 38-48,55页

作者：李函龙聂金哲张晗北京建筑大学北京102616 北京金茂绿建科技有限公司北京100012

空气源热泵因其节能、环保、应用灵活等优点,在过去一段时间成为我国华北农村地区清洁采暖的主要选择。但供暖用空气源热泵在我国华北地区依旧面临低温工况下制热能力衰减、室外换热器结霜和总体能效降低等问题,空气源热泵系统循环工质... 详细信息

空气源热泵因其节能、环保、应用灵活等优点,在过去一段时间成为我国华北农村地区清洁采暖的主要选择。但供暖用空气源热泵在我国华北地区依旧面临低温工况下制热能力衰减、室外换热器结霜和总体能效降低等问题,空气源热泵系统循环工质的臭氧消耗潜值(Ozone Destruction Potential,ODP)和全球变暖潜能值(Global Warming Potential,GWP)亦对环境产生不利影响。在蒙特利尔协定和我国双碳战略背景下,高效环保制冷剂的研究是优化空气源热泵节能环保运行的重点之一。本文首先通过空气源热泵系统工质的热力学循环过程,建立了工质循环性能数学模型。而后搭建实验台对充注R22、R417A共2种典型工质的空气源热泵运行性能进行了实验测试,并对所建立的数学模型进行了优化和验证。在此基础上,利用优化和验证后的数学模型,根据制冷剂的选用原则混合了4种环保工质,并计算了不同工况下混合工质的各项热物性参数和循环性能,得出适用于我国华北地区供暖用空气源热泵的环保工质,确定了混合比例为0.9/0.1的R161/CF3I的压缩比最低,排气温度低于R22系统,在室外温度较低时与R22系统COP差值非常小,适合替代R22制冷剂作为北京地区空气源热泵供热工质,为优化空气源热泵系统节能环保性能提供参考。

关键词：环保制冷剂空气源热泵 ODP GWP 低环境温度

漂浮式风电技术现状及中国深远海风电开发前景展望

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中国海上油气 2024年第2期36卷 233-242页

作者：刘小燕韩旭亮秦梦飞中海石油(中国)有限公司北京新能源分公司北京102209

随着海上风电高速发展及近海场址资源趋紧,适用于深远海域风资源利用的海上漂浮式风电成为中国海上风电未来发展方向。本文介绍国外和国内漂浮式风电发展历程与现状,详细阐述了漂浮式风电从样机示范、小型漂浮式风电场到大规模商业化开... 详细信息

随着海上风电高速发展及近海场址资源趋紧,适用于深远海域风资源利用的海上漂浮式风电成为中国海上风电未来发展方向。本文介绍国外和国内漂浮式风电发展历程与现状,详细阐述了漂浮式风电从样机示范、小型漂浮式风电场到大规模商业化开发的发展路径,分析不同漂浮式风电基础概念及其特点。剖析了中国漂浮式风电本土化发展所需要面临的技术挑战,主要包括大容量漂浮式风力发电机组、低成本漂浮式风电基础平台、新型系泊系统国产化研制、动态缆系统研制、高效建造安装施工模式和智慧运维安全保障等。针对中国独有的海洋环境、港口码头状况和风电产业链情况,提出了海上漂浮式风电研究方向和发展建议:研发设计适用于中国深远海抗台型大容量漂浮式风电,突破漂浮式风电降本平价发展瓶颈;考虑高效集约用海布局,规模化发展漂浮式风电场;强健漂浮式风电产业完整供应链,推进核心部件和设备国产化进程;创新“海上风电+”新模式新路径,探索海上风电与油气田多能互补融合发展。本文研究对海上漂浮式风电平价商业化开发和扩展海洋能源利用空间具有重要意义。

关键词：漂浮式风电深远海发展现状风电基础规模化融合发展