附水复杂圆柱壳的声振分析及实验对比

提出了一种求解内部复杂结构的水下圆柱壳声振特性的计算方法,计算了含内部结构的加筋圆柱壳附水壳体的低频段振动响应及全频段声辐射特性,低频段采用有限元(FE)法,中、高频段采用统计能量分析(SEA)法,实验验证了有限元-统计能量分析(FE-SEA)方法的准确性。结果表明:低频段振动响应和全频段声辐射计算结果与实验结果吻合良好,FE和SEA方法分别在1~1000 Hz和1~10 kHz范围内可获得较准确的结果,说明FE-SEA方法求解含内部结构的圆柱壳的声振特性是可行的,但需要确定不同频段的计算方式。由于网格质量的限制,FE方法对中、高频的计算不具有优势,SEA方法关注结构平均功率流,无法获得具体位置振动响应。

基于TRNSYS的太阳能-热水源热泵复合供暖系统运行优化

针对太阳能供暖技术与热泵供暖技术的不足,提出了一种太阳能-热水源热泵复合供暖系统,并以西藏日喀则地区某项目为研究对象,利用TRNSYS仿真模拟软件建立太阳能-热水源热泵复合供暖系统模型,模拟分析该供暖系统的运行特性,并对系统的经济性进行了分析,然后利用Hooke-Jeeves优化算法对供暖系统关键参数进行优化。结果表明:西藏地区太阳能-热水源热泵复合供暖系统能够高效稳定运行,实现了对太阳能由高温到低温的梯级利用,供暖季系统季节能效比可达4.43;相比于电锅炉供暖,复合供暖系统具有更高的经济性,静态回收期为5.3年;优化后系统能耗减少,供暖季系统季节能效比提高了7.9%。

油滴与高温固体壁面碰撞的流动与传热及飞溅特性

考虑油滴(油膜)/固体壁面接触角动态变化和油液热力学特征参数受温度影响,基于流体体积法建立了油滴与高温固体壁面碰撞的三维流动与传热数值计算模型,通过试验验证了数值计算模型的正确性。基于数值计算模型,分析了油滴碰撞高温固体壁面后的流动与传热及飞溅特性,以试验和数值计算结果为基础,建立了描述油膜铺展/飞溅临界判据。结果表明:油滴碰撞高温固体壁面后的状态与碰撞条件有关,破碎、飞溅有利于油膜的铺展流动;二次油滴是油膜边缘破碎产生的油带断裂而成,大直径二次油滴分裂为小直径油滴;随油膜铺展进程,壁面平均热流密度增大,而油膜的径向热流密度则逐渐减小;增大碰撞速度、油滴直径和润滑油温度,有利于油膜的破碎与飞溅,二次油滴数量和下飞溅角均随之增大。

石蜡/膨胀石墨复合定形相变材料的制备及季节适应性研究

以石蜡与白油混合制成的复合相变石蜡作为相变主体材料,以不同质量分数的膨胀石墨作载体材料,应用熔融共混方法,制备出5种不同比例的复合定形相变材料,对其进行吸附性能、热物性能测试,确定了复合定形相变材料的最优配比,并采用数值模拟方法研究该复合定形相变材料在冬、夏两季的适应性。结果表明:复合定形相变材料的最优配比为:膨胀石墨的质量分数为7%,复合相变石蜡的质量分数为93%,复合相变石蜡中52#切片石蜡与3#白油质量比为55∶45;该配比复合定形相变材料的相变温度为27.5℃,相变潜热为83.56 J/g,质量损失率为2.12%,导热系数为0.5316 W·m^(-1)·K^(-1);作为建筑外墙材料时,该复合定形相变材料能够平缓峰谷热流、减小温度波动,且在夏季的适应性强于冬季。研制的石蜡/膨胀石墨复合定形相变材料有望作为建筑调温相变材料在夏热冬冷地区应用。

基于灰度自适应增强的DKDP晶体损伤检测

在磷酸二氢钾(KDP)及磷酸二氘钾(DKDP)晶体损伤研究中需要对图像中损伤点进行统计,为了解决损伤图像中弱小损伤点的低对比度导致统计不准确的问题,提出一种基于局部直方图灰度自适应增强的损伤点检测方法。首先利用图像差分去除高频背景,然后根据图像中每个像素邻域的灰度与方差和整幅图像的灰度与方差之间的差异性,筛选出待增强像素,并通过邻域最大灰度值与全局最大灰度值得出灰度调节系数,对图像进行自适应增强,最后对增强后的图像进行阈值分割及目标分离。实验结果表明该增强算法可以使弱小损伤点的信噪比得到提升,更利于检测出图像中的弱小损伤点,提高DKDP晶体损伤研究中损伤点统计的准确性。

基于毫米波雷达的高速路口车辆检测系统

针对实时掌握高速公路路口基本情况的智能化交通管理需要,提出适合检测复杂环境的毫米波雷达车辆检测系统。在电子不停车收费系统道路一侧布置雷达检测系统,对雷达采样信号多次提取处理,实现车辆判别并检测车速。介绍了毫米波雷达车辆检测系统组成、工作流程和应用领域,重点分析了毫米波雷达检测器区分人、车和车辆速度检测的原理及算法流程。根据应用场景布置雷达检测系统进行实际车速及行车方向的判定实验,系统运行平稳、抗干扰能力强、检测精度高,具有较高的实际场景应用价值。

二氧化硅填料对环氧Vitrimer动态性能的影响

将SiO_(2)颗粒引入动态环氧类玻璃高分子(Vitrimer)网络中,制备了具有可控动态性能的环氧Vitrimer。结果表明:填料含量的增加对环氧Vitrimer的基础性能负面影响小,但环氧Vitrimer的特征弛豫时间(τ)、活化能(Ea)、Arrhenius指前因子(τ0)和拓扑冻结转变温度(Tv)等典型动力学参数都可以很容易地通过填料的含量来调整。SiO_(2)的引入使环氧Vitrimer性能可控,能够按需实现材料的再加工成型。

SPS烧结(Mg,Zn)Al_(2)O_(4)透明陶瓷的微观结构及性能

尖晶石透明陶瓷是一种应用广泛的透明材料。通过放电等离子烧结技术制备了(Mg_(1-x)Zn_(x))Al_(2)O_(4)透明陶瓷,研究了Zn^(2+)含量对其微观结构、致密化、透光率及硬度的影响。在(Mg_(1-x)Zn_(x))Al_(2)O_(4)透明陶瓷中,随着Zn^(2+)含量的增加,陶瓷的致密度变化并不明显,在x=0.8时致密度约为99.31%;Zn^(2+)对陶瓷的光学透过率有显著的提升作用,在x=0.8时,陶瓷在620~6220 nm波长范围内透过率均优于80%,且陶瓷的红外起始衰减波长发生红移;(Mg,Zn)Al_(2)O_(4)透明陶瓷的硬度整体优于MgAl_(2)O_(4),在x=0.8时,硬度达到(13.53±0.24)GPa,比MgAl_(2)O_(4)提高了约9%;(Mg,Zn)Al_(2)O_(4)透明陶瓷的断裂韧性随Zn^(2+)离子的增加逐渐降低。Zn^(2+)离子的加入能提高MgAl_(2)O_(4)尖晶石透明陶瓷透过率与硬度。

ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2) 玻璃对ZnO线性电阻陶瓷结构及电学性能的影响

ZnO线性电阻陶瓷是具有较小的阻温系数和非线性系数且耐受能量较大的新型电气元件。以ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)(ZBS)玻璃为烧结助剂,采用固相烧结法制得ZnO线性电阻陶瓷,研究了ZBS掺量对ZnO线性电阻陶瓷体系烧结温度、物相组成、微观结构以及电学性能的影响。结果表明:当ZBS玻璃掺杂质量分数为0.5%、烧结温度为1150℃时,ZnO线性电阻陶瓷具有最佳的综合性能,其体积密度为5.070 g/cm^(3),相对密度为95.85%,电阻率为1406.6Ω·cm,非线性系数为1.06,电阻温度系数为3.88×10^(-4)℃^(-1)。ZBS玻璃掺杂烧结工艺实现了ZnO线性电阻在1150℃的低温烧结。

多壁碳纳米管杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物载体的制备及性能

苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SDB)为载体的Pt/SDB疏水催化剂是氢-水液相催化交换(LPCE)技术的重要材料。针对SDB载体疏水性不强和强度低等问题,通过KH570,KH560和KH550硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs),再杂化改性SDB载体。结果表明:杂化改性的SDB载体的水接触角提高了20°以上,抗压强度为基础SDB载体的1.6~3.8倍,热重分析的初始热分解温度提高了4.6~15.8℃。KH570处理的MWCNTs含有双键,可实现与苯乙烯、二乙烯基苯的三元共聚且掺杂均匀,杂化改性SDB载体效果最佳。

CNC/GENR自修复复合材料的制备

为获得兼顾力学性能和自修复性能的弹性体复合材料,将不同质量分数纤维素纳米晶(CNC)分别添加到甘氨酸改性的环氧化天然橡胶(GENR)基体中,制备了一系列基于CNC表面羟基和GENR分子链上羟基、羧基之间界面氢键作用的CNC/GENR复合材料,利用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机等对CNC/GENR复合材料的界面氢键作用、机械强度、自修复性能进行了表征和分析。结果表明:CNC的引入显著提高了环氧化天然橡胶的机械性能,当添加质量分数为10%时,复合材料具备优异的力学性能和自修复性能,拉伸强度为4.4 MPa、断裂伸长率为1500%、自修复效率为90%,与未添加CNC样品相比分别增加了2倍、0.93倍和1.43倍。CNC/GENR复合材料实现了同时提高复合材料机械性能和自修复性能的目标。

污泥干燥特性实测及预测模型研究

污泥脱水干化是污泥资源化利用的重要环节,目前缺乏通识性的污泥干燥模型。实验分析了干燥温度、相对湿度、污泥厚度、干燥时间等因素对污泥干燥过程的影响,比较了常用的5种薄层干燥模型对污泥干燥过程的拟合效果,建立了一种BP神经网络污泥干燥预测模型,并与传统的拟合效果较优的Midilli模型进行了预测精度比较。结果表明:当污泥低温干燥时,温度、相对湿度对污泥干燥有显著影响,相对湿度越高、温度越低,污泥干燥速率越慢;Midilli模型决定系数高、卡方系数和均方根误差均较小,是5种常用薄层干燥模型中拟合效果最好的模型,其与实验结果误差在15%以内;BP神经网络污泥干燥预测模型能很好预测污泥的干燥过程,预测结果与实验测试结果误差在5%以内,具有比Midilli模型更高的预测精度。BP神经网络污泥干燥预测模型为污泥干燥过程模拟提供了一种新的方法。

基于深度学习的多视图火焰面三维重建

针对火焰面三维重建时存在背景噪点的问题,提出了一种基于MVSNet多视图三维重构网络的IM-MVSNet网络用于重构层流火焰的火焰面。该网络通过对输入采样图像的参考帧以及邻域帧进行图像分割,去除采样时的背景噪声,得到高质量分割图像,然后将多视图图像进行三维重建,构建层流火焰面三维点云,进而得到重构的层流火焰面。通过不同重构模型火焰面重构效果对比,本文提出的三维重构网络能够有效减少重构火焰面的点云噪点,提高火焰面重构精度,为燃烧研究提供了一种新的方法。

SiO_(2)@TiO_(2)催化剂载体在甲醇重整制氢中的应用研究

氢能是重要的可再生清洁能源,催化剂载体是影响甲醇重整制氢效率的关键因素。以SiO_(2)@TiO_(2)粉体为原料制备了新型催化剂载体,通过浸渍法吸附锌、镍、铈等金属离子合成催化剂,研究了载体的物理性能、吸附性能及其对催化剂催化性能的影响。结果表明:SiO_(2)@TiO_(2)载体具有较高的热稳定性和抗压强度,且孔径主要分布在5 nm附近,比表面积为138.930 m^(2)·g^(-1);该载体对锌、镍、铈等活性金属具有良好的吸附性能,浸渍温度为80℃、浸渍时间为50 min时吸附效果最好;通过对比Al_(2)O_(3)载体和SiO_(2)@TiO_(2)载体对催化剂催化性能的影响,发现新型SiO_(2)@TiO_(2)载体在高温条件下具有更高氢气选择性。该研究可为开发新型甲醇重整制氢催化剂提供参考。

橡胶粉-水泥砂浆柔性人造粗骨料的制备及性能

为提高混凝土材料的减震吸能性能,将废旧轮胎橡胶粉掺入到水泥砂浆中制备兼具承载和吸能作用的柔性人造粗骨料,通过骨料密度、吸水率、压碎指标、单颗强度、自由落体回弹及混凝土单轴压缩等测试,研究了橡胶粉掺量、粒径对人造粗骨料基础性能、力学与能量耗散性能的影响。结果表明:橡胶粉-水泥砂浆柔性人造粗骨料的各项基础性能良好,且具有良好的抗压强度,能够显著改善混凝土的能量耗散性能。在橡胶粉粒径250~380μm、掺量体积分数20%条件下,柔性人造粗骨料比天然骨料的能量耗散率提升了21.1个百分点,在保证混凝土抗压强度的情况下,含柔性人造粗骨料混凝土较天然骨料混凝土耗散能量提高了1.294 MJ·m^(-3)。研究制备的柔性人造粗骨料能够显著改善混凝土的能量耗散性能,为有高自减震性能要求的工程提供了新材料,同时可实现废旧橡胶资源化利用。

PBO/PET复合材料的双原位法制备及其辐射防护性能

以对苯二甲酸、乙二醇和硼酸铅为原料,采用双原位法实现从液相单体直接制备出固体聚酯复合材料。将硼酸铅(PBO)加入乙二醇中加热搅拌,使硼酸铅/乙二醇(PBO/EG)分散液从乳白色悬浮液转变为清澈透明胶体,再将分散液与对苯二甲酸聚合,制备出含有百纳米级新生硼酸铅的聚酯(PBO/PET)复合材料,研究了不同PBO添加量对复合材料热性能、辐射屏蔽性能的影响,并探究了分散液的形成过程和复合材料的结构及物相。结果表明:硼酸铅在乙二醇中以硼酸酯形式存在,并表现出胶体属性;双原位制备过程中硼酸铅结构被乙二醇破坏,然后在聚酯聚合过程中重新生长出结构和形貌完全不同的硼酸铅;硼酸铅对聚酯分子链运动行为有显著影响,可提升结晶度、结晶温度和熔融温度,降低玻璃化转变温度;双原位制备聚酯复合材料表现出优异的中子和γ射线防护性能,当PBO填充质量分数为20%时,对105 keVγ射线衰减系数达到1.876 cm^(2)/g,0.025 eV中子吸收率达到55.5%。双原位法能简化聚酯复合材料的加工步骤,为硼酸盐填料在聚酯基体中的粒径调控和功能聚酯的无副产物绿色制备提供新的技术路径。

高吸水性树脂快速改善废弃泥浆流动性试验

高含水率、高流动性且低强度的工程废弃泥浆的有效利用是亟待解决的工程实际问题。利用高吸水性树脂材料对废弃泥浆进行处理,进行了废弃泥浆流动性试验,探究不同初始含水率、不同质量浓度吸水树脂下废弃泥浆流动性变化规律。结果表明:泥浆流动性随着泥浆初始含水率的增加而增加,试验范围内的泥浆初始含水率与流动值拟合曲线呈二次函数关系;在吸水树脂质量浓度为0~10 g/L范围内,泥浆流动性随着吸水树脂的质量浓度增加而降低,而在10 g/L后泥浆呈塑性固化状态;在10 min搅拌时间后,泥浆流动值变化处于较为稳定状态(流动值小于15 cm),具备可塑性,使得泥浆转运或再利用过程快速便捷。影响泥浆流动性的关键因素是泥浆初始含水率和吸水树脂的质量浓度,搅拌时间也存在一定影响。

阳离子-π交联吲哚基高强韧聚乙烯醇薄膜的制备与表征

针对传统聚乙烯醇材料存在的力学性能不足问题,以阳离子-π为驱动力构筑了分子链间动态交联网络。以3-异氰酸酯基-2-苯基吲哚为吲哚基载体制备了吲哚基聚乙烯醇线性聚合物(PVAI),通过添加适量的MgCl_(2)制备阳离子-π交联的吲哚基聚乙烯醇薄膜(PVAI-Mg),利用热重分析仪、差示扫描量热仪、电子万能试验机、红外光谱仪等对薄膜的结构和性能进行了表征。结果表明:当Mg^(2+)掺杂摩尔分数为吲哚基元的7.5%时,交联薄膜拉伸强度达50.97 MPa(聚乙烯醇薄膜为19.47 MPa),断裂伸长率为402.3%(聚乙烯醇薄膜为368.8%),表明Mg^(2+)与吲哚间的阳离子-π相互作用改善了薄膜的力学性能。

1,3,5-三(甲硝胺基)-2,4,6-三硝基苯的合成、单晶结构与性能

以1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基苯(化合物1,TCTNB)为原料,经甲胺化、硝化反应得到1,3,5-三(甲硝胺基)-2,4,6-三硝基苯(化合物3)。优化合成工艺获得了制备的最佳工艺条件,总产率达74.7%。采用傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪、差示扫描量热仪、热重分析仪和X射线单晶衍射仪等对化合物3及其中间产物进行了表征。单晶数据显示,化合物3晶体属于三斜晶系,P1空间群。采用Kissinger法、Rogers法和Arrhenius法计算化合物3的表观活化能Ea为157.81 kJ·mol^(-1),指前因子A为12.79×10^(16) min^(-1),分解速率常数k为2.91×10^(-11),热爆炸临界温度Tb为206.52℃。采用Kamlet-Jacobs半经验方程预测化合物3的爆速为7990 m·s^(-1),爆压为26.6 GPa。

基于数值模拟的大岩山崩塌-堰塞坝-溃决洪水灾害链演化过程分析

河道岸坡在地震和降雨作用下易发生崩滑,从而堵塞河道形成堰塞坝进而引发溃决洪水形成灾害链。为了清晰认识灾害链的演化过程及运动特征,以大岩山崩塌-堰塞坝-溃决洪水灾害链为研究对象,对其进行了全过程数值模拟。通过无人机航测获取了大岩山崩塌周围至下游10 km^(2)的地形数据,利用EDEM离散元数值模拟软件建立大岩山崩塌模型,反演崩塌堆积形成堰塞坝的过程;采用DB-IWHR模拟计算堰塞坝溃坝过程的流量过程线;以流量过程线作为洪水演进的上游边界条件,结合Flo-2D模拟溃决洪水的演进过程。模拟结果表明:大岩山崩塌堆积过程持续33 s,颗粒的最大崩落速度达到46.5 m/s,模拟结果的堆积范围与实际堆积范围吻合度较高;堰塞坝溃坝约1 h后流量达到最大值725 m^(3)/s;溃坝后洪水最大淹没深度为14.37 m,在溃口至下游1.5 km处的淹没深度几乎都在3 m以上,其下游淹没深度逐渐降低。河道岸坡崩滑形成灾害链的演化分析可为防灾减灾和应急救险提供理论依据。