道路微波除冰中微波辐射端口高度仿真与试验研究

为有效提升冬季道路微波除冰效率,本文对微波辐射端口高度进行了一定研究。论文在微波除冰机理分析的基础上,通过COMSOL Multiphysics建立仿真模型,研究微波场分布特性和辐射端口高度对除冰效率的影响,并采用微波除冰室内试验对仿真结果进行验证。结果表明：冰层具有透波特性,微波能够透过冰层加热路面;在竖直方向上,微波在波导中正弦变化,在辐射腔中略有降低,在空气中快速衰减,在介质中逐渐损耗;随着辐射端口高度升高,混凝土表面平均微波发热功率和混升温速率都表现为先减低、后升高、然后再降低的趋势,且在辐射端口高度为55 mm时,平均微波发热功率密度达到最大,为299.30 kW/m,升温速率也达到最快,为1.031 ℃/s;试验结果与仿真结果一致。因此,道路微波除冰中最佳辐射端口高度应设计为55 mm,这对于微波除冰技术的应用具有一定指导作用。     

表面纹理对水泥吸波路面微波除冰性能的影响

为了增强水泥混凝土路面除冰效率,本文制备了吸波及疏水涂层,并在此基础上,构建了8种不同表面纹理,用于探究表面纹理、吸波材料对微波升温性能的影响。首先,以石墨为微波吸收剂,掺加纳米SiO2制备了兼具疏水和吸波性能的水泥基涂层;通过机器学习改进铺砂法获得不同纹理的平均构造深度(mean texture depth ,MTD);为了评估MTD对微波升温效率、均匀性的影响,采用课题组自行研发的微波除冰车进行微波升温试验;同时,测试了普通及涂层混凝土表面的接触角,进行了冰-混凝土冰粘附性剪切试验,用于评价本文所制备涂层的除冰效果。最后,为了保证本研究设计涂层的抗滑性能,还进行了表面抗滑摆值测试。结果表明: 不同程度纹理和吸波涂层两者耦合作用增强水泥路面的吸波升温效率,但纹理对升温均匀性有负面影响;当MTD从0.41 mm(未处理表面)提高至2.11mm时,吸波涂层试件的吸波升温效率提高1.42倍。同时,涂层也显著增强了试件表面的接触角,接触角从25.5°提升至104°,进而冰粘附强度降低。当设计厚度为1.5 mm时,在满足抗滑性的同时涂层仍具有较好的吸波性能。     

高海拔高寒地区道路除冰融雪思考

冬季道路的积雪、积冰严重危害交通和人的生命安全。如何做到雪中路畅,雪过路清,雪后不滑,保障道路畅通和行车安全,公路部门在不断探索,本文结合笔者对国内考察的一些切实体会及高海拔高寒地区气候特点及特殊地理位置,就各种道路除雪防滑技术在高海拔高寒地区应用的优缺点做以分析。     

橡胶颗粒沥青路面的除冰机理

为分析橡胶颗粒沥青混合料的除冰机理,研究冰的物理力学性质,通过分析橡胶颗粒沥青路面上冰层破坏的断裂力学,提出应变能密度因子准则作为判断冰层破坏的依据;针对不同温度、不同厚度的冰层,分析弹性模量与除冰效果之间的关系,得到不同弹性模量下的路表面最大变形量;研究超载情况下冰层的受力和变形情况以及弹性模量与除冰效果之间的关系;采用车辙仪法进行室内除冰模拟试验.研究结果表明:混合型断裂破坏是冰层破坏的主要形式,表现为复合型裂纹发生失稳扩展,呈一定辐射状分布,在行车荷载反复作用下,区域裂纹充分扩展或者裂纹分布密度达到一定饱和程度,进而引起冰的局部破碎;随着外界温度升高、冰层厚度减少和行车荷载增大,路表最大竖向位移和能够除冰的橡胶颗粒沥青混合料弹性模量逐渐增大,除冰效果越好;室内除冰模拟试验结果与理论分析结果较吻合,证明了理论分析的可靠性.     

微波加热技术在清除道路积冰中的应用

在我国北方寒冷地区的冬季,道路积冰严重妨碍交通,并且现有设备不能有效地对其清除.针对这种状况,提出了应用微波加热技术清除道路积冰的设想,并通过理论分析和实验证实了冰不易吸收微波,而路面材料能够吸收大量微波.因此,微波能够透过冰层加热路面,使贴近路面的冰层融化,消除冰层与路面之间的结合力,以便很容易地利用除冰机械对其清除.在参考了现有的各种清冰除雪机的基础上,设计出了专门用于清除道路积冰的微波除冰机原理图.     

碳纤维混凝土微波吸热效率的研究

微波除冰是一种新型的道面除冰方法,具有加热速度快,不污染环境等特点,但除冰效率低限制了它的使用.在混凝土中掺加碳纤维能提高混凝土的的导电导热性能、耐磨性等,可为道面除冰提供一种新的复合材料.通过掺入不同掺量碳纤维对混凝土进行改性,研究碳纤维混凝土的微波吸热效率、除冰效果及温度空间分布.结果表明,混凝土试件中心点的温度最高,距离中心点位置越远,温度越低;随着碳纤维掺量的逐渐增加,混凝土试件发热效率逐渐增高,碳纤维掺量为2‰时,混凝土试件吸波发热效率最高,与此同时,混凝土试件表面中心点的温度会逐渐增大.     

环境温度对硫酸链霉素异常毒性检定的影响

初步研究了环境温度对硫酸链霉素异常毒性检验的影响。结果表明:环境温度的变化使小鼠对硫酸链霉素异常毒性的耐受力明显降低。几类不同的环境温度条件中,育成室室温的超常,对试验结果的影响最为显著,因此,确保育成室室温的正常和恒定是检验结果准确、稳定的必要条件。     

环境温度对活立木横截面电阻值的影响

为研究环境温度对活立木内电阻值的影响,采用树木电阻断层成像仪在不同温度下对落叶松和小叶杨两种活立木进行检测,获取截面二维电阻图像并分析其变化,量化横截面内各点电阻值及其与温度之间的关系。结果表明:①落叶松横截面心材电阻值较低,边材较高。随温度降低,边材红色区域(高电阻区)面积减少,心材蓝色区域(低电阻区)面积增大; 而小叶杨电阻图像呈现完全相反的规律。但随温度降低,两树种整体平均电阻值均增大。②样本立木电阻值与环境温度之间存在极显著的指数函数关系(P<0.01),模型相关系数R≥0.822,小叶杨甚至高于0.926,因此认为模型有很好的拟合优度。 ③在落叶松样本立木中,当温度大于0 ℃时,横截面内沿径向分布的各点电阻值之间变化不明显,最大差值为1 236 Ω(3.0 ℃时); 而温度小于0 ℃时波动很大,最大差值达到3 299 Ω(-5.0 ℃时),曲线存在较为明显的两个波谷和中间一个波峰。④在小叶杨样本立木中,随环境温度降低,横截面内沿径向分布的各点电阻值都呈增大趋势; 从边缘到髓心再到另一侧边缘,沿径向分布的电阻值呈由低向高逐渐增大、到最大值后再逐渐降低的趋势。     

输电线路覆冰灾害影响及防除冰技术探讨

基于文献分析,本文针对覆冰的形成与分类作了简要的介绍,例举了近期我国发生的重大覆冰事故,从覆冰使输电线路机械特性和电气特性受损的角度进行了危害分析。结合我国覆冰事故的具体情况,一般防治举措主要有防覆冰闪络、防覆冰舞动和防冰除冰等方面,这里详细地探讨了防除冰技术,并分析指出现有技术的一些不足之处。     

积冰对飞机飞行的影响及除冰方法

飞机在飞行过程中或在露天环境下停放时,如遇降水或水气直接凝华,在机翼、机身、发动机及螺旋桨、动静压孔等部位会形成冰雪霜等附着物.附着物在飞机机体表面上形成粗糙面,使飞机气动外形不光滑、飞机的空气动力特性受到影响,严重的情况下将导致同样速度下飞机飞行的阻力增大,升力减小,起飞距离变长,还会导致提供给仪表系统的数据出现错误...     

基于交通效率的城市道路网络优化

道路网络的优化是建立可持续发展交通运输系统的重要环节。引入交通效率的概念,提出了基于交通效率的城市道路网络优化思路。与传统的四阶段交通规划模型相结合,将多车种用户平衡问题作为下层模型,考虑建设费用、污染物排放和能源消耗的约束,建立了使广义交通费用最小化的城市道路网络双层优化模型,分析了关键参数,并应用遗传算法和模拟退火混合算法进行了求解。实例研究表明,该模型既能满足交通需求,又能满足交通系统的环境保护目标。     

星载微波辐射计遥感大气温度廓线的数值模拟

为了充分了解微波被动遥感大气温度廓线的能力,为星载微波辐射计研制及今后的资料解释提供必要的技术基础,开展了采用50～60 GHz氧气吸收带内的7个通道反演大气温度廓线的数值模拟研究.利用微波辐射传输模型模拟了微波辐射计各通道亮度温度,在此基础上建立了大气温度廓线的统计反演方案.统计反演的数值试验表明,50～60 GHz微波通道对大气温度廓线有一定的遥感反演能力.     

气象卫星遥感陆表温度产品在公路路面温度监测中的应用

 使用FY-2G和Himawari-8卫星反演陆表温度产品,以天津境内津蓟高速和山西境内京昆高速有交通站观测的路段为试验对象,开展了卫星反演陆表温度产品在公路路面温度监测中的适用性及应用方法研究。卫星遥感陆表温度能够较好地反映出公路路面温度的日变化特征和逐日变化趋势,两者之间具有较好的相关性。使用线性回归方法,建立了卫星陆表温度的订正模型,并对实时卫星陆表温度产品进行滚动订正,大大降低了卫星反演陆表温度与实际路面温度之间的偏差。夏季时段平均绝对偏差由订正前的6.98℃降低至2.57℃,冬季时段由订正前的3.84℃降低至1.62℃。该方法在2017年5月18日京津冀周边地区一次高温过程路面温度的监测分析中具有较好的应用效果。     

区域道路交通系统环境影响预测与综合分析方法

为了系统识别并综合评估区域道路系统的环境影响,建立道路交通系统对区域产业布局的间接影响评估模型。该模型归纳道路直接环境影响识别、预测和评估方法;以工业区位论为基础,采用多智能体系统与土地利用/土地覆盖变化研究方法。对大连地区的案例研究结果表明:直接影响预测方法能够方便快速地估算道路系统直接的资源消耗和污染排放;间接影响评估方法能够预测道路网络形成后,区域所有可能的工业布局情况,并大致估算每种布局的排污格局和环境影响。     

关林子隧道下穿既有道路爆破振动影响

在下穿既有道路的新建隧道爆破施工中,爆破振动极易引起上部路面结构的损伤和破坏.以宝汉高速新建下穿316国道的关林子隧道为例,采用有限元法模拟路面关键点峰值振速、路面应力以及路面位移,并结合现场爆破振动与振速监测结果,对比分析爆破振动对既有道路的影响.主要研究结论如下:10个关键点爆破峰值振速均发生在掏槽眼爆破时,既有道路的应力以及路面位移均较小,不足以引起既有道路的破坏;根据数值模拟和现场测试结果,下穿段地表质点振速的合速度峰值不超过0.035 m/s时可保证既有道路安全.     

搅拌机参数优化的试验

提出了搅拌机搅拌过程的优化目标,得到了搅拌过程优化的目标函数。在此基础上,对立轴式强制搅拌机进行了试验和优化,提出通过增加物料径向运动来消除搅拌低效区的方案;重点对双卧轴搅拌机进行多参数的优化,得到了搅拌臂排列及其相位、叶片安装角、拌筒长宽比和搅拌线速度等参数比较合理的取值范围。试验结果表明,经过参数优化的搅拌机,不但提高了混凝土搅拌质量,而且对原结构的改动不大,简单易行,便于工程推广应用。     

长大公路隧道火灾温度场分布试验研究

为了掌握长大公路隧道内的火灾行为,提升秦岭特长公路隧道的火灾安全性,进行了火灾时隧道内温度场的纵向、横向分布规律及温度场扩散范围的大比例(1:6)火灾模型试验.模型隧道内径为1.8 m,长100 m.隧道内的风速在10 m/s范围内.试验中设定了3个火灾规模用以模拟实际的隧道火灾场景.试验中隧道内烟流温度通过CAN数据采集系统自动记录.试验结果表明,横向温度分布呈现拱顶最高,拱腰、边墙次之,底部最低的规律.对纵向温度分布而言,火区温度最高,随着远离火区温度逐渐降低.火灾规模及通风速度对温度分布及温度扩散范围具有明显的影响.随着火灾规模的增大,隧道内各点烟流温度及影响范围均增大.而随着通风速度的增大,温度扩散范围增大,火区最高温度降低,隧道内温度分布趋于均匀.此外,根据试验成果对结构防火措施、设备布置方案、火灾时通风风速的设定以及行车距离的限制等给出了合理的建议.     

沥青混合料断裂-微波自愈合影响因素分析

为分析沥青混合料断裂-微波自愈合性能的影响因素,分别对沥青材料和集料进行微波加热试验,采用70#基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青,制备AC-13型半圆试件,通过半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂-愈合-断裂试验,以愈合前和愈合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数(H),分析了沥青混合料微波加热行为以及损伤程度、微波强度、加热时间对自愈合性能的影响。结果表明:微波主要作用于矿质集料,并通过集料颗粒升温传热实现混合料整体升温;微波强度对沥青混合料自愈合性能的影响最为显著,其次是加热时间,随微波强度、加热时间的增长,混合料自愈合能力增强;损伤程度对自愈合性能有不利影响,但影响程度较弱。     

非线性空气悬架模型的理论研究及实车试验

文章在对汽车悬架系统进行分析和建模时考虑了空气弹簧的非线性特性,运用Matlab/Simulink软件对所建方程进行求解和仿真,并通过实车道路试验对所建模型进行验证。仿真结果与试验结果相符合,真实反应了汽车空气悬架系统的振动响应情况,从而证明了所建非线性空气悬架模型的正确性。