风障对桥上高速列车气动特性影响的风洞试验

为考虑侧风作用下风障对桥上高速列车气动特性的影响,以高速列车与双线简支箱梁桥为原型,自主研制了缩尺比为1:20的风障-车-桥模型风洞试验模型装置。测试高速列车的头车、中车及尾车各自的气动力。分析风速、列车位于桥梁的横向位置、不同风障高度与透风率、风偏角对高速列车气动系数的影响,最后以静力轮重减载率作为风障防风效果评价指标,给出风障气动选型参数建议值。研究结果表明:雷诺数对车-桥系统的气动性能影响有限;桥梁上设置风障可明显减小列车所受气动力;列车位于迎风侧线路时运行时所受气动荷载较大;随着风障高度的增大,列车气动力系数减小;当风障增加到某一高度后列车气动系数基本不再随风障高度变化,但随着透风率增大而增大;当风偏角小于等于20°时,高度为4 m,透风率为0%风障的挡风效果较好,而当风偏角大于20°时,高度为4 m,透风率为30%风障的挡风效果较优。研究结论可为实际工程中风障气动选型提供参考。     

木聚糖碱抽提液超滤过程中的溶剂透过率

研究了从玉米芯碱抽提所得的木聚糖溶液在PS6超滤膜超滤过程中,溶剂透过率与主要操作参数间的关系.研究结果表明:在温度为25℃、进料速度ub为300mL/min、木聚糖质量浓度为20.0 g/L时,增加操作压力,通过PS6超滤膜的溶剂透过率随之增加,当压力为20～100 kPa时,溶剂透过率从4.9 L/(m2·h)增加到7.5 L/(m2·h);但是,当操作压力增加到120 kPa时,溶剂透过率不再随压力的变化而变化,维持在7.8 L/(m2·h);当温度为25℃、操作压力为150 kPa、木聚糖质量浓度为20.0 g/L时,溶剂透过率随着进料速度的增加而增加;进料速度对通过PS6超滤膜的溶剂透过率影响较小,当进料速度从200 mL/min增加到450 mL/min时,溶剂透过率从7.2 L/(m2·h)增加到8.7 L/(m2·h),仅增加20.8％;溶剂透过率与料液浓度间的关系符合膜模型,即j=K·ln(ρm/ρb).     

基于Gyroid三周期极小曲面的多孔骨支架梯度结构设计与力学性能分析

针对人体骨骼与骨支架之间存在的应力屏蔽问题,基于Network型Gyroid多孔结构,提出一种孔隙率随径向和轴向发生梯度变化的多孔骨支架设计方法,并通过有限元仿真对不同孔隙率梯度下的多孔骨支架力学性能和渗透性进行分析。结果表明,当径向梯度变化量为40%时,随着平均孔隙率从50%增加到75%,径向孔隙率梯度相比于均质对多孔骨支架等效杨氏模量的提升幅度约从5.53%提高至17.26%,但对多孔骨支架压缩屈服强度的影响呈下降趋势,提升幅度约从3.57%降至0.69%;当平均孔隙率为75%时,轴向梯度变化量为40%的梯度骨支架比均质骨支架的等效杨氏模量和压缩屈服强度分别下降约61.25%和80.97%;径向梯度骨支架的渗透性优于均质骨支架和轴向梯度骨支架;采用Ti6Al4V材料制造的Network型Gyroid孔隙率梯度多孔骨支架的杨氏模量与密质骨的杨氏模量较为匹配,能有效减小骨支架与人体骨骼之间应力屏蔽的影响。     

酪氨酸高压在线三维荧光光谱研究

在Cu2+与酪氨酸摩尔浓度比为0至40范围内,用F-2500荧光仪分别对0.1 MPa和60 MPa条件下酪氨酸三维荧光进行了测量,并提取了三维荧光光谱数据中的平均值、标准差和重心等特征参数进行分析.实验结果表明,平均值与标准差随着压力的增加而增加,当压力由0.1 MPa增加到60 MPa时,平均值增加了8.8%.Cu2+对酪氨酸具有猝灭作用,但压力的增加使得Cu2+对酪氨酸荧光的猝灭作用减弱,当Cu2+与酪氨酸的浓度比由0增加到40,压力为0.1 MPa时,平均值和标准差均降低72.0%;但当压力增加到60 MPa时,平均值和标准差均降低64.4%.这种现象表明,压力的增加可以弱化Cu2+对酪氨酸的猝灭,这种作用随压力的增加而增大     

基于一阶二次矩阵的寒区土质高切坡可靠稳定性分析

以寒区土质高切坡为研究对象,构建了寒区土质高切坡浅层滑动失稳模型。基于极限平衡原理和一阶二次矩阵可靠性原理,建立了寒区土质高切坡的可靠指标和失稳概率计算方法。以G580线和田至康西瓦公路段K86+780～K86+840土质高切坡为例进行了寒区土质高切坡可靠度计算;并分析了各种因素对寒区土质高切坡失稳概率的影响规律。结果表明,该方法建立的可靠指标与失稳概率计算方法可以用于寒区土质高切坡稳定性分析;并且当融化深度大于1. 4 m时高切坡失效概率迅速升高,1. 4～2. 1 m失效概率增长74. 4%;当融化深度大于2. 1 m时坡体处于不稳定的状态;当土质高切坡黏聚力从8 k Pa增长到14 k Pa的时候,失稳概率降低约88. 4%,稳定系数增长0. 45;当土质高切坡内摩擦角从15°增长到23°时,失稳概率降低约15%,稳定系数增加约0. 07;当土质高切坡坡率由0. 5增加到0. 8时,边坡失稳概率由26. 5%增长到61. 41%,坡率到0. 8时为峰值,大于0. 8之后失稳概率逐渐减小,到1. 5时失稳概率降低至25. 2%,降低约36. 21%。     

折线坡形挡土墙支护边坡的最小势能稳定性分析

折线坡形挡土墙支护边坡常因设计不足而破坏失稳,一旦滑坡势必造成严重损失。为评价挡土墙支护折线坡形边坡的稳定性,采用规范中墙背主动土压力的计算公式和改进的最小势能法,通过某工程算例,将该方法与极限平衡法的计算结果对比验证。结果:当折线坡形填土高度从0 m增加到6 m时,安全系数降低39.9%;折线形坡脚与挡土墙距离由4.5 m减少到0.5 m时,边坡的安全系数从1.659降至1.513,降低了9.50%,可见折线坡形坡高、坡脚与挡土墙距离对边坡的安全系数影响较大。该方法不需条块划分、迭代,计算简洁,利于工程推广应用。     

型钢混凝土柱位移延性系数的BP网络预测

通过对61根型钢混凝土柱试验数据的整理,利用神经网络原理建立5-6-1型反向传播(BP)神经网络模型,分析不同参数对型钢混凝土柱位移延性系数的影响.分析及预测结果表明,学习样本和测试样本的预测值与实验值之比的均值分别为1.000 6,0.998 0;标准差分别为0.020 3,0.059 6,预测值与试验值吻合良好.当轴压力系数增加到0.42以后,位移延性的变化较小;体积配箍率增加到1.9%后,位移延性的增长减缓;当剪跨比小于1.5时,型钢混凝土柱的延性系数随剪跨比的增加而提高;但当剪跨比大于1.5时,随着剪跨比的增加,型钢混凝土柱位移延性系数有所降低.     

Cr12N钢高压凝固钢锭的气泡分布

在冶炼Cr12N铁素体高氮钢时,发现钢锭中有气泡产生,但随着凝固压力的增加,气泡含量越来越少。当熔炼压力0.6 MPa,凝固压力由1.0 MPa增加到1.6 MPa时,气泡数量的平均值由46.37个/mm2降到9.46个/mm2,气泡量下降到原来的20.4%;直径大于20μm的气泡数量下降到原来的17.4%,而直径小于5μm的气泡数量增加了37.7%。熔炼压力0.3 MPa凝固压力1.6 MPa的钢锭,下表面的气泡平均面积含量是上表面气泡含量的23.9%,边缘位置处的气泡平均面积含量是中心位置处的25.9%。根据建立的计算钢锭中实际氮含量模型可知,当熔炼压力为0.6 MPa凝固压力增加到1.8 MPa时,可得到没有气泡的高氮钢锭。     

天然气水合物样品声纵波特性和温压影响测量

介绍了低温实验室合成天然气水合物声纵波传播速度和衰减的测量,以及不同温度和压力条件对纯甲烷水合物样品纵波传播速度的影响．在0—15℃温度范围内测量了冰、四氢呋喃（tetrahydrofuran,THF）水合物、天然气水合物样品及它们与砂的混合物样品的声纵波速度和声波穿透后的幅度．当冰、THF水合物、天然气水合物的密度分别为898,895和475kg／m3时,纵波速度分别为3574,3428和2439m／s,衰减依次增大．天然气水合物与砂的混合物的纵波速度明显低于冰与砂和THF水合物与砂的混合物样品的速度,它们的声衰减都比较小．实验室合成的天然气水合物密度比较低,当密度为475kg／m3时,纵波速度为2439m／s;经过压实密度增加,纵波速度随之增加,而衰减逐步减小,当密度为890kg／m3时,速度为3259m／s．在温压影响实验中的两个样品均在同样的初始条件下生成,但水的转化率不一样．在9．6～38MPa的压力范围内,随着活塞压力和孔隙压力的增加,甲烷水合物样品纵波速度也随着增加,从3049m／s增加到3337m／s．不同温度下甲烷水合物样品纵波速度随温度的增加而减少,速度从3800m／s降到3546m／s,且在冰点附近变化很大．     

不同填土高度下钢波纹管变形与力学性状的数值分析

利用FLAC3D对填土高度1~10 m下的钢波纹管涵进行模拟,研究不同填土高度下钢波纹管的变形和力学性状.研究结果表明:钢波纹管顶部节点竖向位移最大值在路堤中心断面处,且当填土高度大于6 m时,竖向位移沿轴向逐渐减小趋势较为明显;填土高度小于6 m时,钢波纹管水平位移沿轴向变化较小;填土高度大于6 m时,水平位移变化较为复杂,出现两个拐点;同一填土高度下,钢波纹管路堤中心断面上半部分和下半部分60°~90°范围内弯曲应力较大,水平向弯曲应力最小,且上半部分与下半部分受力状态基本一致;路肩断面上半部分弯曲应力值基本不变,下半部分从0°~-90°范围内弯曲应力逐渐增大,且-60°~-90°范围内弯曲应力值较大,最大值出现在管底处;钢波纹管管顶轴向弯曲应力最小值出现在路肩断面处,最大值出现在路肩至管口范围内;当填土高度大于4 m时,水平节点轴向弯曲应力最大值出现在路肩至管口范围内;管底轴向弯曲应力最大值出现在路肩断面处.     

变参数对深冷烟气脱硫效果的影响

为了减少烟气中SO2的排放,提出了对烟气中的SO2进行深冷液化分离的脱硫方法。基于Aspen plus建立了一种深冷脱硫流程,选用SRK(Soave Redich-Kwong)物性方法对流程进行稳态模拟,研究了深冷温度、深冷压力和SO2浓度对深冷液化分离效果的影响规律。搭建了深冷脱硫试验台,进行了试验验证。研究发现,对于SO2质量浓度为1 000 mg/m3的烟气,深冷压力为500 kPa时,深冷温度从-15℃降至-45℃过程中,SO2脱除效率从40.2%增加到73.2%;深冷温度在-45℃时,从500 kPa增加到4 000 kPa过程中,脱除效率从73.2%提高到92.9%;提高SO2浓度有利于提高脱除效率。综合结果表明,深冷液化分离系统具有较好的液化和分离效果。若SO2脱除效率在80%以上时,其工艺参数范围为:深冷温度低于-35℃,深冷压力高于2 000 kPa。     

风化砂改良高液限红粘土强度特性试验研究

针对高液限红粘土易收缩、可压实及水稳定性差等不良性质,该文开展了风化细砂改良高液限红粘土研究。分别研究了不同比例风化细砂改良的高液限红粘土的抗剪强度、加州承载比(CBR)、无侧限抗压强度和回弹模量,得到了不同掺砂比例下高液限红粘土的黏聚力、内摩擦角、CBR值、无侧限抗压强度和回弹模量。研究结果表明,掺砂能够明显提高红粘土的CBR值、回弹模量和内摩擦角,但降低了改良土的抗剪强度、无侧限抗压强度和粘聚力;掺砂对红粘土内摩擦角的影响小于对粘聚力的影响;抗剪强度指标随着掺砂比例的改变呈现不同的变化趋势,掺砂比例从0%增加到10%时,抗剪强度指标的变化幅度较小,当掺砂比例从40%增加到50%时,抗剪强度指标变化幅度最大。掺砂后改良土无侧限抗压强度平均值和代表值均降低,且二者随掺砂比例的变化趋势一致,掺砂比例从0%增加到40%时,抗压强度急剧下降,掺砂比例大于40%时,抗压强度下降平缓。改良土的CBR值和回弹模量随掺砂比例的变化趋势一致,当掺砂比例从0%增加到10%时,改良土的CBR和回弹模量增加幅度较小;当掺砂比例从10%增加到30%,改良土的CBR和回弹模量急剧增加,增加幅度最大;当掺砂比例大于30%时,CBR和回弹模量的增加趋势趋于平缓。研究结果还表明,掺入风化砂可有效降低红粘土的液限、塑性指数及收缩特性,当风化砂掺量超过10%后,红粘土的胀缩总率小于0.7%,达到了路基填料的标准。综合考虑掺砂比例对强度指标的影响,认为掺砂比例为30%时效果最好。     

高温及三轴应力条件下抚顺油页岩渗透规律试验研究

利用自主研发的WYF-I型高温高压热解反应装置及基于岩芯柱脉冲衰减法研制的Smart perm Ⅲ型气体渗透率测量仪,对抚顺西露天矿油页岩试件进行20～600℃范围内的热解试验,研究不同热解温度和应力条件下的油页岩渗透率变化规律。试验结果表明,油页岩热解过程呈明显阶段性变化。第一阶段:20～300℃,油页岩失重率和孔隙率变化较小,渗透率随热解温度变化不明显,体积应力对渗透率影响较小。第二阶段:300～400℃,油页岩失重率和孔隙率迅速增加,试件渗透率增加了24.3～92.4倍;体积应力对渗透率影响明显,当体积应力由13MPa增加至39MPa后,孔隙压力1MPa下的渗透率降低了22.23%.第三阶段:400～600℃,失重率和孔隙率进一步增加,但增速减缓,温度对渗透率影响减弱,400℃增加至600℃时油页岩渗透率仅增加了1.69～2.49倍;体积应力对渗透率影响增强,体积应力增加导致渗透率下降了32.84%～41.79%.研究结果对原位热解开采油页岩时热解温度的合理选取有一定的参考价值。     

含水率对煤层瓦斯渗流特性影响的试验研究

针对煤层注水软化或水力增透技术造成的煤体含水率高,进而影响煤层瓦斯的渗流特性的问题,利用自主研发的MCQ-Ⅱ型煤层瓦斯渗流试验设备,对原煤试件进行了25℃、31 MPa恒定温压条件下含水率(质量分数)分别为0%,2%,4%,6%,8%的瓦斯渗透性试验。研究发现,在恒定温压条件下,煤样渗透率随渗透压的增加而增加,且含水率越高,渗透率随渗透压升高增加越快;瓦斯的启动压力随含水率的增加而增加,在不同的含水率条件下,可测到渗透率的最低瓦斯渗透压力为2 MPa,由于渗透压力较大,渗透过程中的Klinkenberg效应不明显;瓦斯渗透率随含水率的增加呈指数降低,当含水率低于6%时渗透率随含水率增加降低较快,当含水率高于6%时含水率对渗透率的影响程度减弱;在煤体注水过程中,煤体弹性模量会降低,使得煤体在轴向和径向的压缩应变增大,当含水率超过6%后,含水率对于煤体变形的影响减弱,且煤体变形过程中表现出各向异性,轴向应变始终大于径向应变。该结论对于煤层注水或水力压裂后,煤层中瓦斯运移规律变化研究有一定的指导意义。     

疏水材料改性黏土渗透性能试验研究

以添加(0%、3%、6%、9%)疏水材料(全称超级疏水高分子聚合物,简称SHOIP)的改性黏土作为研究对象,开展土壤-水接触角试验、渗透试验和核磁共振试验,分别研究SHOIP掺量对改性黏土接触角、渗透系数和土壤孔隙分布的影响.结果表明:SHOIP掺量从0%增加到9%时,改性黏土接触角从60°增加到123°;改性黏土渗透系数逐渐减小,上水头压力为30 kPa时,渗透系数从1.4×10^-6 cm·s^-1减小至1.5×10^-8 cm·s^-1,上水头压力为60 kPa时,渗透系数从7×10^-6 cm·s^-1减小至2.1×10^-8 cm·s^-1.SHOIP掺量为0%和3%的改性黏土孔隙分布曲线图呈现三峰分布,即小孔、中孔和大孔的分布都有峰值,随SHOIP掺量的增加三孔均出现不同程度减小,当SHOIP掺量大于6%时,大孔体积降为零.改性黏土渗透系数主要由大孔决定,当大孔体积为零时,继续增加SHOIP掺量,只会小幅降低渗透系数...     

TiC/316L复合材料的致密化和力学性能试验

采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强316L不锈钢复合材料.通过对试样进行光学显微分析并测定其相对密度和拉伸性能,研究了增强相含量和模压压力对复合材料的致密化和拉力学性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:添加TiC颗粒有利于复合材料的烧结致密化;TiC颗粒的体积分数对复合材料的拉力学性能有较大影响,当TiC的体积分数从0%增加到10%时,复合材料的抗拉强度从543MPa提高到655MPa,而断裂应变却从0.325减至0.052;在较低的模压压力下,提高模压压力有利于复合材料的相对密度、抗拉强度的增加;但过高的模压压力会使试样在烧结后残余封闭孔隙,降低复合材料的塑性性能和抗拉强度.当模压压力为500MPa时,可得到相对密度高、组织致密、增强相颗粒分布均匀、拉伸性能良好的复合材料.     

Na_2WO_4溶液结晶过程中除砷、硅等杂质

以机械活化碱分解黑白钨混合中矿及常压碱煮钨渣所得高杂粗钨酸钠溶液 (m(As) /m(WO3) =(0 .32～ 2 .94)× 10 -3,m(Si) /m(WO3) =(1.2 6～ 5 .84)× 10 -3)为原料进行钨酸钠结晶过程除砷、硅等杂质的研究 ,分析了结晶率及氧化铝的添加量对除杂效果的影响 .试验结果表明 :除杂效果与结晶率有关 ,当结晶率为 80 %～ 90 %时 ,除砷率和除硅率均可达 90 %以上 ,对m(As) /m(WO3)和m(Si) /m(WO3)分别为 3 .2 1× 10 -4 和 2 .41× 10 -3 的料液而言 ,除杂后的精液中m(As) /m(WO3)和m(Si) /m(WO3)可分别降至 3 .5 0× 10 -5和 3 .5 6× 10 -4 以下 .添加Al2 O3 可明显改善结晶过程中的除杂效果 ,且Al2 O3 经化学改性处理后 ,活性增强 ,除杂效果更好 ;在相同条件下 ,与不加铝盐相比 ,添加活性Al2 O3 可使精液中的杂质含量明显降低 ,除砷率由 88.48%增加到 94.6 5 % ,除硅率由 89.77%提高至97.74% .     

致密油藏水平井体积压裂裂缝扩展及产能模拟

阐述了地质因素和工程因素对体积压裂裂缝形态的影响;利用数值模拟方法,模拟了不同储层条件下水平井体积压裂裂缝扩展情况,分析了不同裂缝参数下水平井产能变化规律。结果表明:1对于高水平主应力差且天然裂缝欠发育储层,增加射孔簇数有利于提高裂缝复杂性;对于低水平主应力差且天然裂缝较发育储层,适当减少射孔簇数有利于增强体积压裂效果。2水平井体积压裂后产能比常规压裂有大幅增加,改造体积越大、导流能力越高,则产能越大;当地层渗透率从0.1×10-3μm2降低至0.001×10-3μm2时,次裂缝对产能的贡献程度从近1/6增加至近1/3。3当储层渗透率大于0.01×10-3μm2时,较大的簇间距(30 m)能减弱缝间压力干扰,保持较高产能;当储层渗透率小于0.01×10-3μm2时,压力传播速度慢,压力干扰相对较弱,较小的簇间距(15 m)有利于获得较高产能。     

氧化时间对纯钛表面微弧氧化涂层微孔参数的影响

在含钙磷的硅酸盐电解液体系中,采用微弧氧化技术在纯钛表面制备多孔涂层,分析不同氧化时间(3,6,9,12,15 min)对涂层孔径大小、孔隙率等微孔参数的影响.通过扫描电镜(SEM)获取涂层表面形貌的原始图像,采用MATLAB图像处理技术实现涂层微孔参数的自动分析与定量表征.结果表明:处理后图像中的大小微孔可以被清晰识别;当氧化时间为3 min时,孔径小于1μm的微孔数量最多,大约占总数的4/5,涂层表面孔隙率为10.5%;随着时间的延长,微孔总数明显减少,孔径大于4μm的微孔持续增加,涂层孔隙率不断增大;当处理时间延长到15 min时,出现8μm及以上的大孔,表面孔隙率增长至15.0%左右.     

中空纤维管中血液输运过程不均匀特性的试验

设计并搭建了中空纤维透析系统试验装置,研究了血液输运过程中毒素在3个不同区域(内环、中环、外环)内的流动及传质特性,测定了毒素的出口浓度和清除率,对测试结果进行了显著性差异分析,并对毒素在清除过程中的不均匀特性所造成的原因进行了分析和探讨.结果表明:毒素的清除效果在流经不同区域时,存在严重的不均匀特性,中环和内环比较接近,而外环和内环之间存在很大的差异;另外,透析液流量的增加,有助于毒素的清除效果,当透析液流量从低流量(500m L·min~(-1))增加到高流量(1 000 m L·min~(-1))时,内环和外环的出口浓度偏差从15.00%下降到6.20%,清除率偏差从16.70%下降到5.20%,显著性差异从0.008上升到0.020,透析液流量的增加对改善内环和中环的清除效果尤为显著.