受电弓仿生导流罩对高速列车横风气动特性影响研究

横风作用下高速列车气动横向力和倾覆力矩显著增加,气动性能显著恶化,列车脱轨、倾覆可能性增大,严重影响列车运行安全。受电弓作为高速列车核心的外突部件,直接受到横风的影响,因此改善受电弓区域的横风气动性能显得尤为重要。以鞘翅目生物形态为原型,构建受电弓仿生导流罩几何外形,并以8车编组高速列车为基准,建立4种不同的计算模型:原始模型(模型Ⅰ)、仅受电弓Ⅰ加装导流罩(模型Ⅱ)、仅受电弓Ⅱ加装导流罩(模型Ⅲ)、受电弓Ⅰ和Ⅱ均加装导流罩(模型Ⅳ)。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,分析不同方案下高速列车整车以及受电弓区域的横风气动性能。研究结果表明:安装受电弓导流罩后,气流更为平顺地越过受电弓区域,阻滞效应减小,下游车体顶部和受电弓Ⅱ(升弓)区域的气流速度有所增加,同时造成列车背风侧的流场结构改变。相比原始模型(模型Ⅰ),导流罩模型(模型Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)均可减小列车气动横向力和倾覆力矩,其中模型Ⅱ和模型Ⅲ的横向力分别减少9.65%、4.18%,倾覆力矩分别减少11.47%、4.37%;受电弓Ⅰ与受电弓Ⅱ均被包裹的模型Ⅳ效果最为显著,8车编组列车横向力和倾覆力矩分别减少11.39、16.81%。研究成果可为横风环境下新一代高速列车受电弓区域优化设计提供参考。

海拉尔盆地油气勘探新领域、新层系及资源潜力

海拉尔盆地是“十四五”(2016―2020年)大庆油田持续有效发展资源接替的重要领域,历经多年勘探,已在乌尔逊凹陷的苏仁诺尔构造带、乌东斜坡带和贝尔凹陷的贝中次凹、苏德尔特构造带、霍多莫尔构造带、呼和诺仁构造带及巴彦塔拉构造带等富油凹陷的主体构造提交了储量。面临剩余更加复杂的勘探对象,按照以往常规油气勘探思路已不能满足勘探发现的需要。为了搞清楚海拉尔盆地的剩余资源类型、成藏特征、潜力,基于盆内钻井岩心岩屑、测井、地震等资料,总结全层系、全盆地主力源岩分布、不同类型储层特征及源储组合特征,指出潜在资源类型、控制要素、分布模式、增储潜力。结果表明:富油凹陷的深凹区致密油、侏罗系塔木兰沟组、基岩潜山还具备较大勘探潜力,剩余资源总量达9.08×10^(8)t;已经在构造带提交的常规油藏储量1.5×10^(8)t只占总资源量的14.2%,其中致密油资源依托南屯组一段为主要源岩,源上、源下致密类型在深凹区叠置连片分布,剩余资源潜力为3.84×10^(8)t;侏罗系塔木兰沟组自生自储,近源成藏,剩余资源潜力为2.37×10^(8)t;潜山油藏通过通源断层、生油层不整合覆盖,源储侧接,内幕及表层一体化成藏,剩余资源潜力为2.87×10^(8)t。研究成果可推动海拉尔盆地及其类似断陷盆地全油气资源的高效勘探,并提供技术和勘探实践参考。

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。

导流板结构对高速列车转向架区域积雪结冰的影响

高速列车转向架在高寒风雪地区存在积雪结冰问题,影响列车的安全运行和运行稳定性能。为了解决高速动车组转向架区域的积雪结冰问题,以保证高速列车运行安全,提高列车冬季运行品质,提出基于流场控制的导流板结构,并针对简化的车体和转向架模型,采用三维雷诺时均Realizable k-ε湍流模型,耦合离散相模型(DPM)进行数值仿真,通过试验验证的湍流计算模型,模拟高速动车组转向架区域流场和雪粒分布情况,明确高速列车转向架区域积雪结冰成因,并分析导流板优化结构对防治积雪结冰的效果。研究结果表明:原始工况中,转向架区域气流速度较高,转向架表面压力较大,安装在前侧的导流板结构,能够有效地改变进入转向架区域的气流流向,降低转向架上方的气流速度,减轻气流对转向架底部表面的气流冲击,降低转向架周围的雪粒分布范围,减少转向架表面的粒子黏附数量。其中,对于第1台转向架,雪花黏附数量相对于原始工况依次减少22.56%、52.15%;对于第2台转向架,雪花黏附数量相对于原始工况依次减少48.50%、49.59%;对于第3台转向架,雪花黏附数量相对于原始工况依次减少50.03%、49.70%。但沿着列车运行方向,导流板的作用减弱。今后将研究真实编组的工况以进一步判断导流板的作用,并开展原理样机的相关试验工作。

数字孪生技术在大型灌区水网中的应用——以广西玉林龙云灌区水网为例

大型灌区水网建设是完善区域水网工程布局、织密国家水网之“目”的重要内容,数字孪生技术是实现灌区水网水资源配置、水旱灾害防御和现代化管理,推动新阶段灌区高质量发展的主要途径。设计广西龙云灌区水网数字孪生体系,研判和预测水网“来需配调”过程,以模型库及知识库为驱动生成区域水网调蓄方案、渠系引水方案,实现水资源合理配置,改善灌区水网用水环境,为灌区数字孪生水网建设积累经验。

滨海城市污水管网提质增效工程设计

珠海作为西江下游滨海城市,辖区内有大量外水进入污水管网系统导致污水处理效能较低,为此,珠海市开展城镇污水提质增效系列工程。珠海斗门区某镇街范围现有污水管道约104.1 km,存在外水入侵、污水外渗、缺陷病害等问题,导致污水系统总体效能低下,污水收集率低、污水厂进水BOD5浓度偏低。对现有管网系统进行调查分析,发现主要存在管网缺陷、雨污错混接和管网断头等3类病害。针对具体病害问题,工程设计提出开挖修复、非开挖修复等多种方案措施。2022年污水处理厂进水BOD5平均浓度较2021年提高了23%,从而逐步实现对现有污水管网系统的提质增效目标。

复杂软土地质超深搅拌桩关键技术研究

超深搅拌桩桩底质量问题一直是地基基础加固处理中最难控制的质量问题,桩底遇特殊软土比遇普通软土成桩技术难度更大,质量风险更高。本文依托珠海乾务赤坎大联围斗门段防潮洪海堤提升工程,分别选用PH-5D型、DGN-28型搅拌设备进行现场试验及理论分析。结果表明:PH-5D型搅拌设备功率小,动力弱,采用多翼片钻头后,在超深软土内反而增加了一定阻力,不能正常提高钻速;而DGN-28型搅拌设备功率大,动力足,结合多翼片钻头应用后,发挥的优势和作用极为明显,在“复杂软土层”及“超深软土层”内的成桩质量均得到了一定保证。

节段预制悬臂拼装连续梁线形控制技术与实施

针对悬臂拼装短线法预制、施工、合龙段线形控制难度大、精度要求高的问题,结合郑州东四环快速化工程项目节段预制悬臂拼装连续梁桥施工实例,基于精细化有限元分析与短线法理论,提出了施工线形及多种纠偏措施的主梁线控技术。通过精细化分析与现场实测数据的对比,提出不同的线形纠偏方案,并选取合适方法对悬臂拼装连续梁的线形进行有效控制,最后经过线形控制及纠偏得到良好的合龙线形。研究表明,运用空间三维坐标转换原理,得到理论安装线形,通过有限元施工阶段模拟,可为悬臂拼装节段梁的受力及线形参数提供参考;结合不同方法的特点充分利用各方法的优点共同控制线形变化,有效提高线形控制的精度和灵活性。

智能动车组环境交互设计模型研究

准确、客观分析智能动车组外部环境需求具有十分重要的意义。为解决智能动车组生命周期内复杂多变环境需求满足问题,以环境交互模型为切入点,进行动车组外部环境需求分析。建立面向产品全生命周期的螺旋式前馈环境交互设计架构;提出一种适用于设计、制造、运维等不同生命周期阶段通用的智能产品-环境交互模型,全面描述智能动车组-物理环境-人环境-信息环境之间的交互行为;通过环境交互设计需求识别、智能产品定位、探索智能产品交互设计解等智能产品交互设计步骤与方法,获取智能动车组全生命周期环境交互设计方案。研究表明,该模型可以系统地描述智能动车组全生命周期多维的、动态的、层次化的环境交互信息,能够有效支持智能动车组全生命周期的环境交互设计。

日本地下空间防洪排涝设计方法综述

介绍日本地下空间涝灾历史与防洪涝政策。分析地下空间涝灾事故发生的原因,包括地下空间敞口处涝水漫溢导致地下空间进水、无法及时有效地排水导致地下空间积水、地下空间疏散困难导致救援困难。通过文献和工程设计文件阅读的方法,总结归纳出:1)日本为抵御洪涝灾害提出了一套完整的地下空间防洪排涝设计体系,包含提出敞口防进水措施、优化排水蓄水设计、提高建筑空间应灾性;2)在出入口、通风口、下沉广场、采光井等敞口安装各类挡水措施可从“源头”有效防水,并且根据敞口的进水时间和进水程度选择合适的挡水对策;3)建设城市级排水系统、地下空间储水设施可防止地下空间积水;4)良好的地下空间设计可以有效避免疏散困难所带来的事故。为应对近年来全球性气候变化所带来的洪涝灾害,建议从源头防水、过程治理、工程应用3个方面形成完善的防灾体系,有效提高地下空间的防洪排涝能力。

一种用于高速列车受电弓区域气动减阻的新型鞘翅目仿生导流罩

受电弓区域是列车气动阻力的重要来源,其贡献率约为10%,是列车气动阻力的关键区域。因此,改善受电弓区压力分布成为减小列车气动阻力的潜在有效方法。基于鞘翅目昆虫的生物形态,提出了一种新型的仿生鞘翅目导流罩,将其安装在8节编组的高速列车受电弓区域,以实现该区域的空气流动平顺。建立了原始模型(模型Ⅰ)、带导流罩的受电弓Ⅰ(模型Ⅱ)、带导流罩的受电弓Ⅱ(模型Ⅲ)、带导流罩的受电弓Ⅰ和受电弓Ⅱ(模型Ⅳ)4个计算模型,探讨列车气动减阻机理,提高列车气动性能。结果表明,安装受电弓导流罩后,受在电弓区域的气动阻力显著减小。受电弓Ⅰ区域最大减阻达84.5%,受电弓Ⅱ区域最大减阻为25.0%。当受电弓Ⅰ区域和受电弓Ⅱ区域同时安装导流罩时,受电弓Ⅰ区和受电弓Ⅱ区总减阻可达49.6%。与没有导流罩的原始模型相比,受电弓区域的空气流动更顺畅,堵塞效应更小。但是,下游流速加快,冲击风挡区域,导致气动阻力增大。在受电弓Ⅰ区域或受电弓Ⅱ区域安装导流罩时,8节列车的总阻力分别降低了4.6%和1.8%,而在受电弓Ⅰ区域和受电弓Ⅱ区域同时安装导流罩时,列车的总阻力降低了6.3%。本文可为新一代高速列车的气动设计提供参考。

大跨度钢管拱施工阶段仿真分析

随着我国大跨度连续梁拱组合桥的不断增多,钢管拱施工质量对成桥阶段和运营阶段的结构有着重要影响,研究钢管拱在施工过程中的力学行为是非常有必要的.本文利用ABAQUS有限元分析软件创建钢管拱不同施工阶段,分析钢管拱在各个施工阶段中受力、变形等力学特征.计算结果表明:在钢管拱施工阶段,要重点关注钢管拱拱脚处应力状态,在钢管拱拼装完成后,支架位置处拱顶和拱底分别承受拉应力和压应力.钢管拱支架拆除后,在索力值1074.4 kN作用下,整个钢管拱处于受压状态且拱底的受压程度大于拱顶.在钢管拱整体纵移过程中,钢管拱的应力在-12.49~11.10 MPa之间变化,由于拱脚处临时拉索的作用,在该位置处有最大压应力.在成桥施工阶段中,钢管拱的拱顶受压程度由拱中心向两侧减小,拱底受压程度由拱脚向拱中心减小,经过有限软件分析计算,钢管拱的应力、线形均满足规范要求.

马铃薯施肥技术参数及推荐施肥量研究

科学施肥对提高马铃薯产量和薯农增收意义重大,科学制定马铃薯施肥方案,落实马铃薯测土配方施肥技术是助力马铃薯产业提质增效重要举措。统计湖南省及其他地区53个“3414”马铃薯肥效试验数据,综合多人研究结果,生产100 kg马铃薯氮、磷、钾养分吸收量(养分系数)具有较好代表性的取值分别为0.556、0.205和0.989 kg/100 kg。分析表明马铃薯氮、磷、钾肥利用率平均值分别为30.66%、19.03%、40.55%;土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与其对应的有效养分校正系数均表现为极显著负相关;最佳回归数学模型筛选表明,氮、磷、钾有效养分校正系数随土壤有效养分含量增加呈双曲线函数趋势递减。将碱解氮、有效磷、速效钾含量分别代入3个数学模型即可估算出对应的有效养分校正系数,计算土壤供肥量;若马铃薯产量为26250 kg/hm2,当土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量在50~210,5~62,30~220 mg/kg时,氮、磷、钾肥推荐施用量分别为114~300,45~136,90~364 kg/hm2。研究结果可为马铃薯测土配方施肥提供技术支撑。

重庆市奉节县中部土壤硒富集特征及来源分析

近年来,人们对富硒(Se)资源的需求不断提高,土壤作为农作物生长的基础物质,富Se土地开发利用将是提高Se资源合理利用的首要切入点。选取奉节县中部青龙镇和五马镇一带土壤为研究对象,采集247个土壤样品,对研究区Se元素含量、来源、分布和影响因素特征进行分析。结果表明,研究区土壤Se平均含量为0.462mg/kg,变异程度属于高度变异。根据《天然富硒土地划定与标识》(DZ/T 0380—2021)中规定的富Se土地划分标准,研究区内一般富Se点位占比为17.89%,空间位置上具有连续分布的特点。对Se等元素源解析及影响因素分析结果显示,Se元素与Cd等重金属元素具有较强的伴生关系并且来源相对一致。同时,土壤有机质、硫化物、铁氧化物及磷灰石对Se含量影响显著,并指示受到外源迁入的影响。据正定矩阵因子分析模型定量源解析分析,研究区土壤中Se来源影响顺序为外源迁入>地质背景>人为活动,贡献率分别为70.1%、15.2%和14.7%,主要受河流上游地质背景影响,同时伴随着Cd的迁入。综合分析表明,研究区土壤环境有利于Se元素富集并降低重金属安全风险,具有划定天然富Se土地的条件,建议在后续工作中开展专项农作物调查,进一步评估农产品开发利用潜力。

基于PMF模型的山区农用地土壤重金属来源分析

为了解山区农用地土壤重金属的污染情况及查明8种重金属的污染来源,在研究区内采集土壤表层(0~20cm)样品1311个,分析化验了pH值、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)指标。采用了内梅罗综合指数法、地统计学法、相关分析、单因素方差分析及正定矩阵(PMF)模型等方法,研究山区农用地土壤重金属污染特征及可能的污染来源。结果表明,研究区土壤中8种重金属含量均明显高于重庆市土壤背景值;除局部区域呈现重度污染之外,研究区土壤整体上呈清洁或轻度污染,主要污染元素为Cd;PMF模型结果显示,研究区土壤重金属污染来源主要有3类,分别为自然母质源(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)、采矿活动源(As、Cr、Hg、Pb、Zn)和农业活动源(As、Cd、Cr、Hg)。

海拉尔盆地贝尔凹陷南屯组扇三角洲沉积特征及模式

扇三角洲是陆相断陷盆地内重要的油气汇聚场所,建立准确并可靠的扇三角洲沉积模式,对预测优势储集体具有重大意义。综合应用岩心、地震、测井等资料,对扇体内部沉积单元及相特征进行了精细刻画。研究表明:贝尔凹陷南屯组发育有典型的扇三角洲沉积体系,可细分为3类亚相和11类微相,其中扇三角洲平原亚相发育平原分流河道、平原分流河道间、平原天然堤3类微相,扇三角洲前缘亚相发育前缘水下主河道、前缘水下分流河道、前缘席状砂、河口坝、远砂坝以及前缘水下分流间6类微相,前三角洲亚相发育前三角洲粉砂岩和前三角洲泥岩2类微相;贝尔凹陷南屯组扇三角洲主要发育在贝西斜坡带、霍多莫尔构造带、苏德尔特构造带等靠近盆缘或控陷断裂的陡坡地带,可划分为断坡型、断阶型2种扇三角洲沉积模式。

公路桥梁中双壁钢吊箱围堰的设计与受力分析

基于Midas-FEA有限元软件分析,对公路桥梁中双壁钢吊箱围堰结构进行了模拟。结果表明:双壁钢吊箱围堰结构中变形最严重的区域位于围堰中部的内支撑区域,该处的变形达到26.36 mm;双臂钢吊箱围堰构件中侧板、底板、内支撑、围梁、底部龙骨、封底吊挂、拉压杆和围堰限位的最大变形处于内支撑区域;通过Von-Mises准则和Tresca准则计算得到的侧板结构承受的最大应力都高于底板结构;双臂钢吊箱围堰构件中侧板、底板、内支撑、围梁、底部龙骨、封底吊挂、拉压杆、围堰限位和隔舱板的组合应力最大的位置在围堰限位区域,最大应力为89.26 MPa。双臂钢吊箱围堰构件施工中可以对内支撑和底龙骨等区域进行局部加强。

车辆荷载作用下的装配式钢桁架桥应力分析与试验研究

为了分析装配式钢桁架桥在车辆荷载作用下的应力特性,基于ANSYS车桥耦合振动理论建立了钢桁架桥有限元模型,对不同速度车辆荷载加载下的应力进行了数值分析,得到在不同速度下钢桥5种最不利杆件的轴力时程曲线;进行了特定速度载荷工况实装试验,得到关键部位试验应力值,数值仿真结果与试验数据的对比表明,钢桁架桥的应力数值分析模型具有可信性,能够为钢桁架桥结构的优化设计和通行规则的制定提供仿真依据。

复杂断陷盆地低渗透油藏形成条件及油气富集规律——以海拉尔盆地贝尔凹陷贝中次凹南二段为例

海拉尔盆地贝尔凹陷为典型陆相断陷盆地,其中贝中次凹南二段富含大面积低渗透油藏。为了搞清低渗透油藏形成机制,明确油气富集规律,通过岩心、测井、地震资料分析,从沉积相带、烃源岩评价、储层结构、成藏模式等方面对南二段低渗透油藏形成条件及主控因素进行了研究。结果表明:贝中次凹南二段暗色泥岩累计厚度大于150 m,Ro一般大于0.7%,干酪根类型以Ⅰ型为主,排烃强度普遍超过2×10^(6)t/km^(2),是最主要的生油岩;南二段砂体横向连片,纵向多层叠加,孔隙度平均为8.4%,渗透率平均为0.4×10^(-3)μm^(2),属于低孔、特低渗型储层,储集空间以原生粒间孔、溶蚀孔隙及微裂缝为主,具有良好的储集性能;贝中次凹南二段油藏“源—储”一体共同控制低渗透油藏分布,油气多为近距离成藏,主要分布在扇三角洲前缘砂体的优质储层区,反向断层与扇体、油源有效组合下富集成藏。

长江经济带制造业集聚的环境效应研究

基于2007—2018年长江经济带108地级及以上城市面板数据,采用区位商方法计算制造业集聚指数,主客观赋权法建立长江经济带环境污染指标体系,主客观赋权法建立长江经济带环境污染指标体系,构建空间最小二乘模型,引入制造业集聚的平方项,验证长江经济带制造业集聚与环境污染的非线性关系;基于中介效应模型,探讨区域创新在制造业集聚与环境污染之间中介效应。研究结果显示:2007—2018年间长江经济带环境污染指数呈现先上升、后下降的趋势,下游地区的环境污染指数最高,中游地区次之,上游地区最低;长江经济带环境污染均具有显著的空间溢出效应,制造业集聚水平提高对环境污染呈现出先促进、后抑制的作用,而上游地区制造业集聚水平的提升仍然对环境污染表现为促增作用;长江经济带及中下游地区的制造业集聚不仅可以直接影响环境污染,而且还可以通过区域创新影响环境污染,即区域创新在制造业集聚与环境污染之间存在中介效应。为进一步推动长江经济带制造业绿色转型发展,应推进产业结构生态化转型、提升绿色技术创新水平、加强绿色制造体系建设。