2023年度国家自然科学基金项目申请、评审与资助工作综述

本文分析了2023年度国家自然科学基金项目申请与受理总体情况、各类项目申请与资助情况以及项目申请与评审工作特点,并对2024年度国家自然科学基金项目管理工作进行了初步探讨。

核电厂库存管理随机模型预测控制研究

库存管理是核电厂安全、稳定、经济、运行重要的活动。在核电厂运行中,备件的准备和管理直接关系到设备的可靠性和安全性。然而,需求的不确定性、交货延迟等因素给库存管理带来了巨大挑战。为了确保库存的安全性,核电厂通常采用保守的库存管理方案,这意味着需要维持较高水平的库存以应对不确定的需求和供应情况,从而增加了库存成本和风险。为解决这一问题,提出了机会约束下的随机模型预测控制方法。该方法在预测库存需求时,明确考虑了库存管理涉及的不同目标和约束,特别是在平衡库存保守性和安全性方面引入了机会约束的概念。机会约束允许在一定程度上调整库存水平,以更灵活地应对需求和供应的变化,从而提高了库存的利用率和运营效率。与传统的库存控制方法相比,随机预测库存控制方法能够更有效地减少库存水平波动,并在保证库存安全的前提下降低库存成本。这种方法的应用案例分析验证了其在实际场景中的有效性,为核电厂提供了一种更灵活、更高效的库存管理方案,有助于提升核电厂的运行效率和经济性。

新型印染废水脱色材料的研究

以一种低成本的粘土矿物--杭锦2 #土为原料,通过酸活化、碱复合、造粒、烘干、煅烧后制得了新型高效印染废水脱色材料.当脱色材料投加量为5g/L,静态作用10min后对0.1mol/L、初始pH值为10～12的三种不同性质的活性红、分散红、还原红单一染料废水均有90%以上的脱色率;对实际印染废水的脱色率可达95%以上;经750℃煅烧后的颗粒脱色材料,经水溶液浸泡20天不散裂,有效地解决了传统的粉末脱色材料处理过程中存在的固液难以分离以及染料无法回收的问题.

TATB基含铝炸药作功能力的试验研究

为评价TATB基含铝炸药的作功能力,通过ANSYS-LSDYNS软件,采用Lee-Tarver点火增长三项式模型模拟含铝炸药的圆筒试验,获得了含铝炸药的JWL状态方程及反应速率参数。利用激光位移干涉仪研究了不同铝粉尺寸的含铝炸药加速铜飞片的能力,用数值计算验证了标定的圆筒试验参数。结果表明,粒径较小的铝粉能够使铜飞片获得更大的自由面速度,加速铜飞片的时间缩短,表现为粒径2μm铝粉的含铝炸药反应时间比粒径10μm铝粉的含铝炸药缩短13.6%。计算值与试验结果吻合较好,表明圆筒试验得到的爆轰产物参数是有效的。

印染废水颗粒脱色材料的制备和应用

以凹凸棒石矿物为原料,通过酸碱复合改性,再经造粒、热处理后制备了印染废水颗粒脱色材料。分析了脱色材料的制备机理,研究了颗粒脱色材料的重复使用方法。结果表明:酸活化后的碱中和作用是材料制备的关键工艺,碱中和使酸活化后原料中溶出的大量的不同种类金属离子,特别是具有化学絮凝作用的Fe3+,Al3+,Mg2+,沉淀后重新返回脱色材料中,使脱色材料具备优异的化学絮凝作用;处理过印染废水的脱色材料经饱和硫酸铵[(NH4)2SO4]溶液浸泡10min,再经300℃煅烧10min后,可重复使用15次以上。

HMX基和TATB基PBX爆轰波的拐角性能

为了研究HMX基和TATB基高聚物粘结炸药(PBX)爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验测试了HMX基炸药(含95%HMX的PBX-Ⅰ,含85%HMX和7%TATB的PBX-Ⅱ)和TATB基炸药(含95%TATB的PBX-Ⅲ)在起爆直径7mm和10mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间。结果表明,在起爆直径7mm的情况下,PBX-Ⅰ的出射角(75.5°)略大于PBX-Ⅱ的出射角(74.4°),PBX-Ⅰ和PBX-Ⅱ的熄爆角均为90°,都能够发展为类似球形,显示HMX基PBX均有较好的拐角性能。在起爆直径10mm的情况下,PBX-Ⅱ的出射角为78.6°,熄爆角为90°,PBX-Ⅲ的出射角为16.1°,熄爆角为60.4°。对于HMX基PBX,随着起爆直径的增大,出射角增大。在HMX基PBX中加入TATB,出射角减小。当HMX全部用TATB代替,出射角显著减小,三种炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-Ⅰ>PBX-Ⅱ>PBX-Ⅲ。

TATB基和CL-20基PBX炸药爆轰波拐角性能的实验研究

为研究TATB基和CL-20基PBX爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验计算了含95%TATB基(PBX-Ⅰ)、CL-20基(PBX-Ⅱ)及添加了铝粉的CL-20基(PBX-Ⅲ)炸药药柱在起爆直径10mm和6mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间,讨论了3种PBX炸药的爆轰传播特征和拐角性能。结果表明,起爆直径为10mm时,PBX-Ⅰ的出射角和熄爆角(22.7°和31.9°)明显小于PBX-Ⅱ的出射角和熄爆角(均为90°);起爆直径为10mm和6mm时,PBX-Ⅱ和PBX-Ⅲ的出射角和熄爆角均为90°,都能够传播为类似球形。对于CL-20基PBX,随着铝粉的加入和起爆直径的减小,其炸药半球均能够达到可靠传爆状态,具有较好的拐角性能。TATB基PBX炸药药柱的出射角和熄爆角均显著减小,表明TATB基PBX炸药药柱的拐角性能较差。3种PBX炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-Ⅱ>PBX-Ⅲ>PBX-Ⅰ。

隧道防火涂料配方设计和性能研究

试验研究了隧道防火涂料的配方设计,讨论了粘结剂、隔热材料、引气剂、可再分散乳胶粉对隧道防火涂料性能的影响。试验结果表明,研制的隧道防火涂料具有良好的物理化学性能,施工和易性好,粘结强度高,导热系数低,抗龟裂性和耐候性优良。当干膜厚度为10mm时,其耐火极限达2.5h。

可再分散乳胶粉改性隧道防火涂料的研究(英文)

硅酸盐隧道防火涂料有很多的优异性能。但是这种隧道防火涂料的低粘结强度和较差的耐水性能限制了改防火涂料的应用。本文介绍了在普通隧道防火涂料掺入可再分散乳胶粉,使其与水泥组成理想的粘结体系。实验证明,可再分散乳胶粉加入量为2%(质量分数)时,可使隧道防火涂料的粘结强度、耐水性、冷热循环和耐火极限进一步得到提高。同时,由于隧道防火涂料是单一体系,使用方便,并可大大较少运输、贮存、包装费用。结果显示,根据GA98-1995和GB/T7798-88测试,隧道防火涂料涂层为10mm时,耐火极限>2h。

碳/碳化硅复合材料上莫来石涂层的制备及氧化行为

以正硅酸乙酯[(C2H5)4SiO4,ethyl orthosilicate,TEOS]和硝酸铝[Al(NO3)3.9H2O]为原料,制备了莫来石(3Al2O3.2SiO2,mullite)溶胶,用浸涂法在碳/碳化硅(Cf/SiC,下角f表示纤维,下同)上制备3Al2O3.2SiO2涂层(mullitecoating,MC)。对Cf/SiC和Cf/SiCMC进行了等温-氧化实验,并研究了两者的氧化规律。结果表明:Cf/SiC和Cf/SiCMC的氧化都可以划分为3个主要阶段:θ<700℃;700℃<θ<1000℃;1000℃<θ<1200℃。在各个阶段,控制氧化速率的机理各有不同,Cf/SiCMC的氧化质量损失比Cf/SiC的低50%左右,表现出较好的抗氧化性能。

高温高压CO_2状态方程研究

针对爆轰环境下高温高压气体的热力学状态描述,本研究提出了一种基于Lennard-Jones(LJ)势能函数的对比态维里型状态方程VHL(Viral-Han-Long)。基于该状态方程形式和优化的LJ势参数,计算了爆轰产物气体组分CO_2的压力、体积和温度(pVT)热力学关系,并与VLW状态方程的计算结果进行了比较,结果表明,采用VHL状态方程计算得到CO_2体积平均绝对偏差为0.971%,最大偏差为4.04%,采用VLW状态方程计算所得平均绝对偏差20.2%,最大偏差87.149%。VLW状态方程在描述CO_2的高温高压热力学状态时,具有明显的温度相关性,在爆轰环境温度下,计算所得体积偏差随温度的升高而逐渐减小。与VLW状态方程相比,VHL状态方程能够更好的描述爆轰环境下高温、高压CO_2气体的pVT热力学关系。

可再分散乳胶粉在隧道防火涂料中的应用

在普通隧道防火涂料中掺入可再分散乳胶粉,使其与水泥组成理想的粘结体系。实验证明,可再分散乳胶粉加入量(质量比)为2%时,可使隧道防火涂料的粘结强度、耐水性、冷热循环和耐火极限进一步得到提高。

汽车鼓式制动器的多工况热-力耦合仿真分析

制动器是保障汽车行驶安全的核心零部件,为解决鼓式制动器制动过程中其动态性能的测试难题,运用ANSYS仿真模拟试验的分析方法,研究了制动鼓在紧急、多次重复和连续等多工况制动条件下的制动力和摩擦热对制动鼓的耦合作用.结果表明,紧急制动时制动鼓内表面易出现高温闪点;重复制动时制动鼓温度和应力都比较大,会造成制动效能下降和裂纹生成;持续制动时高温会引起等效应力增大,并可能出现热衰退现象.

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。

一种新型AGV提升转向装置的结构设计与试验分析

针对AGV(Automatic Guided Vehicle)在实际工作中驱动轮打滑和转弯半径过大的现象,从其驱动单元的结构设计出发,以六轮差速驱动机构为基础,构建了一种独立悬挂式提升转向装置。对两种驱动单元连接结构进行分析对比可知,独立悬挂式提升转向装置具有优异的行走性能。设计样机试验的结果表明,该装置能够上下运动,保证驱动轮与地面的完全接触,实现横向行走、直角转弯等功能,有效地解决了驱动轮打滑和转弯换向半径过大等问题,使AGV适应了全地形工作环境。

Laval喷嘴型面的优化设计及仿真试验分析

在研究某型超音速火焰喷枪的基础上,为了进一步提高火焰流的品质,首先运用传统方法及特征线原理对Laval喷嘴型面进行优化设计,得到较优的结构参数;其次采用ANSYS Workbench软件,对优化前后的Laval喷嘴进行仿真分析;最后将优化后的Laval喷嘴安装在喷枪上进行喷涂试验。试验发现,优化后Laval喷嘴出口的火焰流轴向速度不均匀度降低了32.82%,喷涂时火焰流轴向速度超过当地音速近7倍,且比优化前速度提高了约340m/s,优化后的Laval喷嘴符合设计要求。

粉末入口条件对HVOF枪管冲刷磨损的影响分析

根据某型超音速火焰喷涂(HVOF)枪管冲刷磨损情况,运用CFD软件对喷枪流场进行了模拟分析。在喷枪最大功率一定时,通过选择不同入射角度、WC-12Co粉末入射质量流量、粉末颗粒粒径及入射速度等入口条件,研究这些条件对HVOF枪管冲刷磨损的影响。研究结果发现:在入射角度45°、入射质量流量75g/min、颗粒粒径30μm及入射速度15m/s时,枪管冲刷磨损速率较低,可以保证喷涂作业连续高效地进行。

基于EDXRF的铁精矿品位、水分在线分析系统的应用

采用基于能量色散X射线荧光 (EDXRF)的铁精矿品位、水分在线分析系统在攀钢矿业公司选矿厂对Fe、H2 O进行实时分析。结果表明 ,该分析系统满足对铁精矿中Fe及H2 O的分析要求。

皮带式铁精矿含量、水分测量系统

研究利用能量色散 X射线荧光 (EDXRF)分析技术和现代精密机电控制技术组成的皮带式测控系统 ,解决了皮带传输过程中对铁精矿中 Ti,Fe含量和水分的实时测量问题。一年多的运行结果证明 :该系统可靠性强 ,测量精度高 ,完全达到设计要求。

基于EDXRF精矿品位及水分在线分析系统

介绍了已成功应用于选矿厂生产线的基于能量色散X射线荧光 (EDXRF)精矿品位及水分在线分析系统及其基本工作原理、系统组成、工作过程及主要特点。