高压自紧式聚酰亚胺垫片密封性能影响因素分析及结构优化

为了解决液体火箭发动机在异常工况下的密封失效问题,建立了发动机充气阀阀芯密封结构的有限元模型,分析了密封结构参数、加工误差及卡滞偏斜对充气阀阀芯密封性能的影响,并进行了试验验证。结果表明:综合考虑可加工性、密封效果,圆阀座是充气阀的首选结构;在不同圆角半径下,圆角半径在0.35~0.45 mm范围内使用效果最佳;平面度偏差及卡滞偏斜在0~0.07 mm范围内对密封效果和使用寿命几乎没有影响。本研究可为航天军工用高精密密封的设计和优化提供参考,有助于提高我国高精密密封的技术水平。

聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂的微波干燥特性研究

分别用119,462,595 W的微波功率,对微波干燥聚偏二氟乙烯(PVDF)进行了实验研究,通过测量样品的温度、质量以及相关的实验数据,探索了聚偏二氟乙烯(PVDF)的微波干燥规律。随着微波干燥功率的提高,物料干燥速度加快,实验证明,微波干燥聚偏二氟乙烯(PVDF)在干燥速度上较传统的烘燥法更为快速,效率更高。拟合聚偏二氟乙烯(PVDF)薄层微波干燥数学模型的结果表明,Page模型的模拟效果最好。此外,还对微波干燥聚偏二氟乙烯(PVDF)进行了经济核算,并讨论了之后的研究方向和内容。

高速轴承腔回流泵送密封全周期运转特性分析

针对高速轴承腔回流泵送密封启停阶段和高速状态不同的运转特性,对其全周期运转工况进行研究。应用有限元热流固耦合数值分析方法,建立高速轴承腔回流泵送密封分析模型,研究回流泵送密封的泄漏量、温度分布和端面变形在全运转周期转速内的变化情况;搭建高速轴承腔回流泵送密封试验台,得到其泄漏和温升情况并验证数值分析结果。结果表明:回流泵送密封可有效实现全运转周期的密封效果,其中低速运转时仅出现微量泄漏,高速运转时为零泄漏;动静环接触位置温度最高,端面外侧温度下降较快,低速运转时温升速率较快,达到临界开启转速时温度呈下降趋势;超过临界开启转速后,随转速继续增加温度缓慢上升,高速运转温度低于低转速情况;动静环端面内侧变形较大,动环变形量大于静环,端面变形随转速变化趋势与随温度变化趋势类似,高速运转下端面变形小于低转速下。研究结论为高速轴承腔回流泵送密封的分析与试验提供参考。

玄武岩纤维橡胶混凝土的抗冲磨性能

为提高混凝土的抗冲磨性能,研究粒状、针状、粉状橡胶对混凝土抗冲磨性能的影响,在粒状橡胶混凝土基础上掺入玄武岩纤维,研究纤维橡胶复合时混凝土的抗冲磨性能,结合SEM观察微观形貌,并分析其抗冲磨增强机理,运用分形维数表征混凝土磨损过程的形貌变化情况,并讨论分形维数与磨损程度的关系。结果表明:掺入15%的粒状、针状与粉状橡胶时,混凝土的抗冲磨强度分别提高了140.24%、157.96%、83.88%;当玄武岩纤维掺量为0.1%时,粒状橡胶混凝土抗冲磨强度提高了11.63%,纤维和橡胶能在不同层面上发挥作用,共同增强抗冲磨性能;混凝土磨损程度可用分形维数表征,随着时间的增加,混凝土磨损越严重,分形维数越大,得到了分形维数与质量损失率和体积损失率的关系,并建立了曲线方程。

稻鳝种养模式对土壤氨氧化微生物群落多样性和结构的影响

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻田处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域(CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了土壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clade-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P<0.05);AOA和Comammox促进了土壤硝化速率,而AOB反之;稻鳝种养模式改变了氨氧化微生物群落的结构,并增强了氨氧化微生物之间的信息交流,使其内部连接更加紧密。研究表明,稻鳝种养模式通过改变土壤环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微生物产生了重要影响。

不同浓度和表面修饰的聚苯乙烯微塑料对水稻种子萌发、生长和氧化应激的影响

为揭示微塑料对陆生植物的影响,本研究探究了不同表面修饰(原始、羧基化和氨基化)的聚苯乙烯微球(PS、PSC、PSN)暴露下水稻种子萌发、生长和氧化应激状况,暴露浓度分别为0.2、1、5 mg·L^(-1)和30 mg·L^(-1)。结果表明,3种微塑料对水稻种子发芽率和幼苗根质量的抑制程度表现为PSN>PSC>PS,对水稻根系形态(根长、根表面积和根投影面积)的抑制程度总体表现为两种经表面修饰的微球强于原始微球。PS在较低浓度(0.2、1 mg·L^(-1))下通过刺激水稻根部提高抗氧化系统的应激水平,避免了氧化损伤;随着浓度的升高,根部抗氧化防御能力逐渐减弱,在30 mg·L^(-1)时引发了脂质过氧化。两种经表面修饰的微塑料在较低浓度(0.2、1 mg·L^(-1))下即可抑制根部抗氧化系统。PSC仅在最高浓度(30 mg·L^(-1))下诱导了根部氧化损伤,而PSN在1 mg·L^(-1)时就引发了氧化损伤,且随着PSN浓度的升高,氧化损伤进一步加剧。随着微塑料浓度的升高,水稻根表洗脱物明显增多,可能与根部的抗氧化反应有关。最高浓度(30 mg·L^(-1))PSC和PSN的根表洗脱液中可观察到微塑料,根表吸附可能是导致氧化损伤和生长发育受阻的原因。水稻的芽对微塑料的敏感性远低于根部,芽质量和叶绿素含量受到了一定程度的抑制;3种微塑料均在最高浓度(30 mg·L^(-1))时引发了芽的氧化损伤,但各处理组间的差异不大。研究表明,与原始聚苯乙烯微塑料相比,经表面修饰的微塑料,尤其是氨基化微塑料对水稻种子萌发、根系生长和抗氧化系统的负面影响更强。

基于事件触发学习的航天器定轨算法

针对通信和计算资源受限的航天器实时定轨问题,提出一种基于事件触发学习的无迹卡尔曼滤波航天器定轨算法。以无迹卡尔曼滤波方法为基础,设计随机事件触发机制驱动的自适应学习算法,实现有限系统动态学习频率下的实时定轨,在保证定轨精度的同时降低地面站与航天器双向通信次数,有效节省了航天器通信与计算资源。

泵用机械密封织构端面干摩擦磨损仿真及试验研究

为了减轻泵用机械密封端面在启停阶段和严重振动工况下的干摩擦磨损,对泵用机械密封织构端面进行了干摩擦磨损仿真及试验研究。首先,采用ANSYS软件建立了具有表面织构的动静环密封端面的瞬态有限元模型,基于Archard磨损理论,分析了不同织构分布间隔角度、边长和旋转角度下静环(石墨环)的磨损规律,得到了石墨环的磨损体积分布;然后,采用摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对不同织构参数的密封环进行了磨损试验,得到了密封环磨损前后的表面形貌和石墨环的磨损质量;最后,对比分析了仿真和试验结果,讨论了不同织构参数对石墨环磨损质量的影响以及织构的减磨机理。研究结果表明:织构凹槽可以在容纳磨粒磨屑的同时生成石墨转移膜进而减轻磨损;减轻密封环端面磨损要求织构面积合适,足够容纳磨粒磨屑,同时不过分增大表面粗糙度;织构分布间隔角度每增大5°且边长每减小0.1 mm,石墨环的磨损质量平均减少约7.83%和7.35%。织构旋转角度每增大15°,石墨环的磨损质量平均增大约4.25%。所得研究结果可为泵用机械密封的表面织构设计提供较好的理论支撑,并提升泵用机械密封的耐磨性能。

基于三维形貌的水工混凝土抗冲磨性能评价与预测

用机械探针测绘了水下钢球法试验中混凝土试件(水胶比分别为0.3、0.4、0.5)在不同冲磨时间(24~120 h)下的三维磨蚀形貌,并计算了磨蚀深度、磨蚀体积和分形维数,在此基础上,用投影寻踪回归(PPR)软件建立了考虑水胶比和冲磨时间的混凝土磨蚀损伤预测模型。结果表明:在水下钢球法试验条件下,混凝土表面形貌与冲磨时间及空间位置有关,可分为损伤区、过渡区和完好区;机械探针法能够较好地表征混凝土的冲磨时变行为;随着冲磨时间的延长,试件的磨蚀深度、磨蚀体积不断增大,分形维数增至2.60左右时逐渐趋于稳定;随着水胶比的增加,试件的磨蚀深度、磨蚀体积和分形维数均增大;建立的混凝土磨蚀损伤预测模型的计算精度较高,可为实际工程中水工混凝土的抗冲磨性能评价及寿命预测提供参考。

崇明岛农林土壤养分分布特征及其影响因素研究

科学评价崇明岛农林土壤养分储存状况,阐述其空间分布特征,对于崇明岛农林生态可持续发展具有重要意义。针对上海崇明岛4种主要农林种植方式(粮田、菜田、果园和生态林)及3种代表性土壤类型(水稻土、潮土和滨海盐土),采集0~20 cm土壤样点100个,分析崇明岛农林土壤养分分布特征及其影响因素。结果表明:崇明岛农林土壤pH均值为7.99,电导率(EC)均值为0.56 mS/cm;有机质平均含量为17.29 g/kg,属于中下水平;全氮平均含量为1.91 g/kg,属于丰富水平;全磷平均含量为1.33g/kg,属于中上水平。崇明岛的农林土壤基本呈碱性,中部的EC较低;土壤有机质含量在南部和中部较高,在东部偏低;全氮含量整体处于较高水平,中部偏高,西部偏低;全磷含量呈现出中部偏高,从南部向东北、东南方向逐步降低的分布格局。不同种植方式下各土壤养分指标均有显著性差异,粮田有机质含量最高,为19.20 g/kg;粮田与菜田全氮含量均较高,分别为2.09、2.17g/kg;土壤EC与全磷含量表现为菜田>果园>粮田>生态林。不同类型土壤的全氮、全磷含量表现为水稻土>潮土>滨海盐土;潮土的有机质含量最高,为18.00 g/kg,EC最低。崇明岛农林土壤养分分布受种植方式的影响显著,选择粮田种植方式有助于崇明岛农林土壤养分提升。

含腐植酸水溶肥对空心菜生长及土壤养分性状的影响

为研究不同含腐植酸水溶肥施用量及施肥方式对空心菜品质、土壤含碳量、养分含量、土壤酶活性的影响,设置8个处理,分别为空白(CK)、常规化肥(CF)、根施腐植酸水溶肥全量替代(RT_(1))、根施腐植酸水溶肥50%替代(RT_(0.5))、根施腐植酸水溶肥25%替代(RT_(0.25))、叶施腐植酸水溶肥全量替代(LT_(1))、叶施腐植酸水溶肥50%替代(LT_(0.5))、叶施腐植酸水溶肥25%替代(LT_(0.25)),测定收获后土壤理化性质以及空心菜产量品质指标,采用主成分分析法对施肥效果进行综合评价。结果表明,RT_(1)较CF产量、土壤有机碳(SOC)含量和可溶性固形物含量分别提升了11.5%、8.7%和8.8%;LT_(1)较CF可溶性固形物、粗蛋白和维生素C含量分别提升了17.6%、15.5%和11.0%,但产量和土壤SOC含量分别下降了2.9%和11.3%。空心菜产量与土壤速效氮和SOC含量呈显著正相关(P<0.05),与pH和速效钾、速效磷含量呈显著负相关(P<0.05),表明速效氮养分和有机质的添加对于促进空心菜的生长和增加产量起重要作用。根据主成分分析结果,施加含腐植酸水溶肥有利于高品质蔬菜生产及提高土壤质量,根部施用全量含腐植酸水溶肥替代化肥(RT_(1))效果最佳。研究结果可为提高作物产量品质和土壤质量,实现化肥减施并增加土壤固碳能力提供参考。

开启式艉轴唇形密封结构参数多目标优化及性能分析

开启式船舶艉轴密封因其优异的开启性能使得艉轴密封实现了长寿命高效运转,但因唇体结构设计不合理导致唇口磨损严重。以开启式艉轴唇形密封圈为研究对象,建立唇形密封数值分析模型,分析开启式艉轴唇形密封的密封性能,采用响应面法对唇体结构进行多目标优化分析,进行唇形密封试验。研究结果表明:唇口过盈量对唇形密封开启性能和寿命影响最大,其次是弹簧径向力、前唇角和后唇角;在多种力载荷作用下,反吹气体压力至少大于工作压力的1.3倍时,唇口开启。对开启式艉轴唇形密封合理设计唇口结构参数,通过实现动态调节反吹气体压力,可有效减少唇口磨损并极大改善密封性能,并降低唇口开启对转速的依赖。优化参数组合为:唇口过盈量1.5mm、弹簧径向力70N、前唇角45°、后唇角40°,通过合理地优化结构设计,综合唇口减磨性能提升明显,且唇口寿命提升173%。

基于有限元和响应面法的U形弹簧结构参数分析

液压作动器内部密封件的蓄能性能是衡量其可靠性的关键,而U形弹簧作为蓄能密封圈的弹性元件,其压缩刚度和弹性压缩极限是决定其蓄能性能的主要因素。建立基于材料参数的U形弹簧弹塑性有限元模型,计算U形弹簧的压缩刚度、弹性压缩极限和线性压缩临界值,分析典型结构参数对蓄能特性的影响;基于响应面法构建多因素数学模型,比较各结构参数对弹簧压缩刚度和弹性压缩极限的影响程度;通过多次弹簧压缩试验验证了计算模型的准确性。结果表明:弹簧厚度、截面总长、开槽宽度、周期宽度和根部圆弧半径为压缩刚度的主要影响因素,其影响依次减小;弹簧厚度、截面总长和根部弧半径为弹性压缩极限的主要影响因素,其影响依次减小。重复压缩试验证明,弹簧屈服产生的塑性变形会随着压缩次数累加,导致弹簧开口宽度减小,导致密封圈动态密封性能降低;当蓄能密封圈用于动密封时其压缩量不宜超过弹性压缩极限。

新辅助化疗增加进展期胃癌术后严重并发症

目的:探讨与直接手术相比,新辅助化疗后手术是否会增加进展期胃癌术后并发症发生率以及严重程度,并从身体成分、血液学变化等方面探讨其机制。方法:通过回顾性分析的方法,收集2018年1月至2021年12月在兰州大学第一医院接受新辅助化疗后行手术患者(A组)和直接手术患者(B组)的临床资料。根据Clavien-Dindo分级系统评估术后并发症的严重程度。先直接比较AB两组差异,之后通过倾向性评分匹配法(Propensity Score Matching, PSM)使两组患者基线均衡再次比较两组差异。采用χ^(2)检验、配对样本t检验、t检验比较分类或连续资料之间的关系。结果:总共纳入302例患者,并发症总发生率A组(38.4%)大于B组(30.5%),但差异无统计学意义(P>0.05)。A组较B组更易发生严重的术后并发症(P<0.05)。PSM匹配后的87对患者中,并发症总发生率A组(37.9%)大于B组(28.7%),但差异无统计学意义(P>0.05)。A组较B组更易发生严重的术后并发症(P<0.05)。同时,与B组相比,A组新辅助化疗后肌肉密度、中性粒细胞计数/淋巴细胞计数、系统性免疫炎症指数、血小板计数/淋巴细胞计数、淋巴细胞计数/单核细胞计数、预后营养指数、系统免疫炎症营养指数、血红蛋白、白蛋白、血小板均显著降低(P<0.05)。结论:进展期胃癌新辅助化疗后行手术治疗较直接手术易发生严重术后并发症,可能与新辅助化疗前后身体成分、血液学指标、营养指标及炎症指标变差相关。

γ-聚谷氨酸生物有机肥制备及其对土壤营养和青菜品质的影响

为提高农业资源利用价值,发展可持续农业,本研究基于产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌A-5制备一种γ-聚谷氨酸生物有机肥。制备过程为:(1)将秸秆风干粉碎后与畜禽粪便、豆粕、味精废液混匀,得到发酵基质,所述畜禽粪便、秸秆、豆粕和味精废液的质量比为4~8∶4~8∶1~4∶0~1;(2)将枯草芽孢杆菌A-5种子接种液接入所述发酵基质中,混匀发酵,得到所述γ-聚谷氨酸生物有机肥。采用大田小区试验研究其对小青菜的促生作用及在降低作物热害中的应用。结果显示,本研究的γ-聚谷氨酸生物有机肥利用农业废弃物作为发酵基质,成本低廉,能够促进作物养分吸收、增产提质、改善土壤理化性质,并提高作物的对高温天气的抗逆性。

干摩擦釜用机械密封DLC涂层-石墨配副摩擦磨损与温度变形场分析

干摩擦釜类设备的机械密封散热及润滑条件较差,其密封端面存在较大热力变形和磨损问题,对密封端面进行沉积类金刚石(diamond-like carbon,DLC)涂层强化,可有效降低摩擦系数并抑制端面热力变形以延长密封寿命。基于反应釜的密封结构和密封环的基体材料以及DLC特性,使用摩擦磨损试验机测试了不同厚度DLC涂层在变工况条件下与浸树脂石墨形成摩擦副时的摩擦系数和磨损率;采用实验获得的摩擦系数,利用有限元软件建立釜用机械密封热-结构耦合分析模型,分析了典型DLC涂层厚度下的端面温度场和变形场,结合实验结果针对DLC涂层的减磨效果进行了分析。分析结果表明,与无DLC涂层的摩擦副相比,DLC涂层具有优异的减磨效果,在不同pcv值下DLC涂层最大能够使摩擦系数降低43.9%,使磨损率降低67.53%,稳态温度和变形分别平均降低18%和25%左右;6μm DLC涂层相较于2μm涂层形成的摩擦副性能更优,最大能够使峰值温度和变形进一步降低2.23%和2.52%。DLC涂层的使用令端面磨损率、稳态温度、变形量均得到降低,可为干摩擦釜用机械密封延长服役年限和提高密封稳定性提供借鉴。

基于深度融合模型的气膜密封端面状态识别方法

气膜密封装置是工业领域应用广泛的一种密封技术,其可靠的密封性能对于设备正常运行至关重要。气膜密封装置的动静密封环接触端面相对运动会产生摩擦,摩擦过程会产生复杂的声发射信号,这些信号往往隐含密封端面运行状况的重要信息。采用传统的方法往往难以准确识别和分类这些微弱的特征信号,因此需要开发更高精度的故障诊断方法。针对机械密封动、静环端面摩擦状态难以识别这一问题,以气膜密封装置为研究对象,提出了一种基于深度融合模型的气膜密封端面状态识别方法。首先,采用声发射传感器及采集设备,对密封端面的声发射信号进行了采集;其次,利用小波包变换方法对采集到的信号进行了滤波处理,并提取了时域和频域的微弱特征;然后,将深度随机森林(DRF)作为分类层融入卷积神经网络(CNN)形成了融合模型,对预先处理过的密封装置运行状态的特征信息进行了识别和分类;最后,根据实验的泄漏量,使用混淆矩阵和受试者工作曲线分析了两种模型的特征提取能力。研究结果表明:CNN-DRF融合模型对于密封端面声发射信号的两种特征识别精度分别为96%和98%,与传统的CNN模型相比,其可以充分提取信号特征信息,具有更出色的故障诊断能力。

基于有限元等效模型的大型膜顶搪瓷拼装储罐安全性分析

为了提高储罐的安全性,建立了大型膜顶储罐的等效分析模型,分析不同工况下罐体壁板及其零部件的应力及变形,探究拉筋带数量、中心立柱高度等对罐体的应力及变形的影响规律,求解得到了其最优值。结果表明:在膜顶拼装储罐未产气加上雨雪天气影响等极端工况下,储罐的罐壁以及抗风圈发生失效,需要对储罐结构进行优化以提高罐体安全性;拉筋带数量和中心立柱高度是影响罐体安全性的主要因素,拉筋带数量增加到80根,中心立柱与拉筋带夹角增大到77.5°可以有效提高罐体的安全性;首层壁板厚度和膜压已为最优值,满足罐体安全性要求。所得结论可提高拼接罐体的可靠性,为后续拼接罐体的设计提供参考。

硫酸盐侵蚀作用下低热水泥浆体退化行为研究

低热水泥广泛应用于水工混凝土,抗硫酸盐侵蚀是其耐久性设计的重要指标之一。采用硫酸钠溶液全浸泡试验法,对比研究了低热水泥基净浆试件与普通水泥净浆试件孔隙率、硫酸根离子分布、膨胀率、抗压强度和维氏硬度等物理、力学性能演化规律,对其侵蚀退化行为和损伤机理进行了分析。结果表明:硫酸钠溶液环境下低热水泥浆体的抗侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,掺入30%粉煤灰可提升其抗侵蚀能力。低热水泥浆体沿其侵蚀方向可由表及里分为损伤区、增强区、侵入区和完好区,维氏硬度指标能够较好地表征水泥石损伤时变行为。

秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响

为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS)4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明,SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。