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基于WRF-LES模式的大气边界层近地风场精细化模拟研究

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上海交通大学学报 2024年第2期58卷 220-231页

作者：刘达琳陶韬曹勇周岱韩兆龙上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 安徽工程大学建筑工程学院安徽芜湖241060

台风等极端气象灾害对工程结构安全造成严重威胁,研究近地面大气边界层精细化模拟对于土木工程具有重要应用价值.数值天气预报系统(WRF)中的大涡模拟(LES)模块具有参数方案多、精度高等优点,适用于近地面风场精细化模拟,但数值天气预报... 详细信息

台风等极端气象灾害对工程结构安全造成严重威胁,研究近地面大气边界层精细化模拟对于土木工程具有重要应用价值.数值天气预报系统(WRF)中的大涡模拟(LES)模块具有参数方案多、精度高等优点,适用于近地面风场精细化模拟,但数值天气预报-大涡模拟(WRF-LES)精细化模拟效果与参数设置密切相关.寻求适用于精细化模拟近地面风场的参数设置,选用WRF-LES模式中的几种次网格模型和空间差分格式,采用较细密的网格分辨率,进行理想大气边界层模拟.对比平均风速剖面、湍流强度剖面和功率谱等风场特性,讨论关键参数对近地面风场模拟精度的影响,确定合适的参数设置.研究表明:对次网格模型,非线性回波散射和各向异性(NBA1)模型可有效改善近地面风场模拟精度;对网格方案,在计算域底部不均匀加密垂直网格可更好地描述近地面风场空间分布特征,有效减小计算资源;对空间差分格式,偶数阶差分相较奇数阶差分格式可捕获更小尺度湍流结构.所提出的WRF-LES模式参数方案,可为精细化模拟近地面风场和台风边界层提供技术参考.

关键词：次网格模型网格分辨率空间差分格式数值天气预报-大涡模拟

碗扣式钢管支撑架不同构造形式节点的转动刚度试验研究

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建筑钢结构进展 2024年第5期26卷 73-83页

作者：张金轮张阿祥王家伟安徽工程大学建筑工程学院安徽芜湖241000

为研究碗扣式钢管支撑架不同构造形式节点的转动刚度特性,提出测定支撑架体的角节点、边节点与中间节点转动刚度的试验方案,对应分别插入2根、3根和4根水平杆的节点转动刚度试验。在利用相应扣件式节点试验来验证本方案合理性的基础上,... 详细信息

为研究碗扣式钢管支撑架不同构造形式节点的转动刚度特性,提出测定支撑架体的角节点、边节点与中间节点转动刚度的试验方案,对应分别插入2根、3根和4根水平杆的节点转动刚度试验。在利用相应扣件式节点试验来验证本方案合理性的基础上,对当地市场随机采购的碗扣式钢管的弹性模量进行测定。采用三折线模型对碗扣式节点的M-θ曲线进行拟合,分析了不同水平杆数量对其转动刚度的影响及其破坏特点。研究结果表明:(1)碗扣式钢管支撑架角节点、边节点的转动刚度分别为中间节点转动刚度的77.93%、92.14%,且均高于规范给出的建议值25 kN·m·rad-1;角节点与边节点的转动刚度相对较弱,对架体整体稳定性的影响不可忽略;(2)当地市场随机采购的碗扣式钢管的弹性模量较新构件有不同程度的下降,最大降幅约为30%;(3)碗扣式节点的破坏先后顺序为水平杆、上碗扣、立杆和下碗扣;节点的破坏发生在水平杆接头处,应对此处加强质量监管。相关结论可为同类半刚性节点的转动刚度确定提供参考。

关键词：碗扣式支撑架钢管弹性模量节点转动刚度节点破坏特点

市域铁路无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度合理限值

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 128-135页

作者：刘万里蔡小培方涛涛杨憬帆北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁四局集团有限公司第八工程分公司安徽合肥230009

基于梁-轨相互作用理论建立线-板-桥-墩空间耦合模型,研究了无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度对钢轨附加力及断缝值的影响,给出了市域铁路简支梁桥墩纵向刚度限值的控制因素及合理值.结果表明:增大桥墩纵向刚度可减小钢轨附加总应力和梁-轨... 详细信息

基于梁-轨相互作用理论建立线-板-桥-墩空间耦合模型,研究了无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度对钢轨附加力及断缝值的影响,给出了市域铁路简支梁桥墩纵向刚度限值的控制因素及合理值.结果表明:增大桥墩纵向刚度可减小钢轨附加总应力和梁-轨相对位移,不同于有砟轨道简支梁桥,市域铁路无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度限值由钢轨强度控制;建议24,32,48 m简支梁桥上铺设U71Mn钢轨和常阻力扣件,温暖区域桥墩刚度限值分别取5,6和15 MN/m,寒冷区域取5,12和54 MN/m;64 m和80 m简支梁上铺设U75V钢轨和常阻力扣件,温暖区域刚度限值分别取22 MN/m和70 MN/m,寒冷区域取84 MN/m和240 MN/m;当寒冷区域80 m简支梁桥两侧梁端铺设小阻力扣件时,桥墩刚度限值可减小至84 MN/m.

关键词：市域铁路简支梁桥墩纵向刚度钢轨附加应力梁-轨相对位移

凹腔结构对正丁烷部分预混火焰可燃极限的影响

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化工学报 2024年第5期75卷 2081-2090页

作者：李静张方芳王帅帅徐建华张朋远安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司安徽合肥230601

部分预混火焰的稳定性对燃烧装置的安全、高效、低排放运行影响重大。以带有凹腔/无凹腔的微型圆柱燃烧器为目标模型,以正丁烷为目标燃料,通过实验和数值模拟相结合的方法,研究了在典型一次空气系数条件下,部分预混火焰在这两种燃烧器... 详细信息

部分预混火焰的稳定性对燃烧装置的安全、高效、低排放运行影响重大。以带有凹腔/无凹腔的微型圆柱燃烧器为目标模型,以正丁烷为目标燃料,通过实验和数值模拟相结合的方法,研究了在典型一次空气系数条件下,部分预混火焰在这两种燃烧器中的可燃极限范围。结果表明,第一,凹腔燃烧器的火焰稳定范围要远大于无凹腔燃烧器(相差约2个数量级),特别是对于吹熄极限的影响更为显著,这主要得益于凹腔燃烧器特有的双火焰结构(驻涡火焰+外火焰);第二,凹腔燃烧器在外火焰发生回火或脱火后,凹腔内的驻涡火焰仍可以在一定的范围内继续存在;第三,驻涡火焰对壁面的加热是外火焰稳定的关键。上述结论对部分预混燃烧装置的设计有一定的指导意义。

关键词：稳定性燃料可燃极限双火焰结构数值模拟

钢结构工程高强度螺栓微小松动视觉检测方法研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 125-141页

作者：姚志东陈志华刘红波卢佳祁天津大学建筑工程学院天津300072 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对... 详细信息

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对钢结构螺栓连接节点,提出了基于深度学习的螺栓松动视觉检测方法。首先,基于YOLOv5检测螺栓目标。针对螺栓感兴趣区域(RoI),基于鲁棒性较高的Attention U-Net提取螺栓轮廓边缘直线。为了提高螺栓目标检测精度,目标检测模型应设定较低置信度阈值以保证目标无漏检,再通过螺栓RoI提取的边缘直线数量筛除伪螺栓。使用透视变换法对节点图像进行矫正,变换所需的参考点是根据螺栓检测框之间空间移动后的相交关系自动定位的。最后,根据矫正图像中的螺栓轮廓边缘直线计算螺栓角度,通过检测螺栓和基准螺栓之间的角度差异判断松动情况。研究结果表明:螺栓目标检测的AP值为0.97;螺栓轮廓边缘检测的准确率、召回率和F1的均值分别为0.846、0.807与0.825,且在多种复杂背景干扰下具有较高的鲁棒性;伪螺栓筛除法可过滤掉99.82%的伪螺栓目标;提出的图像矫正法适用于常见的多种螺栓排列形式的连接节点;当松动判别阈值仅为2.8°时,螺栓松动检测的准确率可达99.7%。该方法在大型钢结构螺栓连接节点自动化运维方面具有较好的应用前景。

关键词：桥梁工程螺栓微小松动检测计算机视觉与深度学习连接节点目标检测轮廓边缘直线检测透视矫正

灌浆插筋式模块钢结构连接节点力学性能试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 311-320页

作者：陈志华孟凡贵刘红波尚静媛崔萌闫翔宇天津大学建筑工程学院天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038 天津津贝尔建筑工程试验检测技术有限公司天津300130 天津建工科技有限公司天津300403

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结... 详细信息

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结果表明:①在轴向压力作用下,此节点上下两侧空钢管发生屈曲破坏,轴压承载力约为钢管截面屈服承载力的97%,表明此节点具有较好的抗压承载能力;不同钢筋直径试件的荷载-位移曲线基本一致,表明节点的抗压承载力与钢筋直径无关;②在轴向拉力作用下,试件在节点的连接缝隙处发生分离,灌浆料表面呈现了斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的极限抗拉承载力为钢管极限承载力的28%~32%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小;③在弯矩作用下,试件一侧受拉、另一侧受压,在节点的连接缝隙处钢管发生分离,受拉区灌浆料形成斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的抗弯承载力为钢管承载力的37%~47%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小,试件的屈服位移和极限位移均增大.

关键词：模块钢结构节点水泥基灌浆料轴压性能轴拉性能抗弯性能

含GNs甲醇-水二元工质热虹吸管的动力电池散热特性研究

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过程工程学报 2024年第4期24卷 445-452页

作者：鲁进利周帅杰韩亚芳孙彦红黄茹安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 奇瑞汽车股份有限公司安徽芜湖241000

动力电池工作温度过高和温差过大都会导致其性能快速衰退,有效的热管理系统应将电池最高温度和电池模块表面温差控制在允许范围内。基于石墨烯纳米颗粒的甲醇-水二元混合工质热虹吸管的传热特性研究结果,选用充液率50%、石墨烯含量0.02... 详细信息

动力电池工作温度过高和温差过大都会导致其性能快速衰退,有效的热管理系统应将电池最高温度和电池模块表面温差控制在允许范围内。基于石墨烯纳米颗粒的甲醇-水二元混合工质热虹吸管的传热特性研究结果,选用充液率50%、石墨烯含量0.02wt%的甲醇-水二元工质热虹吸管为换热器件,搭建电池热管理实验测试装置,研究了模拟电池在1,1.5,2 C三种放电倍率下的散热性能,与自然对流和强制风冷散热进行对比。结果表明,热管散热方式三种放电倍率对应的电池最高温度分别为28.89,32.12及35.76℃;热管散热方式平均升温速率最低,在2 C放电倍率时仅为0.525℃/min;2 C放电倍率下热管散热系统相比风冷散热方式温度下降了22.48%,相比自然对流温度下降了49.13%;三种放电倍率下热管散热系统的散热效率最高,且均超过了70%。研究结果可为热管散热系统应用于电池热管理系统提供理论依据和数据支撑。

关键词：热虹吸管二元工质石墨烯电池热管理系统

基于情景分析法的安徽省能源消耗及碳排放分析

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环境工程技术学报 2024年第3期14卷 788-797页

作者：陆彪郝永康陈德敏王索军张雨安徽工业大学建筑工程学院中冶华天南京工程技术有限公司

为了从区域层面开展能源消耗和碳排放量预测分析,以安徽省能源消耗和碳排放量为研究对象,通过构建LEAPAnhui预测模型,设计了基准情景(BAS)、发展规划情景(DPS)、节能减排情景(ERS)3种情景,预测了安徽省未来3种不同的发展路径。结果显示:... 详细信息

为了从区域层面开展能源消耗和碳排放量预测分析,以安徽省能源消耗和碳排放量为研究对象,通过构建LEAPAnhui预测模型,设计了基准情景(BAS)、发展规划情景(DPS)、节能减排情景(ERS)3种情景,预测了安徽省未来3种不同的发展路径。结果显示:到2035年,BAS情景下能源消耗总量达到23459×10^(4)t(以吨标准煤计),相比BAS情景,DPS与ERS情景能源消耗总量分别下降了20.6%、30.7%,其中ERS情景的能源消耗总量于2030年实现达峰,峰值为16416×10^(4)t;BAS情景下,安徽省碳排放总量到2035年已达到512.2×10^(6)t,年均增长率为2.6%。DPS与ERS情景下,碳排放总量分别于2030年(389.1×10^(6)t)、2025年(357.2×10^(6)t)达到峰值,均能够完成我国提出的争取在2030年前实现碳达峰的目标承诺。基于碳约束目标对于安徽省能源结构进行了优化分析,在约束路径下,分配给三大系统清洁能源的比例分别为:第三产业39.3%、居民生活23.3%、第二产业37.4%,最小清洁能源需求量为107×10^(16)J,在能源需求总量中的占比为20.6%。

关键词：发展路径预测 LEAP模型情景分析清洁能源能源结构优化

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园林工程中立体花坛的工艺分析

中国住宅设施 2024年第4期 154-156页

作者：李琦北京福宁建筑工程有限公司北京100000

随着我国城市化水平的持续上升、社会经济体系的不断进步,国民对生活品质、环境及空气质量的要求也愈发提升。立体花坛是城市园林建设中的常见工程,可用于美化城市环境,也能够缓解人们的视觉疲劳,优化空气质量。立体花坛在现代城市的公... 详细信息

随着我国城市化水平的持续上升、社会经济体系的不断进步,国民对生活品质、环境及空气质量的要求也愈发提升。立体花坛是城市园林建设中的常见工程,可用于美化城市环境,也能够缓解人们的视觉疲劳,优化空气质量。立体花坛在现代城市的公园或广场中随处可见,观赏价值极高,受到了国民的广泛关注。本文以立体花坛作为主要研究对象,针对园林工程中立体花坛的工艺做出了分析,希望可以为城市立体花坛建设提供技术参考。

关键词：园林工程施工立体花坛工艺