关于欧拉方程和伯努利方程适用条件的探讨

从动量守恒和能量守恒出发,详细地阐述了欧拉方程和伯努利方程的推导过程。从两个方程的推导过程可以清楚地看到,欧拉方程适用的充要条件是黏性偏应力张量的散度为零,流体黏度为零只是欧拉方程成立的充分条件而非必要条件。伯努利方程除了需要适用欧拉方程外,还需要满足流体正压、质量力有势、流动定常的条件,如果需要保持系统的总能量守恒,则正压流体条件需改为等熵流动条件。

考虑压力均匀性的供水管网独立计量区域(DMA)分区优化研究

独立计量区域(district meteredareas,DMAs)是实现城市供水管网压力管理与漏损控制的重要手段。现有的DMA分区算法无法在分区时保障分区内部的压力均衡。为解决这一问题,本文提出一种基于迭代求解DMA分区方法,在保证分区均匀性的同时,实现分区内部压力均衡。该方法提出融合节点压力分布的节点相似矩阵,建立分区合理性评价指标,用于确定独立计量区域划分方案;在隔离阶段采用改进的多目标遗传算法,对边界管段开展隔离阀与流量计的优化布置;最后通过对上述2个过程进行循环迭代,确保最终分区方案的压力均衡。通过对实例管网的分区研究,验证改进方法的有效性和可行性。

基于特殊幂级数的双曲完备极小曲面研究

在双曲完备极小曲面及Hadamard缺项幂级数的研究背景下,以Brito构造ℝ3中位于两个平行平面间完备极小曲面族的方法为基础,利用Holder不等式、Cauchy-Schwarz不等式对拆分成多项的|Ck|进行放缩,比较不同不等式的放缩效果,使得|Ck|尽可能小,从而使得h(z)适用条件扩大,且找到在某个范围条件下的双曲完备极小曲面族,丰富相关实例。

具有Hadamard缺项幂级数的双曲完备极小曲面

对具有Hadamard间隙的某缺项幂级数增加或减弱适当的条件,利用Brito构造R3中位于两个平行平面间完备极小曲面族的方法,将和式拆分为三项估计项,利用Cauchy-Schwarz不等式对估计项进行放缩,修正并进一步精确范围以继续构造极小曲面,给出实例。在此基础上利用Weierstrass表示对寻找R3中一个完备极小曲面的Gauss映射。

天然气-中温太阳能互补的新型低碳分布式供能系统

基于化学链循环的天然气-太阳能互补转化具有低碳、储能及高效等特点。目前甲烷化学链循环典型还原温度为800℃。在450℃中温条件下,现有技术的甲烷转化率均较低,导致热化学蓄能效率和分布式能源系统能效较低。基于产物分离促进反应平衡移动原理,提出将甲烷重整制氢与化学链循环结合的蓄能方法,氢气被载氧体消耗使氢气分压降低,促进甲烷重整反应正向进行,进而提升甲烷转化率。对比了甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法和传统甲烷直接与载氧体发生化学链反应蓄能方法的甲烷转化率。结果表明,450℃下通过多级循环实现甲烷近完全转化。基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法,建立了多能互补分布式供能系统模型,太阳能甲烷热化学源头蓄能将低品位太阳能提升为高品位燃料化学能,实现了源头蓄能与脱碳。储存太阳能的固体燃料氧化产生高温热能,通过透平做功发电,然后通过余热回收装置实现吸收式制冷和供热,从而实现太阳能和化石燃料的高效互补利用。对系统在典型工况下的热力学性能进行分析,结果表明基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法的分布式供能系统太阳能净发电效率达24.90%,系统燃料节省率达43.24%,在节能减排方面具有显著优势。

太阳能甲烷重整制氢研究进展

氢能是零碳、高密度的能量载体,目前主要来自天然气、煤炭等化石能源。随着“双碳”战略的深入推进和能源低碳转型的加速,可持续氢能的重要性日益凸显,但现有主要制氢技术与能源重大需求之间的错位也日益突出。单一太阳能制氢受到成本、技术成熟度、基础设施等多方面因素制约,短期内尚无法大规模替代化石能源制氢。基于甲烷重整反应的强吸热特性,太阳能驱动的甲烷重整可吸收最高相当于甲烷高位热值23%的太阳热能,并以化学能的形式实现太阳能储存和利用,达到同时提升氢能中太阳能占比与降低制氢碳排放的有益效果。因此,太阳能驱动天然气重整制氢技术有望在近中期发挥重要作用。传统甲烷重整与太阳能聚光集热技术的简单结合,仍需800~1000℃的反应温度与1000以上的高聚光比,不仅导致高辐射热损失和对流热损失,而且难以解决传统重整制氢系统复杂、碳排放高等关键技术挑战。在Le Chatelier原理基础上,通过产物吸收强化降低重整反应温度,有望突破与太阳能聚光技术结合的瓶颈。进一步,通过突破甲烷转化源头制氢与脱碳的协同,有望解决传统重整制氢的高温、高能耗、高碳排放挑战。从热力学和动力学双视角综述了太阳能甲烷重整制氢与脱碳的研究进展,并从聚光集热技术、重整反应器和制氢系统三方面分析阐述了当前太阳能甲烷重整制氢技术的发展趋势。具体分析了反应温度高、聚光不可逆损失大、能耗高等问题的原因,并从反应流程设计角度重点关注可同时降低温度、提高产物选择性、促进碳氢组分协同转化的新原理、新方法。其中,通过吸附剂、膜分离等方式分离单一产物可将反应温度降至500~600℃;通过交替分离2种或以上目标产物,可将反应温度进一步降低至400℃或以下,在槽式聚光、等温、常压条件下实现甲烷向H_(2)与CO_(2)的近100%转化与近100%产物选择性,同时实现反应温度、制氢脱碳能耗的大幅下降以及制氢装置的大幅简化和高度集成。在大力发展可再生能源、促进能源低碳转型的新形势下,甲烷重整作为一种传统制氢技术,通过热力学思路、流程设计与制氢方法的创新,有望实现与太阳能光热技术的深入结合,并为近中期可持续氢能技术的突破开辟更加广阔的未来。

黑潮-亲潮交汇区涡旋演变调控作用下的叶绿素三维特征

黑潮-亲潮交汇区普遍存在的涡旋运动,可通过物质输运和再分配调控叶绿素浓度的时空演变,进而影响该海域的海洋生态环境。基于卫星高度计资料和叶绿素再分析数据,利用流矢量、归一化复合分析等方法,构建不同类型涡旋的各个演变阶段、不同水平尺度范围内,对应的叶绿素浓度三维结构,分析探讨黑潮-亲潮交汇区涡旋运动对叶绿素浓度时空演变的调控作用。结果表明,冷涡区(300 m以浅,3倍半径范围)的叶绿素浓度高值区,自下而上,逐渐扩展至涡心西北方向,且随着深度的增加,叶绿素浓度先增后减。随着气旋涡的演变,各水层叶绿素浓度高值由外向内,逐渐向涡心扩展,而平均半径内的叶绿素浓度输运总量在其稳定期达到最高。暖涡影响范围内的叶绿素浓度总体比冷涡区稍高,其垂向大致呈递减趋势,由上而下,叶绿素浓度低值大致由涡心东南向西北扩展,且随着反气旋涡的演变,叶绿素浓度高值逐渐向涡旋边缘聚集。

基于负压波的管道泄漏检测与定位系统评价

以大量仿真数据和实际应用为基础,对长输管道泄漏监测系统的主要性能指标进行了深入探讨,并就基于负压波泄漏检测的灵敏度、泄漏点定位的精度、系统抗工况扰动的能力和系统的响应时间等指标进行了深入分析。指出了主要性能指标的影响因素,并从应用的角度对性能指标进行了定义。

人体胸廓骨骼三维有限元模型的构建及生物力学分析

目的建立完整的人体胸廓骨骼三维有限元模型,并探索力作用变化趋势。方法对尸体胸部进行多层螺旋CT(multislice computed tomography,MSCT)扫描,使用有限元建模软件根据CT图像数据对胸廓骨性结构进行三维重建并生成有限元模型,模拟胸廓右季肋部遭受速度为4、6与8m/s的钝性物体正面击打,分析胸廓受击打后的应力、应变分布情况。结果成功构建解剖学高仿真度的人体胸廓有限元模型,模型体网格平均质量>0.7。生物力学分析结果显示胸廓受击打后发生局部弯曲及整体变形,应力与应变产生于初始打击部位肋骨,后沿肋骨向两侧传播,并于肋骨后侧及近胸骨处集中,6m/s与8m/s的打击速度可造成打击部位肋骨应变值超出相应强度极限,发生骨折。结论应用有限元建模分析软件能够建立符合真实情况的高质量的人体胸廓三维有限元模型,且模型可用于分析外力作用下胸廓骨性结构的应变趋势,为胸部损伤的致伤方式推断提供了新的途径和方法。

有限元方法在法医学颅脑损伤分析中的应用

有限元方法(finite element method,FEM)是一种与现代计算机技术相联系的计算应力分析方法,已逐渐被应用于生物力学领域仿真人体结构力学功能研究,尤其是在颅脑损伤研究中最为广泛和深入。本文综述了现有头部有限元模型的特点、材料属性的赋值以及颅脑损伤有限元模型在钝力击打、高坠、交通事故等鉴定中的应用情况,探讨FEM建模在法医学颅脑损伤预测中的优劣势及其应用价值。

埋地管线均匀腐蚀失效力学模型及随机分析

针对埋地管线在外部荷载和腐蚀联合作用下导致的失效问题,综合考虑埋地管线纵向和环向受力特性、腐蚀规律,建立失效预测模型,在此基础上运用一次二阶矩法(FOSM)对模型和参数的不确定性进行随机模拟,并对影响管道失效的主要参数如内压、残余应力、腐蚀参数等进行敏感性分析.结果表明:一次二阶矩(FOSM)与蒙特卡罗法(MC)计算结果基本符合,采用FOSM计算埋地管线的腐蚀失效概率是可行的;内压和残余应力的均值、变异系数越大,管道失效概率越大;残余应力随着腐蚀的发展逐步释放,在管道使用后期对失效的影响减小;管道失效概率在使用10～20a内增长迅速,之后由于腐蚀的自我抑制作用增长缓慢.内压、残余应力、壁厚、屈服强度和腐蚀是影响管道失效的5个重要因素,其中腐蚀尤为重要,减缓腐蚀速度的管道防腐技术可以有效减少管道的失效概率,延长管道使用寿命.

HDPE供水管漏损对外管壁的冲蚀影响研究

管道漏损是供水管网面临的一个重要问题,而管道漏损导致的管-土-水相互作用,会进一步加剧管材性能的劣化。为研究冲蚀对管道外壁的影响,本文开展了恒定压力冲蚀实验研究,揭示管道从微小的漏损发展至水流击穿土层产生爆管的整个过程,并记录漏损口、砂床表面的特征形貌以及漏损量的变化。同时利用数值模拟手段模拟了流场分布,以解释外管壁的冲蚀过程机理。研究结果表明,流化砂土对外管壁的冲蚀作用较为明显,能使漏孔外管壁凹陷变形,能够在较短时间内蚀穿管壁,扩大漏孔。

11“一码管地”赋能智治——郑州市推动土地要素保障数字化转型工作纪实

“通过实施‘一码管地’,构建了自然资源全业务、全流程、全生命周期管理新机制,实现‘规、批、征、供、用、验、登、管’全流程管理,大大推动了土地要素保障数字化转型。”说起在全市开展的智慧自然资源攻坚行动,郑州市自然资源和规划局科技信息处相关负责人表示。2023年以来,郑州市自然资源和规划局在全市开展全流程“一码管地”机制创新实践活动.

考虑腐蚀的埋地灰口铸铁管失效预测及可靠度分析

针对早期埋设的灰口铸铁管存在的破损频繁、漏失严重等影响输配水安全问题,通过管土相互作用模型得到管道应力,应用腐蚀模型预测管道腐蚀深度,进而评估管道的剩余强度,结合失效准则得到管道失效预测模型,并运用蒙特卡罗方法对管道可靠度进行分析.计算模型充分考虑了管道腐蚀、各种外部荷载以及参数的不确定性对管道失效的影响.计算结果表明,在通常荷载作用下仅考虑管道受力,管道不会失效,腐蚀是导致管道失效的重要因素;管道安全因子的概率密度分布曲线呈对数正态分布;当使用时间为20～50a时管道失效风险较大,在使用时间超过80a之后,管道失效风险变小且呈现出略有下降的趋势;由于渗漏或不均匀沉降引起的管道基础局部流失在腐蚀深度超过一定值时对管道失效概率的影响较大.

联合模糊和随机不确定性的结构可靠性分析

针对模糊参数和随机参数同时存在的情况,运用蒙特卡罗随机模拟产生随机样本,结合模糊可能性分布,通过使用进化策略的α-截集优化方法,进行模糊分析,从而获得模糊结果的集合.通过证据理论对模糊结果集合进行后处理,获得边界概率累积分布.另外通过对参数进行模糊可能性分布和随机分布的相互转换,进行只有单类参数的模糊分析和随机分析,并与联合考虑模糊和随机参数方法相比较,结果表明,该方法能够同时考虑参数的随机性和模糊性,在参数到结果的不确定性传递过程中人工误差较少,并能够给出更合理的结果.

脑桥小脑角处脑膜内皮型脑膜瘤致猝死1例

1案例1.1简要案情吴某,男,7岁,某日下午于玩耍时突然昏倒,后送卫生院抢救无效死亡。该男童既往曾因＂面瘫＂症状至医院就诊,行药物及针灸治疗效果不佳。1.2尸体检验尸表检查：全身体表未见明显损伤。

埋地灰口铸铁管失效预测模型及影响参数分析

针对研究解决早期埋设的灰口铸铁管存在的破损频繁、漏失严重等影响输配水安全问题,运用管土相互作用受力模型得到管道应力,结合灰口铸铁管的腐蚀模型、剩余强度评价方法和失效准则,得到管道失效预测模型,最终利用蒙特卡罗方法计算管道可靠度,并进行影响参数分析.计算结果表明:大直径管道失效主要由环向应力控制,而小直径管道失效多为纵向应力控制;由于渗漏或不均匀沉降引起的管道基础局部流失在腐蚀深度超过一定深度时对失效概率的影响较大;腐蚀模型参数、未支撑长度、剩余强度参数对安全因子分布具有重要影响.腐蚀是影响灰口铸铁管失效的重要因素,意在减缓腐蚀速度的管道防腐技术可以有效减少管道的失效频率,延长管道使用寿命.

窒息死大鼠肌肉傅里叶变换红外光谱变化与死亡时间的关系

目的应用傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FTIR)光谱技术分析大鼠死后心肌及骨骼肌随死亡时间推移的化学降解过程,为死亡时间推断提供新的途径与方法。方法大鼠机械性窒息处死后,在不同死亡时间点提取左心室心肌及骨骼肌,用FTIR光谱仪测定不同化学基团的变化,计算不同吸收峰吸光度(A)的比值,将吸光度比值(x)和死亡时间(y)进行曲线拟合建立6种数学模型。结果大鼠肌肉组织FTIR光谱的主要吸收峰随着死亡时间延长表现为增强、下降和稳定3种变化方式。三次方曲线有最佳的拟合相关系数,骨骼肌A1 080/A1 396相关系数最高(r=0.832),推断PMI更准确。结论应用FTIR光谱技术检测死后心肌和骨骼肌组织的光谱学改变在法医病理学死亡时间推断中具有一定的应用价值。

基于MSCT和Mimics软件构建人体颅骨三维有限元模型

目的建立人体颅骨的有限元三维模型,探索人体颅骨有限元模型在生物力学分析中的价值。方法用MSCT对尸体头部扫描后,使用Mimics建模软件对CT二维图像进行三维重建,并对原始三维颅骨模型优化,然后对模型进行面网格和体网格划分,利用ANSYS有限元分析软件验证颅骨被物体打击和颅骨撞击地面的不同应力变化。结果原始三维颅骨模型显示出大量细小低质量三角片,且与实体结构有较高的相似性,优化后的有限元三维颅骨模型显示出高质量面网格和体网格,三角片数量较少。该四面体网格化颅骨3D模型可以有效显示颅骨局部受力和整体受力的变化结果。结论利用MSCT结合Mimics软件可以有效建立人体颅骨的三维有限元模型,并为研究颅骨不同受力后的应力变化提供了条件。

窒息死大鼠肝脾傅里叶变换红外光谱变化与死亡时间的关系

目的应用傅里叶变换红外（Fourier transform ininfrared，FTIR）光谱技术观察窒息死大鼠肝、脾组织的光谱变化规律，寻找推断死亡时间的新方法。方法将大鼠机械性窒息处死后．尸体保存于（20±2）℃的环境下，提取死后15d内各时间点肝、脾组织样本，进行红外光谱测量，运用统计软件推导大鼠死后肝、脾组织不同区域的吸收峰吸光度（A）比值（x）对死亡时间（y）拟合的数学模型。结果吸光度比值随大鼠死亡时间的延长呈上升、下降及保持稳定3个趋势。最佳拟合曲线为三次方曲线，肝较脾的拟合相关系数高．其中肝A1541/A1396的相关系数最高（r=0．966）。大多数吸光度比值从死后6～7d开始呈平台期。结论FTIR光谱技术作为推断死亡时间的新方法，在推断7d以内的死亡时间具有一定的应用价值。