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基于CT图像的水泥稳定RAP材料细观结构研究

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材料导报 2024年第1期38卷 66-71页

作者：阳虎单丽岩李志伟哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与... 详细信息

研究沥青混合料回收料(RAP)掺加对混合料组成与结构特性的影响,可为其应用在路面结构层以及材料参数设计提供理论支撑。基于X-ray CT与图像处理技术,提出了一种可区分新旧集料的冷再生混合料细观结构识别方法,分析了RAP团粒、旧集料与新集料的细观特征的差异,研究了RAP的掺加对水泥稳定材料细观结构的影响。结果表明:提出的细观结构识别方法可准确识别水泥稳定RAP材料断面图像中的空隙、砂浆、新集料与旧集料四类区域,完整地保留新旧集料的原始轮廓、大小与形状等信息;RAP团粒中分布较多初始微细裂缝,且旧集料扁平比与棱角性系数均大于新集料;RAP的掺加一方面增加了再生混合料中体积小于0.01 mm3的微空隙与大于100 mm3的大空隙数量,导致材料的密实度降低;另一方面也增加了材料的沥青砂浆含量,提高了再生混合料的平均砂浆膜厚度,使混合料骨架内部力传导更均匀;提高水泥稳定RAP材料中石屑与碎石比例,可使材料的平均空隙体积减小、平均砂浆膜厚度增大,从而改善再生混合料的骨架填充状态。

关键词： RAP 水泥稳定材料 X-ray CT 细观结构冷再生技术

高马赫数燃烧室离散孔燃料膜热防护和减阻特性

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航空学报 2024年第11期45卷 181-195页

作者：韦鼎元章思龙韦健飞左婧滢李欣鲍文哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

为了探究碳氢燃料化学反应对离散孔气膜冷却特性和减阻特性的影响,选择4种离散气膜孔构型:圆柱型孔(CH)、交错叉排孔(MH)、交叉射流孔(DJH)、收缩扩张孔(CEH),开展高马赫数燃烧室内离散孔气膜数值研究,分析对比了碳氢燃料化学反应对不... 详细信息

为了探究碳氢燃料化学反应对离散孔气膜冷却特性和减阻特性的影响,选择4种离散气膜孔构型:圆柱型孔(CH)、交错叉排孔(MH)、交叉射流孔(DJH)、收缩扩张孔(CEH),开展高马赫数燃烧室内离散孔气膜数值研究,分析对比了碳氢燃料化学反应对不同离散孔气膜冷却特性和减阻特性的影响。研究结果表明,碳氢燃料化学反应使得近壁面区域冷却射流动量降低,冷却射流形成涡旋结构强度减弱。碳氢燃料化学反应通过裂解吸热反应提高了离散孔气膜冷却效率,扩展离散孔气膜冷却的展向覆盖范围。其中,交叉射流孔和收缩扩张孔射流展向速度分量大进而冷却覆盖范围较大。边界层内碳氢燃料燃烧减阻作用进一步降低壁面剪切应力,燃烧导致涡结构耗散减少以涡结构主导的掺混过程,掺混程度降低促使燃烧减阻性能减弱,交错叉排孔和收缩扩张孔分别有27.4%和18%的减阻效果。

关键词：超声速气膜冷却碳氢燃料离散气膜孔减阻边界层燃烧

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四级低反力度压气机初步设计及流动分析

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1696-1702页

作者：罗樵罗磊杜巍王松涛周逊哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

本文将两种单级低反力度压气机的设计思想应用于多级低反力度压气机设计,初步设计了一台四级低反力度高负荷压气机。在一维设计中初步确定四级低反力度压气机的各级参数,使用三维数值模拟计算对一维设计结果进行评估,同时对四级低反力... 详细信息

本文将两种单级低反力度压气机的设计思想应用于多级低反力度压气机设计,初步设计了一台四级低反力度高负荷压气机。在一维设计中初步确定四级低反力度压气机的各级参数,使用三维数值模拟计算对一维设计结果进行评估,同时对四级低反力度压气机三维数值模拟结果的整体性能和内部流动进行初步分析。结果显示,四级总压比能达到6以上,设计点附近效率不低于88%,末级静子中的流动分离也在可控制的范围内。

关键词：低反力度压气机附面层抽吸三维数值模拟

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仿生葫芦储热单元潜热蓄热堆积床数值研究

哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 124-132页

作者：张国良罗康王富强东岩陈旭东帅永哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料(PCM)的储热单元与潜热储热堆积床(LHTES)系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新... 详细信息

在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料(PCM)的储热单元与潜热储热堆积床(LHTES)系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新型储热单元以增加传热面积,提高LHTES系统的热性能。优化仿生葫芦单元结构的尺寸参数对单元熔融特性的影响,确定最优熔融特性的尺寸参数。分析传统球形和仿生葫芦LHTES的温度分布、液相率、蓄热能力等性能指标的影响。结果表明,葫芦结构可提升14.5%的单元换热面积,与传统模型相比,仿生模型液相率和储热完成率最大可分别提升12.67%和6.2%。在此基础上,分析入口温度和流速对系统性能的影响,结果表明,进口温度对系统的储热性能影响较大,进口温度增大15 K,堆积床系统的储热时间比原来缩短59.6%。该研究可为优化LHTES系统、提高实际条件下的热性能提供参考。

关键词：太阳能相变材料储热堆积床系统仿生学

基于LCA的不同设计寿命沥青路面能耗排放分析

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材料导报 2024年第20期38卷 118-127页

作者：张磊王鹏杨永志邢超谭忆秋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

为研究不同设计寿命沥青路面的能耗排放特征,建立生命周期评价体系,量化分析柔性基层沥青路面、典型半刚性基层沥青路面、高掺量胶粉沥青路面的能耗排放。通过灵敏度分析确定主要能耗排放环节,并分析水泥类型、温拌技术、再生技术及运... 详细信息

为研究不同设计寿命沥青路面的能耗排放特征,建立生命周期评价体系,量化分析柔性基层沥青路面、典型半刚性基层沥青路面、高掺量胶粉沥青路面的能耗排放。通过灵敏度分析确定主要能耗排放环节,并分析水泥类型、温拌技术、再生技术及运输效率对三种沥青路面能耗排放的影响规律。结果表明,典型半刚性基层沥青路面的能耗强度分别比柔性基层沥青路面及高掺量胶粉沥青路面能耗强度高25.29%、153.03%,全球变暖潜值总量比两种长寿命沥青路面分别高106.97%、107.99%;水泥生产、沥青生产、加热及运输环节为主要能耗排放环节;适用于水稳基层的通用水泥中,矿渣硅酸盐水泥能耗排放最低,替换掉普通硅酸盐水泥后典型半刚性基层沥青路面及高掺量胶粉沥青路面碳排放量分别下降了13.17%、12.43%;采用温拌技术后,柔性基层沥青路面碳排放量下降幅度最大,降低了2.41%,高掺量胶粉沥青路面能耗强度下降幅度最大,降低了3.71%;当RAP掺量达到30%时,三类沥青路面能耗强度分别下降20.64%、18.56%、15.26%,碳排放量分别下降6.92%、3.92%、4.39%;运输效率提升幅度与沥青路面的能耗排放减少率呈正相关,运输效率每提升10%,三类沥青路面能耗强度分别下降1.55%、1.63%、2.10%,碳排放量分别下降4.03%、3.26%、3.07%。

关键词：道路工程沥青路面生命周期评价能耗碳排放设计寿命

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侧壁开孔蜂窝夹芯结构的传热性能分析

航空动力学报 2024年第1期39卷 57-62页

作者：郑宁悦陈学孙创夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构,建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型,采用有限元方法分析了内部传热机制,获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的... 详细信息

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构,建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型,采用有限元方法分析了内部传热机制,获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的计算关联式。研究表明:开孔形状对蜂窝单元等效导热系数几乎无影响;等效导热系数随孔隙率增大而减小,受开孔数影响较小。并联开孔相对于串联开孔时等效导热系数更低,孔隙率14%、孔数为4时等效导热系数比串联时小8.4%,相较于未开孔时降低16.1%。

关键词：蜂窝结构高温传热等效导热系数侧壁开孔有限元方法

颗粒堆积床辐射–导热耦合传热等效导热系数参数化分析

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 152-156页

作者：付金余罗明罡赵军明哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

颗粒堆积床在高温气冷堆等工业生产中有重要应用。对于事故下颗粒床核反应堆被动冷却的安全性分析,热辐射是最重要的传热机制。本文以表征颗粒堆积床辐射–导热耦合传热过程的传热特性的等效导热系数为研究对象,采用反向离散坐标光线追... 详细信息

颗粒堆积床在高温气冷堆等工业生产中有重要应用。对于事故下颗粒床核反应堆被动冷却的安全性分析,热辐射是最重要的传热机制。本文以表征颗粒堆积床辐射–导热耦合传热过程的传热特性的等效导热系数为研究对象,采用反向离散坐标光线追踪法与有限体积法结合求解颗粒床内热辐射–导热耦合传热,获得等效导热系数。与半经验模型进行对比并分析颗粒直径、颗粒导热系数和发射率对等效导热系数的影响。结果表明,长短程模型相比较其它模型,可以更好地预测颗粒床的等效导热系数,并且随着颗粒直径、颗粒导热系数以及发射率增加,颗粒床的等效导热系数显著增加。研究结果有助于理解颗粒堆积床中的辐射传热作用,为颗粒堆积床传热分析提供参考。

关键词：颗粒堆积床热辐射效应辐射换热等效导热系数

选区激光熔化成形2%TiB_(w)/TA15复合材料的显微组织与性能

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1164-1178页

作者：贾畅颖安琦王存玉张芮崔丽华陈润孙枫泊黄陆军耿林哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150000

本文通过选区激光熔化成形技术(Selective laser melting,SLM)制备原位自生2%(体积分数)TiB_(w)/TA15钛基复合材料,探究激光功率和扫描速率对该复合材料的显微组织和室温/高温力学性能的影响规律,并揭示其强化机理。结果表明:SLM-2%TiB_... 详细信息

本文通过选区激光熔化成形技术(Selective laser melting,SLM)制备原位自生2%(体积分数)TiB_(w)/TA15钛基复合材料,探究激光功率和扫描速率对该复合材料的显微组织和室温/高温力学性能的影响规律,并揭示其强化机理。结果表明:SLM-2%TiB_(w)/TA15复合材料中存在孔隙缺陷,其数量随激光功率的降低和扫描速率的增大而增加。该复合材料基体由一定生长方向的原始柱状β晶和细小层片状α相组成,TiB晶须呈弥散分布;其抗拉强度随激光功率的增大而减小,随扫描速率的增大而增大,最高室温抗拉强度为1337.8 MPa,与SLM-TA15合金相比提高了15.1%;600℃抗拉强度最高值为651.1 MPa,与SLM-TA15合金相比提高了10.1%。复合材料的维氏硬度最高为403.21HV,显著高于SLM-TA15合金(345.3HV)。该复合材料强度提升的主要强化机制为载荷传递强化、热错配强化和细晶强化。

关键词： TiB_(w)/TA15复合材料选区激光熔化显微组织力学性能强化机理

基于FAST和Sobol指数法的雷达系统效能敏感性分析

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 561-569页

作者：胡涛申立群朱镜达孙成会董伟锋哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier ampli... 详细信息

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier amplitudes sensitivity test,FAST)和Sobol指数法,分别从频域和时域对建立的评估模型进行敏感性分析。在基于FAST进行敏感性分析时,提出了21维输入指标所对应的特征频率集的选取方法;在基于Sobol指数法进行敏感性分析时,考虑了二阶及高阶敏感性指数的影响。对比FAST和Sobol指数法的分析结果,两种方法获得的敏感性分析结果具有较好的一致性。其中,功率和频率为对空探测雷达系统的主要影响指标,为雷达系统的研发和升级提供了可靠性依据。

关键词：雷达系统效能评估敏感性分析傅里叶幅度敏感性测试 Sobol指数法