微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结压力振荡特性

为探究微尺度条件下蒸汽直接接触间歇凝结瞬时压力振荡特性,开展了T型微细通道内间歇凝结压力测量实验及频谱分析等。研究发现,在蒸汽温度100℃、蒸汽质量流量0.45g/min、过冷水温度40℃以及过冷水质量流量12.65g/min工况下,间歇凝结压力时域信号在−29.5~8.8kPa之间波动,压力值在2.5kPa附近的概率密度最大。此外,通过频谱分析发现压力频域信号的第一主频为10Hz,与1s内间歇凝结经历的周期数量相近。

具有凹坑结构的半椭圆电热元件传热和流动特性的数值模拟

为了探究表面添加凹坑结构对电热元件的平均换热特性、阻力特性及相关综合性能的影响,对具有凹坑结构的半椭圆翅片电热元件的传热和流动特性进行了数值模拟研究,以相同电加热功率的光滑表面电热元件为基准进行了比较分析。研究结果表明:凹坑结构一方面增加了电热元件的传热面积,同时在一定程度上破坏了空气横掠电热元件的热边界层和流动边界层,使边界层分离点后移,从而强化了传热。在Re=2000时,电热元件最优凹坑参数组合为d=0.8 mm、L=12 mm,其Nu值比光滑表面的电热元件Nu值增加约3.82%,综合传热性能增加约3.6%。

具有仿生结构的并联微细多通道蒸汽直接接触凝结数值模拟

为进一步丰富微细尺度条件下蒸汽直接接触凝结(DCC)流动换热现象的研究,基于哺乳动物动脉或静脉的分支血管树系统,设计了一种具有仿生结构的并联微细多通道模型。在商业软件Fluent上采用VOF多相流模型、大涡模拟(LES)湍流模型和凝结双阻力模型,进行并联微细多通道的蒸汽直接接触凝结数值模拟,获得了并联多通道中的汽羽形态、温度和压力分布以及凝结速率随时间的变化情况。结果表明:汽羽在水平主管凝结过程中会发生聚并,过冷水会周期性进入各竖直支管且各进入高度接近;压力分布在各竖直支管中存在一定差异;微细尺度下凝结仍发生在汽液界面附近,且每个凝结周期中平均凝结速率在汽羽完全聚并之前达到最大值,约为220 kg/(m3·s),在过冷水进入各竖直支管的过程达到最小值,约为17 kg/(m3·s)。

T型微细通道内含不凝气蒸汽直接接触凝结数值模拟研究

利用VOF多相流模型和大涡模拟LES湍流模型,结合“双阻力”模型和Fick定律,对微细通道内含不凝气蒸汽的直接接触凝结过程进行了数值模拟。开展了不凝气对蒸汽直接接触凝结过程中气羽形态、压力分布以及凝结速率的影响机制研究。结果表明:在少量不凝气存在的工况,汽液相界面仍呈现周期性变化,随不凝气含量增加,其在汽液界面处聚集形成的不凝气层厚度增加,气羽无周期性变化。此外,随着不凝气含量的升高,压力振荡强度减弱,凝结形成的负压值变小,凝结速率降低。

基于DRN-BiLSTM模型的矿井涌水量预测

针对矿井涌水量预测中存在的深度学习模型预测精度不高和适用性不强的问题,提出了一种基于深度残差网络(Deep Residual Network,DRN)和双向长短记忆网络(Bidirectional short and long memory network,BiLSTM)的矿井涌水量预测方法。首先,将矿井涌水量数据进行小波分解和归一化处理,得到趋势项数据和细节项数据;其次,采用DRN网络方法对趋势项数据进行预测,采用BiLSTM网络方法对细节项数据进行预测;最后,将2部分预测结果进行重构得到矿井涌水量预测结果。研究结果表明:DRN-BiLSTM模型相比于单一模型预测精度更高,说明该模型具有更好的泛化性。

新型老空底板奥灰突水:成因机制及防控技术

河北峰峰矿区辛安矿2021年“10·25”小煤窑区奥陶系灰岩(简称奥灰)突水,导致矿井生产水平被淹,矿井停产。对事故成因进行了剖析,提出老空区底板奥灰岩溶水突(涌)水概念,总结其区别于采动引发老空透水或底板突水事故的内涵及外延,揭示浅部老空区底板奥灰承压水储能释放动态演化的突水机制。基于区域奥灰岩溶演化史,采用流场分析、数值模拟以及探治工程揭露,确定区域奥灰岩溶强径流带在井田内的展布形态,建立岩溶水动力场模型,应用人工智能及深度学习方法反演辛安矿“10·25”突水时间及空间位置。针对煤矿采空区底板奥灰突水特点及难点,提出流场树靶、探治结合、新旧共治“三位一体”的水害防控技术体系,经过3个阶段治理实践,不仅3个老旧突水点共1080 m^(3)/h涌水量以及新突水点稳定涌水量3600 m^(3)/h得到完全封堵,且矿井原正常涌水量2040 m^(3)/h下降到1020 m^(3)/h,效果超出预期目标。

国产和进口二醋片的结构特性与其纺丝液流变性能构效关系的研究

为提高二醋酸纤维素片的国产化率,通过凝胶渗透色谱、红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热等方法表征了国产棉浆醋片、国产木浆醋片(瑞安)和进口木浆醋片(巴西、挪威)的结构,并通过旋转流变仪测定4种醋片的流变性能。结果表明:棉浆醋片分子量和乙酰化程度居中,但结晶性较强。分子量较低的棉浆纺丝液表观黏度对高剪切速率的响应较慢,且下降幅度少。因其黏度变化稳定,有利于纺丝过程的控制,增加纺速的可调性,提高产量。同时,棉浆醋片因较高的结晶性,纺丝液中可能存在微晶,形成物理缠结点,亦表现出较大的剪切应力,有助于提高成纤强力。

代谢相关脂肪性肝病肝纤维化的危险因素研究

目的:研究代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)的肝纤维化的危险因素。方法:选取2020年1月至2020年12月健康体检经超声检查诊断为脂肪肝并符合入选标准的MAFLD受检者3048例,按纤维化指数评分(FIB-4)分为MAFLD肝纤维化低风险组(FIB-4<1.3分,n=2558例)和MAFLD肝纤维化高风险组(FIB-4≥1.3分,n=490例),比较分析MAFLD肝纤维化的危险因素。结果:与MAFLD肝纤维化低风险组比较,MAFLD肝纤维化高风险组年龄更大,女性比例更高,收缩压、天冬氨酸转氨酶、总胆红素、直接胆红素、空腹血糖、糖化血红蛋白更高,合并2型糖尿病、高血压病、冠心病比例更高;与肝纤维化低风险组比较,肝纤维化高风险组体质量指数、白蛋白、丙氨酸转氨酶、γ-谷氨酰转肽酶、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、白细胞计数、红细胞计数、血红蛋白、血小板计数更低(P<0.05)。单因素Logistic回归分析显示,女性(OR=1.350,95%CI 1.096~1.662,P=0.005)、白蛋白降低(OR=0.917,95%CI 0.881~0.955,P<0.001)、白细胞计数降低(OR=0.680,95%CI 0.629~0.735,P<0.001)、血红蛋白降低(OR=0.987,95%CI0.981~0.994,P<0.001)、合并2型糖尿病(OR=1.859,95%CI 1.414~2.444,P<0.001)、合并高血压病(OR=1.818,95%CI 1.483~2.228,P<0.001)、合并冠心病(OR=2.591,95%CI 1.853~3.624,P<0.001)是MAFLD肝纤维化高风险的危险因素。多因素Logistic回归分析显示,白蛋白降低(OR=0.921,95%CI 0.882~0.962,P<0.001)、白细胞计数降低(OR=0.663,95%CI0.612~0.718,P<0.001)、合并2型糖尿病(OR=1.719,95%CI 1.281~2.305,P<0.001)、合并高血压病(OR=1.712,95%CI 1.375~2.130,P<0.001)、合并冠心病(OR=2.014,95%CI 1.401~2.896,P<0.001)是MAFLD肝纤维化高风险的独立危险因素。结论:白蛋白降低、白细胞计数降低、合并2型糖尿病、合并高血压病、合并冠心病是MAFLD肝纤维化高风险的独立危险因素。

自制腕关节屈伸装置联合常规康复治疗对脑梗死后腕关节痉挛的干预效果分析

目的:观察自制腕关节屈伸装置联合常规康复治疗对脑梗死后恢复期患者腕关节痉挛的干预效果。方法:将60例脑梗死后恢复期患者按照随机数字表法分为腕关节屈伸装置组和常规康复组,每组各30例。常规康复组给予痉挛电刺激、肌电生物反馈、电子生物反馈、作业训练、手功能训练、运动疗法、普通针刺等常规康复治疗,屈伸装置组在常规康复治疗基础上加用屈伸装置训练,首次治疗由治疗师为患者佩戴,教会患者自己使用,每次佩戴中角度固定,随着患者关节活动逐渐改善,每次治疗前慢慢调高屈伸装置的度数,每天调节的度数以患者感到肌肉紧张而没有明显疼痛为度。痉挛电刺激治疗每次15 min,其余常规康复治疗每次20 min,每天1次;自制腕关节屈伸装置每次佩戴30 min,每天2次;以上治疗均为每周6次,共治疗3周。治疗前后采用简化Fugl-Meyer运动功能量表上肢部分评定上肢运动功能,改良Ashworth量表(MAS)评估腕关节痉挛程度,改良Barthel指数(MBI)评价患者日常生活能力,量角器评定腕关节主动屈伸活动度之和,手功能量表评定患手功能。结果:治疗3周后,2组Fugl-Meyer运动功能量表评分均较治疗前有升高(P<0.05),且屈伸装置组升高幅度较常规康复组更明显,治疗后2组间上述指标比较,差异有统计学意义(P<0.05);治疗3周后,2组MAS评分均较治疗前降低(P<0.05),且屈伸装置组降低幅度较常规康复组更明显,治疗后2组间上述指标比较,差异有统计学意义(P<0.05);治疗3周后,2组MBI评分均较治疗前升高(P<0.05),且屈伸装置组升高幅度较常规康复组更明显,治疗后2组间上述指标比较,差异有统计学意义(P<0.05);治疗3周后,2组腕关节主动屈伸活动度之和较治疗前升高(P<0.05),且屈伸装置组升高幅度较常规康复组更明显,治疗后2组间上述指标比较,差异有统计学意义(P<0.05);治疗3周后,2组手功能评分均较治疗前升高(P<0.05),且屈伸装置组升高幅度较常规康复组更明显,治疗后2组间上述指标比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:自制腕关节屈伸装置可缓解脑梗死后恢复期患者腕关节痉挛,增加其主动屈伸关节活动度,改善其上肢及手功能,提高其日常生活能力,且无明显副作用,值得临床推广。

沉积石墨烯铝基板传热特性实验与数值模拟

为探索表面沉积石墨烯对铝基材传热特性的影响,开展实验和数值模拟研究。利用纳米沉积方法制备了表面覆有石墨烯的铝基板,同时以同种规格的纯铝板作为参比对象,以考察前述2种铝基板的表面平均发射率和温升特性。研究结果表明:沉积石墨烯的铝基板和纯铝板表面平均发射率分别约为0.94、0.25,表面平均温度分别为81.6、97.2℃,沉积石墨烯铝基板相较于纯铝板散热表面更加均匀、升温速度提升约为40%。数值模拟结果表明铝基板沉积石墨烯表面温度降低约为20%。

响应面法优化富含益生元的代餐粉配方

该研究利用响应面法优化一款富含益生元的代餐粉配方。利用高溶胀系数和具有饱腹感的魔芋精粉,添加具有改善肠道菌群的菊粉、低聚果糖、低聚异麦芽糖益生元,添加大豆分离蛋白、植物甾醇酯、木糖醇、香芋粉、三氯蔗糖成分,以代餐粉感官评分为指标,通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验优化产品配方,并进行产品质量评价。结果显示,利用响应面方法优化得到最优配方为魔芋精粉添加量3.42 g、大豆分离蛋白0.80 g、植物甾醇酯0.23 g、益生元组合8.00 g(菊粉2.50 g、低聚果糖2.50 g、低聚异麦芽糖3.00 g)、木糖醇1.00 g、香芋粉1.20 g、三氯蔗糖0.005 g,实际感官评分为93.16。该配方代餐粉50 s即可充分溶解,冲调性较好,无颗粒,色泽均匀一致,口感细腻、黏度适中、味道纯正,气味协调,各理化指标及微生物检测按照国家食品相关标准进行了检测,结果均与添加量基本一致,符合国家标准。

不同温度和拉伸速率下复合推进剂力学性能及破坏模式分析

进行不同温度和拉伸速率下推进剂单向拉伸力学性能试验,并利用扫描电镜对拉伸断口形貌进行了观察,分析了温度和拉伸速率对推进剂力学性能的影响以及不同细观破坏模式,特别是低温、高拉伸速率下推进剂的失效机理;基于时温等效原理,给出了推进剂力学性能主曲线和破坏包络线。研究表明:初始模量、抗拉强度主曲线呈指数递减趋势,在高温、低拉伸速率下其值减少;断裂伸长率主曲线呈多项式关系,在低温、高拉伸速率下明显降低;力学性能主曲线和破坏包络线可以用于不同试验条件下失效应力的预测;推进剂在低温、高拉伸速率条件下内部颗粒产生了明显的破碎,相同温度条件下,拉伸速率越高,颗粒破碎越严重。

微细通道内过冷水温度对蒸汽直接接触间歇凝结界面波动的影响研究

为了探究过冷水温度对T型微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结过程的影响,开展了可视化实验研究.采用高速摄像机(帧率为5000 fps)捕捉到了蒸汽温度100℃、蒸汽体积流量550μL/min及过冷水体积流量14758μL/min等参数恒定且过冷水温度分别为30℃、40℃和50℃工况下,1000 ms内汽液界面瞬时演变行为.研究发现,微细通道条件下蒸汽泡在间歇凝结过程中会相继发生多次“颈缩”和“内爆”现象,且随过冷水温度升高“内爆”后的汽液两相区面积逐渐增加;此外,随过冷水温度的升高凝结频率总体减低,而1000 ms内每个间歇凝结周期所需时间的变化趋势与该周期内的汽液两相区最大面积的变化趋势基本一致.

微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结汽液相界面运动特性

为探究T形微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结汽液相界面的运动特性,利用高速摄像机(帧率为5000帧/s)获取过冷水温33℃、过冷水质量流量6.325g/min、蒸汽温度100℃及蒸汽质量流量0.25g/min工况下的可视化图像。在此基础上定性分析汽液相界面的瞬时演变特征,进一步应用图像批处理技术定量分析相界面的前端运动规律,包括相界面位置及速度的瞬时波动特性。研究发现,不同凝结周期内的汽液相界面在蒸汽泡生成直至最大时的形貌、蒸汽泡的溃灭特性等方面有很大差异,主要体现在气泡溃灭时是否发生“局部收缩”和“内爆”等。此外,对于一个典型相界面运动周期而言,蒸汽泡消失阶段所占时间比例最小约为12%。通过分析相界面前端瞬时位置波动曲线,发现利用该曲线获得该工况下的凝结频率为23Hz,且该曲线的峰值分布具有较强周期振荡特性。通过分析相界面前端瞬时速度波动曲线,发现在多个极短时间内出现了速度的瞬时转变以及较为剧烈的多次振荡,速度峰值最大可达11m/s。结合可视化图像,详细描述了相界面速度振荡时的界面演变情况,并揭示“局部收缩”和“内爆”导致速度振荡的机理。

数据中心相关器件的浸没液冷技术研究进展

数据中心这一“新基建”的冷却节能技术日益受到关注,以近年来的研究热点——浸没液冷技术为研究对象,从数据中心相关器件浸没液冷装置的型式与部件及传热原理相关分析方面进行了回顾与评述。单相浸没液冷装置的主要部件涉及腔体和二次冷却循环系统,与之相关的传热分析则包括无量纲准则数Nu数、对流传热热阻以及Re数对传热效果的影响等;双相浸没液冷装置型式较为多样化,但受到冷却液沸腾相变的影响一般需要设置控压部件,此外双相浸没液冷相关的传热分析则主要涉及总体传热系数和临界热流密度的计算。从工程应用角度,单相浸没液冷技术在服务器级的冷却方面应用较为成熟,而双相浸没液冷技术的早期研究主要集中在电子元器件级别,服务器级双相浸没液冷技术在综合传热分析和系统控制等方面仍有较大提升空间。

建筑环境与能源应用工程专业基础课教学思考——以“工程力学”为例

针对建筑环境与能源应用工程专业的发展,“工程力学”课程如何能在教学内容及方法手段等方面为之更好服务是应考虑的问题。建筑环境与能源应用工程专业是民用与军用等实际工程中的基础,随建筑要求、时代要求与时俱进。力学分析能力在建筑环境与能源应用方面具有基础性、前瞻性的特点,无论是施工现场,还是后期监测,都有不可忽视的作用。而学生在校期间与工程实际脱节,实践环节不到位,缺乏创新性,使得当前条件下从力学到专业、从专业到职业的衔接过程在教学目标的实现上还不够顺畅。因此,“工程力学”学科的教学内容、时间分配、教学方式、教学手段、考核方式、考核方向、教学质量等组成的系统化的力学教学过程,对培养理论与实际兼容的复合型高素质人才有启发意义。

大孔径规则多孔介质强化石蜡熔化的实验研究

强化相变材料熔化是提高与之相关的储热装置效率的有效途径,区别于既往常见的泡沫金属强化相变材料熔化,本文以黄铜为材料设计加工了一种大孔径规则多孔介质,并将其与石蜡和PC圆管组成实验段.以只填充石蜡的实验段作为对照,通过可视化实验和典型位置处瞬时温度的测量考察了该类型多孔介质强化石蜡熔化的作用效果和机理.结果表明:填充大孔径规则多孔介质实验段内的石蜡在熔化过程中无明显的糊状区.此外,与只填充石蜡的实验段相比,填充大孔径规则多孔介质的实验段内固-液界面向上移动的高度较高且温升速率显著较快.再者,该类型多孔介质可显著强化距离加热壁面较远的测点C的自然对流传热,从而使其温度在500 min后高于距离加热壁面最近的测点C的温度.

具有分形翅片的相变蓄热单元熔化过程数值模拟分析

相变材料热导率较低,使得相变储热装置性能受到限制。为提高相变储热装置性能,针对不同分形结构的管壳式相变储热装置,利用数值模拟方法分析了有无分形翅片下相变材料熔化过程特性。结果表明,分形结构能够显著强化相变材料的熔化速率,在液态相变材料浮升力作用下储热单元上部温度较高于下部。当套管中内壳内壁面温度为90℃时,无分形结构的翅片套管式相变蓄热单元的熔化时长为110 s,而具有60°和90°分形结构的蓄热单元的熔化时间分别缩短了27.27%和36.36%。无分形结构、具有60°分形结构和具有90°分形结构装置在熔化稳定后平均温度分别约为338、341、343 K。此外发现,随着相变材料的逐渐熔化,自然对流换热效果呈现先逐渐增强,在达到旺盛自然对流阶段后又逐渐减弱,其原因主要是由于温度场逐渐趋于均匀,自然对流的温差减小所致。

自身免疫性肝病首诊特征分析:单中心18年回顾性研究

目的观察自身免疫性肝病(AILD)患者首诊特征的年代变迁,探讨对该病早期诊断有意义的因素。方法回顾性分析2000年1月至2017年12月就诊于天津医科大学总医院消化科的581例AILD患者资料,根据时间划分为3个年度段(2000至2005年,2006至2011年,2012至2017年),比较首诊年龄、诊断途径和首诊时合并肝硬化的年代变迁。结果2000至2017年本中心AILD诊断例数逐渐增多,年龄范围16~81岁。体检筛查发现肝功能异常作为AILD患者首诊途径的比例逐渐增多(P<0.001),因出现相关临床症状或肝硬化失代偿期表现而就诊的患者比例逐渐下降(P<0.001)。不同性别的AILD患者平均首诊年龄均有下降趋势,其中男性患者下降明显(P=0.044)。首诊时合并肝硬化的患者比例明显降低[上述3个年度段首诊肝硬化比例分别为77.78%(21/27)、41.58%(79/190)和25.00%(91/364),P<0.001],其中自身免疫性肝炎和原发性胆汁性胆管炎患者首诊合并肝硬化比例下降较为显著(P<0.001)。首诊合并肝硬化的AILD患者的比例降低与健康体检作为首诊途径的比例逐年增多有明显相关性(r=-0.549,P<0.001)。结论近年来体检筛查发现肝功能异常作为AILD患者首诊途径的比例较过去明显升高,AILD患者首诊年龄呈下降趋势,首诊时合并肝硬化及并发症的比例明显降低。临床医师需对体检发现肝损伤人群进行规范的免疫学检查,重视无症状AILD患者的早期诊断。

老年人膳食模式与原发性肌肉衰减综合征的横断面研究

目的:探讨老年人膳食模式与原发性肌肉衰减综合征的关系。方法:本横断面研究的参与者来自天津慢性低级别全身炎症与健康队列研究的基线调查。符合研究条件的研究对象总人数为2423例,年龄为(67.6±5.2)岁。原发性肌肉衰减综合征是根据亚洲肌少症工作组指南定义的。采用经信效度验证的食物频率问卷收集饮食数据。通过因子分析提取出三种膳食模式:水果甜食膳食模式;传统东方膳食模式;动物性食物膳食模式。采用多元Logistic回归模型进行分析膳食模式得分与原发性肌肉衰减综合征之间的关联,并计算比值比和95%置信区间。结果:原发性肌肉衰减综合征的患病率为16.1%。多元调整后,与最低分位相比,水果甜食膳食模式、传统东方膳食模式和动物性食物膳食模式最高分位原发性肌肉衰减综合征的OR和95%CI分别是1.06(0.74,1.50)、0.54(0.34,0.86)和0.50(0.33,0.74),趋势性P值分别为0.87,<0.01和<0.001。结论:在老年人中,传统东方膳食模式和动物性食物膳食模式可能有利于改善或预防老年人原发性肌肉衰减综合征。