可视承压多功能粉尘爆炸实验装置设计

该文设计搭建了一套承压、可视的小型多功能粉尘爆炸实验装置,实现了密闭容器内粉尘爆炸压力及火焰传播行为的测量。详细介绍了实验装置的流程及零部件结构,测试了装置的可靠性。搭建的实验装置自动化程度高、安全性能好、功能容易扩展。装置已应用于大连理工大学安全工程类专业本科生教学实验、大学生创新训练项目、毕业论文以及密闭及受限空间内粉尘爆炸相关项目研究等场合,有效满足教学及科研需求。     

ZrO2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明：设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。     

螺旋桨性能教学实验装置设计与实践

针对船舶与海洋工程领域螺旋桨敞水动力性能实验教学中学生参与性不强的现状,设计并开发了一套螺旋桨敞水动力性能实验教学装置。选取合适大小水箱在其侧壁开口依次连接竖直观测筒、流量计、伺服水泵;观测筒上方依次安装电机、自航仪和螺旋桨,学生自行操作测量推力和扭矩完成螺旋桨敞水实验教学。改变水温,将频闪灯调至与螺旋桨转速相同频率,观测空泡现象完成螺旋桨空泡实验教学。本装置可完成螺旋桨敞水和空泡教学实验,学生在动手完成实验数据测量和实验现象观测的过程中,增强对知识的理解,提高自主创新和动手实践能力。     

遥控爆炸装置的现场处置与勘查重点

在全面仿制手机遥控爆炸装置、摩托车、电动车防盗报警器遥控爆炸装置,以及各种无线电遥控发射接收组件等爆炸装置的基础上,通过爆炸实验进行分析各种遥控爆炸装置的结构特点,研究该类未爆装置的现场处置方法和已爆装置的现场勘查重点。     

基于等离子体射流的实验教学项目设计与实践

设计了一组基于大气压等离子体射流的专业实验教学项目,给出了项目的实施方案,并展示了教学实践结果。首先,介绍了实验目的、原理、实验装置设计和教学内容设置,并针对射流放电功率测量和聚合物表面改性开展实践教学。结果表明,该项目实验原理清晰,实验装置结构明了、操作灵活,实验内容容易开展和实现。该项目一方面能加深学生对等离子体基础知识的认识;另一方面也培养了学生继续探索研究的兴趣。     

多电弧焊接过程监测教学实验平台设计

该文基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,该文自主研制了一种多电弧焊接过程参数监测教学实验平台。该平台的硬件装置包含触控显示主控模块、数据采集滤波模块、特征参数传感模块和高频高压信号隔离模块等构成,软件系统分别针对单丝熔化极气体保护焊、双丝熔化极电弧焊、钨极氩弧焊和等离子弧焊焊接过程,开发了各自的焊接电流、电弧电压和熔敷金属温度等参数检测记录与分析模块。该实验平台已经用于开具了多项创新实验项目,教学实践表明,该平台具有良好的人机界面和智能评价特性。教学平台的应用和创新实验项目的实施,有效提升了学生对现代科学知识的应用与创新实践能力,为新工科创新人才的培养提供了支撑。     

隔爆墙后爆炸冲击波绕射与超压分布规律

基于爆炸实验与数值模拟,对爆炸载荷作用下隔爆墙后的冲击波绕射和超压分布规律进行了研究.首先,开展了隔爆墙对爆炸冲击波隔离效应的实验,得到了有/无隔爆墙条件下相同爆距处的冲击波超压时程曲线.在此基础上,采用流体动力学软件AUTODYN对爆炸冲击波的绕射过程进行了数值仿真,通过与实验结果的对比验证了模型的有效性.结合数值模拟和量纲分析,得到了不同爆炸当量、爆距、墙高等参数下隔爆墙后不同区域的冲击波超压分布规律,并给出了隔爆墙后近地面超压峰值的工程计算公式,为隔爆墙的设计和安全评估提供了依据.      

瓦斯煤尘爆炸火焰传播机理的实验测试系统研究

为了研究管道瓦斯煤尘爆炸火焰的传播机理,确定表征瓦斯煤尘爆炸的主要物理量的变化特征,本文构建了瓦斯煤尘爆炸的实验测试系统,主要包括管体系统、爆炸压力及火焰数据测量系统、配气系统、激光器触发延时系统、激光纹影系统、真空舱(实验前抽真空)。气路、数据采集电缆和电源线分别通过相互隔离的沟槽,并与充配气系统集成在控制台。实验段和过渡段均设置专用光学窗口,用于流场显示和光谱测量(组分、温度)。实验测试系统还设计了多通道的压力(压电和压阻传感器)和火焰速度测量和数据采集系统。该实验测试系统能够模拟煤矿内复杂燃烧、爆炸及其传播机理,因此,在煤矿瓦斯爆炸事故,研制阻爆和隔爆设备,勘察事故现场,瓦斯爆炸基础研究等方面,有着较为广泛的应用前景。     

聚氨酯泡沫材料的隔爆作用

为了有效地阻止因爆炸性装置意外爆炸产生的冲击波可能对人员造成的伤害,利用聚氨酯材料对冲击波较好的衰减特性,建立逆向拒爆装置的物理模型,用聚氨酯材料作该装置的隔爆材料,通过调整该装置的聚氨酯材料厚度及空气柱长度,对冲击波衰减参数进行理论计算,得出聚氨酯材料单独作用及空气和聚氨酯材料共同作用下的隔爆距离.同时根据理论计算与实验结果的分析比较,得出聚氨酯材料厚度与炸高之和大于130 mm,且聚氨酯材料厚度大于30 mm、炸高大于50 mm时,各参数及指标符合隔爆装置设计要求.     

电除尘器内转炉煤气爆炸与泄爆过程的数值模拟

转炉煤气在回收利用时需要使用电除尘器对其进行除尘处理。针对转炉煤气在混入氧气的情况下极易发生爆炸的特性,在改变初始压强、初始温度、氧气浓度及泄爆阀直径等参数的条件下,对转炉煤气爆炸与泄爆过程中压强、温度等发展特征进行了理论分析及数值计算。结果表明:氧气浓度对爆炸过程的影响最大,向后依次为初始温度、初始压强,温度发展速率高达7.5×10~5K/s,压强发展速率达到123 MPa/s;最大爆炸压强与初始压强呈线性增长的关系,但随初始温度的增加而迅速下降;泄爆过程中,泄爆阀直径越大泄爆效率越高,当直径为1 400 mm时,泄爆时间为1.07 s;综合考虑泄爆阀的泄爆能力和经济性,采用3个直径为1 200 mm的泄爆阀效果最好。数值模拟结果为转炉煤气用电除尘器净化中泄爆阀的设置提供了依据。     

爆夯加固法在机场地基处理中的应用

针对临时应急机场地基快速处理要求,提出了爆夯加固技术。详细分析了爆夯法的加固作用机理,并进行了室内小型爆炸模拟试验和野外大型爆炸试验,通过实验数据分析和理论上的研究,分析了各种施工参数对加固效果的影响,对爆夯法的实践应用和施工技术进行了初步探讨。     

多孔材料阻隔爆效果评估方法

研究了多孔材料阻隔瓦斯爆炸效果的定量评估方法,分别建立了基于超压、火焰温度的评估数学模型.引入熄爆参数概念,结合衰减爆炸超压和衰减火焰温度评估方法,建立基于熄爆参数的多孔材料阻隔爆效果综合定量评估数学模型,并确定瓦斯爆炸理想阻隔爆效果区域.利用综合评估法中的乘积熄爆参数法对多孔材料瓦斯爆炸阻隔爆效果进行综合定量评估及优选,结果表明,综合定量评估算法模型既能反映抑制压力的效果,又能反映阻隔火焰的效果,可用于阻隔爆效果评估,为多孔材料在实验和工程应用过程中的性能评定提供科学依据.     

基于STM32的超声波测距实验装置的设计与应用

针对全国大学生电子设计竞赛训练的要求,设计一个基于STM32的超声波测距实验装置。该装置充分应用STM32微处理器的软硬件资源,实现了基于渡越时间的超声波距离测量,并配套设计了操作性、验证性、综合性、创新性四个层次的教学实验对学生进行全方位的训练。实际应用表明,该实验装置能够取得良好的训练效果,达到了预期的设计目标。     

基于 Multisim 10 的单管放大电路实验教学研究

为提高学生实验课的学习效率, 结合单管放大电路实验, 基于电路仿真软件 Multisim 10, 从单管放大实验电路的基本组成入手, 针对实验电路中静态工作点的设置及测量问题, 利用仿真软件易于上手、 方便操作的特点, 引导学生自主探索, 进行调整参数, 验证实验机理。 结果表明, 通过启发式教学能使学生独立思考,从而培养学生的分析能力, 为实物实验夯实基础, 加强学生解决问题的能力。     

基于MATLAB的DIC方法位移测量教学实验研究

针对数字图像相关方法 (DIC),教学实验的图像实时采集及数据自动处理的测量需求,在DIC方法基本原理基础上,使用MATLAB编译可独立执行的单目相机位移测量软件。该软件操作界面简单,具有图像采集、相机标定、位移计算和变形曲线显示等功能。通过DIC实验装置进行位移测量实验,结果表明DIC方法与位移计吻合较好,充分验证编译的DIC位移测量软件的可靠性和有效性,可以很好满足DIC方法教学实验自动测量的需求。     

独立C型液舱制荡装置实验研究

为使学生接触专业科研前沿,更好地培养其科研与创新能力,开展了独立C型液舱制荡装置的设计和实验研究。基于数值仿真实验得到的晃荡载荷,对新型制荡装置的设计参数进行了研究,给出了一组制荡效果较好的设计参数,设计了制荡装置,并将其安装在独立C型液舱模型内进行晃荡模型实验,验证了装置的制荡效果和数值仿真实验方法的有效性。通过该教学和科研相结合的教学实验,提高了教学效果,有利于激发学生的科学探索精神,培养学生运用实验手段解决科研问题的能力。     

反应器技术研究性综合实验设计与探索

基于培养学生创新精神和实践能力的需求,结合科研实践,设计了具有研究性和开放性的综合教学实验,并进行了教学探索。该教学实验项目探究培养模式对动物细胞生长代谢的影响。实验涵盖动物细胞培养模式、细胞生长和代谢动力学参数检测分析等多个环节,综合训练学生生物反应动力学、仪器分析、数据分析等多方面的知识和技能,并且培养学生利用实验数据进行反应器设计的拓展和创新能力。在类似于现实科研工作的场景中,激发学生的科技创新兴趣、培养学生的科技创新能力、实践能力和工程意识。     

利用实验室废液设计探索性教学实验

将本科基础实验中产生的甲醇废液,用于开发探索性教学实验。在实验中,学生自行搭建反应装置,设置不同反应条件,得到不同实验结果,并利用多种常规仪器和大型仪器进行未知样品分析。实验强调学生的主动性,引导学生综合利用现代分析手段,探索实验现象的起因,培养学生的科学思维和动手能力,克服了传统实验教学偏重于验证性实验的不足,为化学基础实验改革提供了新的方法和思路。     

现代电磁仿真工具在微波测量实验教学中的应用

规则形状微波谐振腔已有一些解析或半解析公式,但随着微波谐振腔腔体三维结构复杂度的提高,电磁仿真工具愈发显示其能力和优势。正确使用电磁仿真工具可以大幅提高研发速度,确保工程设计的一次性成功率。该文选择主流商用三维电磁仿真软件作为微波数字仿真实验平台,针对国防特色真空电子技术专业背景特点,开发了重入式谐振腔综合微波测量教学实验项目。以微波速调管中常用的高频结构重入式谐振腔作为实验对象,重点锻炼了学生微波谐振腔设计、仿真与优化,实物模型调试以及谐振腔主要工作参数测试能力。实践表明,实验教学效果良好。     

水幕减爆防护技术数值仿真

高能炸药爆轰爆炸在极短的时间内产生强烈的冲击波,对周边的结构造成严重的破坏,并导致附近人员的伤亡.水幕减爆作为一种新颖的防护技术,通过在装药或者需要保护结构的外面布置水袋,利用水的加热、压缩和蒸发转移爆炸产生的能量,改变爆炸冲击波的传播方式,减弱爆炸冲击波的影响.建立安全可靠、稳定有效的水幕减爆装置需要大量的参数分析,从而进行优化设计.数值实验仿真提供了研究水幕减爆成本低廉并且没有任何危险的可行方式.传统的网格方法模拟水幕减爆问题存在很多困难.该文应用无网格粒子方法SPH对不同状况下的水幕减爆问题进行了一系列研究,得到一些初步的研究结果,对水幕减爆防护装置的设计和布置具有一定的指导意义.