三维变形管MVR蒸发器用于纤维素生产末端废水零排放项目

蒸发器的换热性能对机械蒸汽再压缩(MVR)系统投资及运行均有着重要影响。MVR蒸发器的管内传热与压降性能在基于三维变形管和直圆管的情况下存在明显差异。建立了考虑盐水浓度修正的三维变形管MVR蒸发器性能准则关联式,设计一套用于纤维素生产末端废水零排放项目的新型蒸发器。应用实践表明,相对于传统直圆管的MVR蒸发器,基于三维变形管的新型MVR蒸发器节材节能效果显著,其在节省29%换热面积的情形下仍能完全满足工程实际需要。在现场调研期间MVR系统处理每吨废水的压缩机耗电量在18.81~23.78 kW∙h之间,体现出新型蒸发器高能效的技术特性,极具应用推广价值。

三维变形管内降膜蒸发特性

为了提高降膜蒸发器的传热性能,将三维变形管用于MVR降膜蒸发器中,利用FLUENT软件探究了管内液膜的分布特点,分析了长、短轴比对三维变形管的传热性能的影响。结果表明:相比圆管,三维变形管内液膜的厚度会逐渐减小,流体速度场与温度场的协同性相对来说也更好;随着长、短轴比的增大,三维变形管内液膜的厚度会逐渐减小,液膜速度更为缓慢,而且进一步提高了速度场与温度场的协同性,还增强了液膜的扰动性,最终努塞尔数从0.249提高到0.276。将三维变形管应用于MVR蒸发器中,具有良好的换热效果,可节省换热材料。

三维变形管MVR蒸发器的强化传热数值研究

蒸发器的换热性能对MVR (mechanical vapor recompression)系统有着重要影响。利用FLUENT软件,以水为介质,在雷诺数13000 <Re <110000,研究了三维变形管的不同结构参数对管内传热与压降性能的影响,拟合出了计算准则关联式。模拟结果显示:由于受到离心力的作用,流体在三维变形管内产生了垂直于主流方向上的二次流,促进了边界层与主流区的径向混合,强化了传热;三维变形管的扭距S越小,长短轴比A/B值越大,强化传热效果越好,但同时压降也会增大;综合换热性能在13000 <Re <60000随着雷诺数Re的增大迅速减小,在60000 <Re <110000随雷诺数Re增大而逐渐趋于平稳,但仍然优于光滑直圆管,减小扭距S值比增大长短轴比A/B值更有利于提高管内综合强化传热性能。将三维变形管应用于MVR蒸发器中,节材效益显著。

三维变形管用于燃气轮机进气加热器上的传热特性研究

本文通过模拟燃机进气加热器实际运行的工况条件,将三维变形管用于燃机进气加热器,对管内传热性能进行研究,发现相对于圆管,三维变形管管内传热系数可提高31.6%。对采用三维变形管和H型翅片管的换热器进行了试验测试,结果表明,三维变形管换热器壳侧传热系数明显优于H型翅片管换热器,且空气流速越高,优势越明显,但同时压降也会增大;随着空气流速的变化,三维变形管换热器的综合换热性能优于H型翅片管换热器。

三维变形管管内积灰特性数值模拟研究

烟气中的高灰分、高黏度、高腐蚀性成分不可避免地造成换热器烟气侧换热面积灰结垢的问题,如何有效解决这些问题一直是烟气换热器研究的焦点之一。三维变形管内的螺旋流增强了管内流体的湍动程度从而实现强化传热,基于其内部灰尘受气流携带而处于湍动便不易沉积的特点,本文通过数值模拟的方法探讨了三维变形管几何参数、粒径、气体流速对灰尘颗粒沉积率的影响。结果表明,在给定的粒径范围内,烟气流速和三维变形管的几何参数对灰分沉积率有重大影响。随着螺距和烟气流速的增大,灰尘颗粒沉积率降低,然而灰尘颗粒沉积率随着长短轴比和平均粒径的增大而增加。

基于可变形三维图卷积的轻量级点云分类研究

现有深度学习方法在处理点云分类任务时,依赖于点的绝对坐标,存在模型复杂度较大的问题。对此,提出一种轻量级的点云分类网络DMGCN-3D。使用自适应空洞K近邻(KNN)算法构造图结构,尽可能捕捉局部更广泛空间的几何结构信息,并减少计算开支;构造可变形三维图卷积,引入可学习的点与点之间的方向向量来获取相对特性,在特征提取过程中保证点云的置换不变性与尺度不变性;构建多头自注意力模块,通过残差结构将分组变换注意力(GSA)与多层感知机(MLP)相结合,MLP有助于保持原始点云信息的完整性,GSA使得网络能够学习特征内部的自相关性,在提高特征表达能力的同时降低参数总量;使用空间变换网络结合MLP来学习点云特征;对所提取的特征进行融合以得到更综合的特征,将其用于点云分类。实验结果表明,DMGCN-3D在ModelNet10、ModelNet40、ScanObjectNN数据集上的总体精度分别达到96.5%、94.7%、81.9%,比DGCNN分别提高2.9、2.1、3.8个百分点,参数总量相比DGCNN、LDGCNN、3DGCN模型分别降低52.9%、23.9%、3.3%,且DMGCN-3D能够保持较高的鲁棒性。

基于COSI-Corr方法的黄土滑坡三维变形研究及其滑动后缘边界预测

黄土滑坡三维变形过程在对滑坡灾害的防控以及灾后抢险有一定的参考价值,本文将一种新的滑坡三维变形研究方法运用于黄土滑坡中,探究其可行性。通过无人机获取党川五号滑坡多期正射影像及点云数据,运用COSI-Corr方法计算滑前地表水平向位移、通过差分点云数据量化地表垂直方向变形量,最后将二者结合。研究结果表明,通过差分无人机点云数据获取滑坡垂向变形,并结合COSI-Corr得到滑坡水平位移可有效识别黄土滑坡三维变形过程;生成的三维变形图可直观展示滑坡X、Y、Z三个方向上的变形量,且根据变形量可以计算得到滑坡水平、竖直方向的运动速度,从而对滑坡的后缘边界进行预测。

2022年1月8日M_(S)6.9青海门源地震震前三维地壳变形与应变分配

2022年01月08日在祁连山断裂带中东段的青海门源县发生了M_(S)6.9强震,然而,迄今为止对于该地区的三维地壳变形特征和强震孕育背景鲜有研究.本文基于高精度的GPS和水准等大地测量资料,厘定了该区域主要活动断裂的滑动速率,并分析了此次地震之前的三维地壳变形特征和强震孕育背景.研究结果表明,(1)祁连山断裂带中东段地壳变形呈现出较强的左旋剪切和缩短变形,且地壳缩短主要以垂直隆升的形式实现;(2)托莱山断裂的走滑、缩短和垂直速率分别为2.5±0.3 mm·a^(-1)、1.3±0.4 mm·a^(-1)和1.2±0.6 mm·a^(-1),高于其北侧的民乐-大马营断裂的1.1±0.3 mm·a^(-1)、0.8±0.3 mm·a^(-1)和0.5±0.5 mm·a^(-1),冷龙岭断裂的走滑和缩短速率分别为3.1±0.7 mm·a^(-1)和3.0±0.6 mm·a^(-1),结合应变率场,表明该区域地壳变形满足连续-弥散变形模式;(3)此次门源地震震前剪应变和压性面应变明显积累,其中部分压性面应变被2016 M_(S)6.4地震所释放,而在托莱山和冷龙岭断裂以南地区垂直变形并不显著,震前应变持续增加.此外,GPS速度剖面揭示出托莱山断裂存在明显的震间闭锁,其闭锁深度为15.0±7.8 km,表明其具有发生强震的背景.

全站仪在隧洞三维变形监测中的应用研究

围岩变形监测可以为围岩与支护结构的稳定性监控提供良好保障,其中获得的支护参数还可以为后续的隧洞施工提供重要参考依据,同时有效衔接隧洞工程设计、施工环节。由于传统接触式量测方法早已不适用于现代隧洞工程施工,因此,必须在隧洞围岩变形监测的基础上积极开发全新的量测方法。从全站仪在隧洞三维变形监测中的应用概述着手,分析全站仪在隧洞三维变形监测中的具体应用,对全站仪监测隧洞围岩变形的量测结果与精度计算进行了综合分析。

超深顶管工作井复合结构三维变形特性

以佛山市某超深埋电力隧道顶管工程为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究顶管工作井复合支护结构在施工过程中的变形规律。结果表明:数值模拟结果与实际监测值基本吻合;随着开挖阶段内支撑和内衬墙的施做,复合结构共同作用有效抑制了墙体水平位移向井内增大,下部土体开挖对上部墙体位移影响逐渐减小;而在顶进阶段,顶进反力作用范围内墙体发生向井外的位移,墙体向井外竖向和横向水平变形均随顶进反力的增大而增大;通过分析工作井后背墙体竖向和横向水平变形规律,表明整体变形为向井外“凸”出的曲面;最后建议距离顶进反力作用中心越近的内支撑设置间隔应越小,且截面尺寸应越大,以提高工作井结构的支护效率和整体稳定性。

基于升降轨SAR数据的连续箱梁桥精细变形

针对桥梁精细变形监测问题,提出一种考虑由温度引起的桥梁变形(简称温度变形)的升降轨合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据融合方法.首先,以连续箱梁桥为研究对象,分别使用升降轨SAR数据集,基于小基线子集干涉测量法(small baseline subsets interferometric SAR,SBAS-InSAR)提取视线向(line-of-sight,LOS)变形;然后,利用最小二乘法构建温度变形模型,分离周期性温度变形与长期性趋势变形;最后,结合桥梁结构特征,基于时空插值和奇异值分解方法实现升降轨数据融合,提取温度变形、纵桥向(即桥梁延伸方向)及垂直向趋势变形,分析桥梁变形机制及变形成因.结果表明,该方法可提取精确的桥梁温度变形及三维变形,为桥梁健康监测提供可靠的方法支撑.

三维变形管与三维内肋管在管式空气预热器上的应用研究

本研究对比分析了三维内肋管及三维变形管的结构特点和强化传热机理,在相同工况下,揭示了光滑圆管、三维内肋管及三维变形管用于管式空气预热器时的传热性能和流动阻力性能,三维内肋管和三维变形管传热性能均优于光滑圆管,三维变形管管内传热系数和流动阻力系数随短长轴B/A的减小而增大,三维内肋管可增加每米肋数、肋宽和肋高以强化传热效果,但流体流动阻力也将增加,低Re下,三维变形管管内综合传热性能优于三维内肋管,三维变形管管外自支撑而防止管束振动的特点可以实现在管内外的冷热流体纯逆流动,提出一种传热温差高的逆流三维变空间管式空气预热器,在相同工况条件下,空气预热器重量减轻,体积减小约65%,节省大量的生产和运输成本以及安装空间,三维变形管空气预热器在烟气余热利用中具有推广应用价值。

三维变形管换热器在压缩机中间冷却器中的应用研究

中间冷却器是提高压缩机效率的一种重要设备,在对三维变形管换热器的结构和传热特点进行介绍的基础上,对其在压缩机中间冷却器中的应用进行了可行性分析。采用三维变形管换热器对中石化某年产100万吨延迟焦化装置用富气压缩机中间冷却器进行了技术改造,并进行了实际运行测试和考核分析。结果表明:三维变形管换热器有效解决了管束的振动问题,在换热面积减少37. 4%、气体阻力降低36. 9%的情况下,气体出口温度达到生产工艺要求,起到了良好的节能节材效果。

三维DDA方法的验证及其在隧道围岩垮塌控制中的应用

为准确模拟隧道围岩垮塌灾害演化过程与锚杆加固处置,通过嵌入锚杆支护算法实现了三维非连续变形分析方法(DDA)中的锚杆支护模拟.首先,介绍了三维DDA方法模拟块体运动的基本原理,提出了三维DDA方法中锚杆支护算法;其次,针对隧道围岩垮塌灾害中的不同运动模式,采用三维DDA方法模拟了块体滑移、转动以及碰撞过程,验证了三维DDA方法模拟块体运动的准确性;最后,采用三维DDA方法模拟了工程尺度的节理岩体隧道围岩垮塌过程.结果表明:无支护条件下隧道洞周块体垮塌高度为3.9 m,洞周块体位移呈现出明显的各向异性特征;有支护条件下隧道洞周块体保持稳定状态,隧道左拱肩部位锚杆轴力较大,实际施工过程中可增加该区域锚杆长度.

立体摄影术与数字散斑相关方法相结合用于研究三维变形场

采用立体摄影术与数字图像相关技术相结合的方法测量了三维位移场。首先利用两个CCD摄像机在空间两个不同位置拍摄物体表面在变形前后同一个区域之间的散斑图像;然后利用数字散斑相关技术求解这四幅散斑图像之间的相对位移;最后利用立体摄影的几何转换公式来确定物体表面的三维变形场。给出了该立体摄影测试系统的标定结果以及编织复合材料试件的三维变形测量结果。

用于三维变形测量的数字图像相关系统

针对材料力学实验中的三维变形测量,提出并实现了一种基于双目立体视觉、摄影测量术和数字图像相关法的便携式三维变形测量系统。研究了该系统涉及的双目摄像机标定,图像相关算法,三维重建,以及三维位移、应变计算等关键技术。提出了一种基于摄影测量术的摄像机标定算法,该算法采用10参数镜头畸变模型,不需要高精度标定板即可实现摄像机的高精度标定。利用最小二乘非线性优化算法实现了数字图像的高精度匹配,针对非线性优化初值难求的问题,提出了一种基于种子点的初值计算方法,为非线性优化提供了可靠的初值。最后,介绍了三维重建以及计算三维位移、三维应变的方法。实验结果表明,标定结果的重投影误差为0.03 pixel,图像匹配的误差约为0.02 pixel,静态外形及位移的测量精度为0.05%,应变的测量精度优于0.5%。与传统的测量方法相比,本文提出的系统可以更准确、全面、直观地实现对位移场、应变场的测量。

四步数字相移全息干涉术三维变形测量

针对目前相移控制器件费用高、操作复杂等不足,提出了一种数字相移方法。并将其与全息干涉术相结合,进行了相移全息干涉术的实验研究。应用MATLAB软件,结合图像处理方法,通过对全息干涉条纹精确控制使其定向移动,实现了四步相移,获得4个干涉图。应用四步相移法原理和相位去包裹方法,最终成功求得物体变形引起的三维位相差,实现物体变形的三维测试。实验表明,该方法不仅简化了全息干涉测试的光学装置,避免传统相移器件相移精度低、容易造成相移误差的缺点,且操作简单,测试精度高,其精度容易达到1/10波长。

连拱隧道边坡三维变形的现场监测与分析

结合工程实践,对连拱隧道施工中边坡变形进行相关监测,分析连拱隧道边坡三维变形随时间变化规律、空间分布规律及不同开挖工序引起的边坡变形特征。分析结果表明:(1)边坡位移三维特征明显;(2)边坡位移受隧道开挖扰动影响大;(3)左、右洞上台阶开挖对边坡变形影响较大,为边坡变形控制的关键点;(4)左洞上台阶和右洞下台阶开挖对边坡纵向的影响范围约为隧道跨度的2倍,右洞上台阶及左洞下台阶的影响范围约为隧道跨度的1/2。这些研究结论可为类似条件下连拱隧道边坡设计、施工和现场监测提供参考。

反倾岩质边坡变形特征的三维数值模拟研究——以龙滩水电站工程边坡为例进行三维变形特征分析

以龙滩水电站工程边坡三维变形为例,分析了层状反倾岩质边坡当边坡与岩层夹角变化时,边坡的变形特征。并通过数值模拟根据变形曲线对不同范围边坡与岩层走向夹角的变形特征进行了定性描述。

地裂缝活动下分段式马蹄形隧道特殊变形缝的三维变形特征试验研究

为研究40°斜穿地裂缝分段式马蹄形衬砌结构受地裂缝影响的变形破坏模式、特殊变形缝的三维变形特征,从西安地铁隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝的物理模型试验。模型顶面土体沉降、结构底部土压力分布、变形缝三维变形特征表明:分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝时其破坏模式为顺变形缝发生整体剪切变形破坏,变形缝发生垂直位错、轴向拉伸、水平偏移三维变形分量,管段结构混凝土没有破坏;变形缝拱顶处的三维变形分量均分别大于其拱底的,且其分布规律基本一致;上盘侧变形缝垂直位错大于下盘侧,其轴向拉伸变化不大,水平偏移主要发生在地裂缝处,变形缝垂直位错从下盘端部向上盘逐渐增加;根据相似理论推算,原型结构在地裂缝上盘下降90cm时,5处变形缝最大总垂直位错量达72cm,最大总轴向拉伸量达34.5cm,最大总水平偏移量达32cm。