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3D打印矩形粗糙通道内火箭煤油流动换热特性试验方法研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 47-55,67页

作者：刘朝晖彭乐钦李沛奇杨宝娥王玫西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室西安710100

为探究3D打印再生冷却通道在液体火箭发动机推力室中的替代应用特性,研制了具有不同内表面粗糙度的正弦波纹结构3D打印304不锈钢矩形通道。内截面名义尺寸为2.0 mm×2.0 mm,设计粗糙度分别为6.3、25.0、100.0μm,实际粗糙度Ra分别为11.8... 详细信息

为探究3D打印再生冷却通道在液体火箭发动机推力室中的替代应用特性,研制了具有不同内表面粗糙度的正弦波纹结构3D打印304不锈钢矩形通道。内截面名义尺寸为2.0 mm×2.0 mm,设计粗糙度分别为6.3、25.0、100.0μm,实际粗糙度Ra分别为11.88、12.70、17.53μm,通过将高温电阻率法和像素法相结合获得了3D打印通道的实际内径和壁厚,修正了火箭煤油流动换热的内壁温和热流密度,建立了3D打印粗糙通道内火箭煤油流动换热特性试验研究方法。试验参数如下:压力处于15~20 MPa范围、质量流速在12 450~24 900 kg·m-2·s-1之间、热流密度为5~15 MW·m-2、流体温度为-150℃。研究结果表明:火箭煤油流动换热特性受到热流密度、流体温度和质量流速的影响;流体温度处于50~135℃范围内,换热系数增加约25%~33%;热流密度处于5.0~15.0 MW·m-2范围内,换热系数增加了8.3%;质量流速为12 450~24 900 kg·m-2·s-1范围内,换热系数增加了60.2%。粗糙度增加对火箭煤油流动换热起到强化作用,粗糙度从11.88μm增加到17.53μm时,换热强化幅度超过20%以上。该研究可为3D打印通道在火箭发动机推力室中的替代应用提供参考。

关键词： 3D打印矩形通道流动换热粗糙度火箭煤油

陆缘弧岩浆寂静期花岗质岩浆成因:以青藏高原东南缘腾冲地块晚白垩世花岗岩为例

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岩石学报 2025年第1期41卷 91-111页

作者：赵少伟方肖雨文泰赖绍聪裴先治李佐臣长安大学地球科学与资源学院西安710054 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

陆缘弧岩浆活动常具有幕式特征,展现出弧岩浆爆发和寂静交替的现象。虽然对其律动特征广泛研究,但目前对于岩浆寂静期的岩浆成因机制了解较少。本文通过对比新特提斯洋俯冲相关的陆缘弧岩浆分布特征,以新特提斯洋俯冲过程中陆源弧岩浆... 详细信息

陆缘弧岩浆活动常具有幕式特征,展现出弧岩浆爆发和寂静交替的现象。虽然对其律动特征广泛研究,但目前对于岩浆寂静期的岩浆成因机制了解较少。本文通过对比新特提斯洋俯冲相关的陆缘弧岩浆分布特征,以新特提斯洋俯冲过程中陆源弧岩浆寂静期的腾冲地块晚白垩世花岗质岩石为研究对象,探讨其形成过程,为寂静期岩浆的成因动力学机制提供重要约束。腾冲地块户撒地区二长花岗岩锆石U-Pb年龄为73Ma,形成于新特提斯洋俯冲陆缘弧晚白垩世(85~65Ma)的岩浆寂静期,为准铝质-弱过铝质和钙碱质花岗岩,具有富集的Nd-Hf同位素,其源岩为高黎贡山群正变质片麻岩。通过区域对比,晚白垩世(85~65Ma)新特提斯洋低角度俯冲相关的陆源弧应为挤压环境,腾冲地块同期花岗岩类应形成于加厚地壳背景下。通过与爆发期(55~50Ma)岩石组合、地化特征、锆饱和温度和斜长石环带特征的对比,本文认为腾冲地块晚白垩世花岗岩类是加厚地壳长期热积累诱发的下地壳片麻岩部分熔融的结果。因此,在幔源岩浆低通量的陆缘弧寂静期,通过加厚地壳长期热积累可以在陆缘弧局部形成长英质岩浆。

关键词：岩浆寂静期腾冲地块晚白垩世花岗岩

南阿尔金木纳布拉克地区巴什库尔干岩群变质岩的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

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岩石学报 2025年第1期41卷 198-214页

作者：解添合曹玉亭刘良马拓王超康磊盖永升宋里豪山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩... 详细信息

南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩组的6个样品进行了岩相学、锆石U-Pb定年和Hf同位素组成研究,以期对区内长城纪地层的构造归属划分提供更多的年代学证据。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得红柳泉组钾长片麻岩和角闪片岩的原岩形成年龄分别为1459~1577Ma和<1493Ma、贝壳滩组钙质白云母片岩的原岩年龄为<956Ma,均为中-新元古代;此外钙质白云母片岩还获得499Ma的变质年龄,总体反映了以上3个样品具有阿尔金杂岩的锆石年龄信息。这3个样品的核部残留碎屑锆石的ε_(Hf)(t)值与阿尔金杂岩中各类变质岩的ε_(Hf)(t)值范围一致,且具有相似的二阶段模式年龄,代表了其原岩具有相似的物源。因此,综合年代学和Hf同位素组成分析可以推断,以上3个样品所属的地层不应再归为长城纪巴什库尔干岩群,而归到阿尔金杂岩更为合适。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得扎斯勘赛河组长英质片麻岩、红柳泉组长英质糜棱岩和贝壳滩组斜长角闪岩的原岩年龄介于454~460Ma以及多期变质年龄分别为429~432Ma、400~402Ma和~376Ma。这3个样品的原岩年龄和变质年龄与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带内变质岩石原岩和变质年龄具有一致性,且构造位置上均位于木纳布拉克地区西南缘,与阿尔金杂岩以断裂相隔,由此初步推断其与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带有关。综上,本文认为南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中南部的贝壳滩组和红柳泉组样品为南阿尔金高压-超高压变质带的西延部分,北部的扎斯勘赛河组和红柳泉组样品为中阿尔金南缘志留纪中压-高压变质作用的产物。

关键词：南阿尔金木纳布拉克阿尔金杂岩锆石U-Pb定年锆石Hf同位素

超临界循环流化床锅炉深度调峰时水冷壁流动不稳定特性计算分析

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 68-77,92页

作者：李维腾郭泽瑞韩磊杨冬西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

针对深度调峰时超临界循环流化床锅炉水冷壁管道内的汽液两相流动不稳定问题,提出了一种适用于不同工况的频域法数学模型。通过对质量、能量、动量方程进行小扰动线性化后经拉普拉斯变换得到了用于描述管道内汽液流体流动稳定性的传递函... 详细信息

针对深度调峰时超临界循环流化床锅炉水冷壁管道内的汽液两相流动不稳定问题,提出了一种适用于不同工况的频域法数学模型。通过对质量、能量、动量方程进行小扰动线性化后经拉普拉斯变换得到了用于描述管道内汽液流体流动稳定性的传递函数,通过图解奈奎斯特图的方法判断管内工质流动的稳定性。然后,通过该模型计算了某350 MW超临界循环流化床锅炉水冷壁管段的不稳定边界并研究了不同参数对流动不稳定特性的影响。计算结果表明:所选回路在20%和50%锅炉最大连续蒸发量负荷发生流动不稳定时,热负荷分别为76.09 kW·m-2和113.52 kW·m-2,水冷壁管道流动稳定且安全;入口过冷度对临界热流密度的影响呈非单值性;增大质量流速使流体的进口和出口密度差减小,有利于流动的稳定;增大入口节流系数,可以抑制入口处流量的脉动,有利于流动的稳定;在不同的工况条件下,改变管段倾斜角度会对流动稳定性产生不同的影响。

关键词：深度调峰流动不稳定性频域法超临界循环流化床锅炉

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腾冲火山壳幔过渡带分析及岩浆上涌通道初探

地震研究 2025年第1期48卷 41-48页

作者：范心甜危自根谢军程智伟凌媛李雪垒刘益炜中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056038 中国科学院地质与地球物理研究所地球和行星物理重点实验室北京100029 湖南工商大学微电子与物理学院湖南长沙410205

壳幔过渡带是地壳与地幔物质和能量的交换场所,其结构特征与该区的深部过程和构造演化密切相关。提取腾冲火山区31个地震台站下方的接收函数H-κ叠加获得的地壳厚度随频率变化特征和接收函数的Ps/P、PpPs/P振幅比,发现盈江断裂北部的黑... 详细信息

壳幔过渡带是地壳与地幔物质和能量的交换场所,其结构特征与该区的深部过程和构造演化密切相关。提取腾冲火山区31个地震台站下方的接收函数H-κ叠加获得的地壳厚度随频率变化特征和接收函数的Ps/P、PpPs/P振幅比,发现盈江断裂北部的黑空山-燃灯寺和南侧沙坝台区域具有比周边区域更低的振幅比,约有2 km地壳厚度差异。将该观测结果与前人获得的这两个区域相对薄的地壳厚度与高的V_(P)/V_(S)比值相结合,表明黑空山-燃灯寺和沙坝台区域具有厚的壳幔过渡带,推测其是地幔物质涌入地壳的通道。结合前人获得的该区上、中、下地壳都存在大片低速体的特征,推测来自地幔的岩浆很可能沿着腾冲火山区黑空山-燃灯寺和沙坝台这两个区域上涌到地壳,并依次在下、中和上地壳富集和横向展布,最终沿多个通道喷出地表。

关键词：腾冲火山接收函数振幅比地壳厚度壳幔过渡带地幔上涌通道

铝离子絮凝剂对微生物加固砂土效果的影响试验研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 71-79页

作者：卫仁杰彭劼许鹏旭李亮亮河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098

灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不... 详细信息

灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不同浓度AlCl3·6H2O进行灌注试验,然后测试加固砂柱碳酸钙含量及无侧限抗压强度(UCS)。在水溶液试验中,观察不同溶液条件下沉积物生成情况及溶液的pH值变化,并通过XRD、SEM试验研究铝离子絮凝剂对沉积碳酸钙的成分及形态的影响。结果表明:与常规方法的对照组比较,胶结液中加入适量铝离子絮凝剂,灌注3次后砂柱即可形成有强度的固结体,灌注5次后砂柱无侧限抗压强度可达到1.7MPa,而常规对照组达到相同的强度需要灌注9次。铝离子絮凝剂的掺入有效减少了MICP灌注处理次数,对实际应用有重要意义。

关键词：微生物诱导碳酸钙沉淀铝离子絮凝剂无侧限抗压强度砂土加固

激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

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岩矿测试 2025年第1期44卷 19-34页

作者：毛康薛家奇陈卓张华中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水... 详细信息

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上,重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富,但已研制出部分重金属的传感器和检测装备,表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制,以及检测技术标准化,为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

关键词：地下水重金属激光诱导荧光荧光探针现场检测

流通式-时间分辨分析技术在地质领域的应用进展

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岩矿测试 2025年第1期44卷 1-18页

作者：许心宁王朔徐娟刘鹏飞杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

流通式-时间分辨分析系统(简称FT-TRA)是二十一世纪初新发展起来的一种快速反应(溶解)-在线分析系统,由淋洗液混合单元、反应单元与分析单元组成,核心功能是通过特定流动相淋洗样品池中的微量样品,分离或去除样品中的特定组分,并监测样... 详细信息

流通式-时间分辨分析系统(简称FT-TRA)是二十一世纪初新发展起来的一种快速反应(溶解)-在线分析系统,由淋洗液混合单元、反应单元与分析单元组成,核心功能是通过特定流动相淋洗样品池中的微量样品,分离或去除样品中的特定组分,并监测样品不同元素和矿物组分的出溶特征,实现高分辨的在线过程分析。本文综述了FT-TRA系统的技术原理与软硬件组成、实验方法与操作要点及地质应用发展过程,重点对该系统在地质应用过程中出现的争议点进行阐释与分析,并基于其发展现状展望其未来发展方向与潜力。FT-TRA系统目前主要的地质应用包括古海洋学与古环境学研究代用指标的验证(如有孔虫、介形虫淋洗)、矿物溶解过程与反应动力学研究、环境样品的元素相态分析等。FT-TRA系统以溶解并提取有孔虫/介形虫壳体的元素组成信号作为还原古海洋指标的重要手段,与传统批处理法相比,该方法被认为具有实时监测清洁程度、降低损失率并实现差异溶解的优势,能够获取更精细的壳体化学组成信息;测试矿物溶解态与溶解参数也是FT-TRA系统的重要功能之一,该系统的实验室模拟能够与模型结合探究不同类型矿物在稳态下的溶解动力学,为研究矿物在自然状态下的溶解过程提供启示;近些年来该系统还逐渐被用于矿物反应性测试,其中将气相CO_(2)作为淋滤液与矿物反应的研究可能在全球变暖及CO_(2)的人工捕捉课题上具有潜在应用价值。FT-TRA系统运行中涉及的不同组分的溶解机制是其应用过程中亟待解决的重要问题,进一步完善其溶解动力学原理必然将为该系统的未来发展提供更多如多类型地质样品溶解、矿物的模拟合成等新思路。

关键词：流通式-时间分辨分析系统(FT-TRA) 在线地球化学分析地质应用环境研究

生物样品中汞的电感耦合等离子体质谱分析与干扰校正方法

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岩矿测试 2025年第1期44卷 140-148页

作者：张灵火马娜陈海杰张鹏鹏胡梦颖徐进力白金峰中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000 自然资源部地球化学探测重点实验室河北廊坊065000

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定生物样品中的Hg时,由于Hg元素的电离能高、电离效率低,且存在W的氧化物等多原子离子干扰,很难进行直接准确测定,加之生物样品中有机质含量高,基体复杂,也会导致分析结果产生偏差。本文通过比较标... 详细信息

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)在测定生物样品中的Hg时,由于Hg元素的电离能高、电离效率低,且存在W的氧化物等多原子离子干扰,很难进行直接准确测定,加之生物样品中有机质含量高,基体复杂,也会导致分析结果产生偏差。本文通过比较标准模式(STD)和动能歧视模式(KED)下测定Hg的质谱干扰情况,表明在STD模式下200Hg、202Hg均受到W、Re、Os、Er、Dy等元素多原子离子的干扰,而KED模式有效地降低了干扰;在KED模式下选择202Hg作为分析同位素,Er、Dy、Re、Os等对Hg的干扰可以忽略不计,而W的氧化物干扰仍难以完全消除。进而详细研究了KED模式下W对Hg测定的质谱干扰,Hg所受干扰程度与W含量呈线性相关(R2=0.9997),可利用KED模式结合数学校正法消除W的质谱干扰;优选了样品稀释倍数和内标元素,选择稀释倍数为100倍,50μg/L的Rh作为内标补偿基体效应。在此基础上建立生物样品中Hg的ICP-MS分析与干扰校正方法,检出限为1.2ng/g。采用该方法对9个标准物质中Hg含量进行测定,测定值与标准值(或参考值)一致,尤其是国家标准物质GBW10028(黄芪)、GBW10025(螺旋藻)、GBW10015a(菠菜)的准确度显著提高,相对标准偏差(n=10)为0.7%~7.0%。该方法操作简便,适用于W含量范围在0~1000ng/g,Hg含量范围在3.2~670ng/g的生物样品的测试。

关键词：生物样品汞电感耦合等离子体质谱法干扰校正