CO_(2)−荷载耦合作用下煤体细观统计损伤本构模型及验证

CO_(2)吸附会对煤体产生损伤劣化作用进而降低其稳定性,对CO_(2)封存的长期安全性提出挑战,明确CO_(2)劣化作用并建立本构模型至关重要。采用损伤力学理论和统计理论推导出能够综合反映CO_(2)吸附和荷载耦合作用下煤体总损伤变量的计算公式,并重点考虑了压密段的影响,分段建立了CO_(2)作用下煤体的细观统计损伤本构方程,明确了模型各参数的确定方法。最后通过CT扫描实验系统、MTS 816实验系统确定了本构模型参数,并采用自主研制的气−固耦合实验系统对不同CO_(2)压力下煤体进行了单轴压缩实验,验证了模型的合理性。研究结果表明:①基于CT扫描获取的裂隙率和运用Weibull分布理论分别定义了吸附和受载作用下的损伤变量,结合损伤理论进一步得到二者耦合作用下的总损伤变量,并建立了细观统计损伤本构模型;②基于CT扫描技术的裂隙三维重构真实反映了CO_(2)作用前后裂隙扩展特征,CO_(2)压力越高,裂隙扩展越充分,煤样三维裂隙参数和损伤变量越大,所形成的空间裂隙网络越复杂;③CO_(2)对煤体力学性质劣化作用显著,煤体的抗压强度与弹性模量随CO_(2)压力增加分别降低了49.78%和22.63%,CO_(2)对煤体的溶胀效应、塑化效应和气楔效应的综合作用导致了力学参数的降低;④建立的CO_(2)作用下煤体细观统计损伤模型理论曲线与单轴实验曲线具有较高的吻合度,说明损伤本构模型能够较好地反映出CO_(2)对煤体力学特性的损伤劣化作用,体现了损伤本构模型及模型参数确定方法的合理性与适用性。

Zipf定律在科里奥利加速度刺激心率动力学分析中的应用

采用Zipf定律建立科里奥利加速度刺激心率动力学分析方法,为前庭功能适应性训练中自主神经响应实时评估需求提供技术手段。25名男性志愿者完成了试验。试验1:转椅180°/s旋转下左右摆头2 min;试验2:转椅180°/s旋转下俯仰头动2 min,诱发加速度刺激。应用Zipf定律分析Polar表记录心率的动力学模式。研究表明:8种心率模式出现频率最高,2项试验的心率模式差异为0.27%±0.05%;相比中年组,青年组具有更明显的迷走神经响应模式(P<0.006);相比曾参训组(0.15%±0.03%),初期参训组2项试验心率模式差别增大(0.43%±0.10%),具有更明显的迷走神经响应模式(P<0.05),训练经验加速度刺激下对心率模式的影响超过年龄因素;运动病症状评分与体温变化量负相关(r=-0.459,P<0.007),而体温变化量与最常出现的3种心率模式发生率正相关(r=0.396~0.459,P<0.03)。应用Zipf定律的心率动力学分析可揭示加速度刺激相关生理规律,应用于前庭自主神经响应动态变化判断。

基于虚拟网关的交通基础设施监测点位数据接入方法

针对交通基础设施点位监测数据来源多样、结构各异、协议不一的特点,分析具体接入需求,提出一种基于Netty架构的交通基础设施监测点位数据接入虚拟网关。阐述网关接入监测点位的配置方法及集群分配策略,定义超文本传输协议(HTTP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)下的数据传输格式,设计一种数据传输消息的编码和校验机制。在真实监测数据样本增强的基础上,利用分布式消息模拟工具对虚拟网关性能进行测试,结果表明,该虚拟网关实现了多点位多协议的交通基础设施监测数据统一接入,每亿条数据接入时间、存储时间分别达到8.14 s和9.75 s,平均数据溯源时间为2.96 s,具有亿级规模点位监测数据的接入能力,可为交通基础设施数字化监测的研究和应用提供理论支撑。

尼莫地平对脊髓损伤大鼠脊髓组织Ca^(2+)及细胞焦亡的影响

目的研究尼莫地平(Nimodipine)对脊髓损伤(SCI)大鼠及脊髓组织Ca^(2+)及细胞焦亡的影响。方法将36只SD雄性大鼠按照随机数表法分为假手术组(Sham组)、脊髓损伤组(SCI组)和SCI+Ca^(2+)抑制剂尼莫地平组(Nimodipine组)各12只。脊髓撞击法制备大鼠SCI模型,BBB评分评估大鼠运动功能,荧光探针检测脊髓组织Ca^(2+)含量,酶联免疫吸附法检测白介素1β(IL-1β)及白介素18(IL-18)含量,蛋白免疫印迹检测细胞焦亡相关蛋白NOD样受体蛋白3(NLRP3)及半胱氨酸/天冬氨酸蛋白酶1(Caspase-1)的表达水平。结果与Sham组比较,SCI组大鼠BBB评分降低,差异有统计学意义(P<0.05);与Sham组比较,SCI组大鼠Ca^(2+)(18.92±3.60)、IL-1β[(383.66±45.42)pg/mL]、IL-18[(364.21±38.23)pg/mL]含量和NLRP3(0.93±0.19)、Caspase-1(0.98±0.08)的表达水平明显增加,差异均有统计学意义(P<0.05);与SCI组比较,Nimodipine组大鼠1 d、3 d、7 d的BBB评分稍增高,但差异均无统计学意义(P>0.05),而14 d、21 d及28 d大鼠BBB评分明显增高,差异均有统计学意义(P<0.05);与SCI组比较,Nimodipine组大鼠Ca^(2+)(11.73±4.31)、IL-1β[(292.93±28.48)pg/mL]、IL-18[(279.81±22.52)pg/mL]含量和NLRP3(0.79±0.18)及Caspase-1(0.63±0.10)的表达水平明显减少,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论尼莫地平可能通过抑制Ca^(2+)来改善SCI大鼠的细胞焦亡及运动功能。

促红细胞生成素对大鼠急性脊髓损伤铜死亡及感觉运动功能的影响

目的探讨促红细胞生成素(EPO)对大鼠急性脊髓损伤(ASCI)铜死亡及感觉运动功能的影响。方法将36只212~236 g雄性SD大鼠按照随机数字表法分为Sham组(行椎板切除)、ASCI组(ASCI建模)和EPO组(行ASCI建模后每日腹腔注射EPO 5000 U/kg,7 d),每组12只。术后进行运动及感觉功能(Reuter)评分、BBB评分及脊髓含水率测量,采用等离子质谱仪检测Cu^(2+)含量,蛋白质印迹技术检测铜死亡蛋白铁氧还原蛋白1(FDX1)及二氢硫辛酰转乙酰基酶(DLAT)的表达水平,比较3组大鼠感觉运动功能、脊髓水肿情况等。结果与Sham组比较,ASCI组和EPO组BBB评分减少(P<0.05),Reuter评分、脊髓含水率、Cu^(2+)含量、FDX1及DLAT表达均增多(P<0.05);与ASCI组比较,EPO组大鼠BBB评分增多(P<0.05),Reuter评分、脊髓含水率、Cu^(2+)含量、FDX1及DLAT表达均减少(P<0.05)。结论EPO可抑制ASCI大鼠铜死亡、减轻脊髓水肿,改善其感觉运动功能。

山西电力备用辅助服务市场机制设计与实践

电力备用辅助服务市场是反映备用服务价值、引导传统火电和新型主体积极提供备用服务、支撑新型电力系统构建的重要机制。山西在电力现货市场和调频辅助服务市场正式运行的基础上,针对新能源高占比下电网备用灵活调节资源不足的问题,研究提出了主辅协调的正备用辅助服务市场交易机制。在市场机制设计上,山西采用现货电能量市场和正备用市场的总费用最低为目标确定机组组合、再顺次出清备用和电能量市场的半耦合出清协调模式,并给予备用服务供应商除中标容量补偿以外的富余发电容量补偿费用,以充分反映备用服务保供应和促消纳的双重价值。算例分析及山西正备用市场模拟试运行结果表明,备用服务市场建设有利于发现备用调节价值,优化系统调节资源配置,相关成果可为国内备用市场建设提供参考。

循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律研究

为研究循环荷载下含瓦斯煤力学特性及应变场演化规律,利用MTS816岩石力学试验系统和自主研制的含瓦斯煤气固耦合装置开展循环加卸载条件下含瓦斯煤力学特性试验,分析循环加卸载下煤样强度和变形特性,并结合数字图像相关(DIC)技术探究含瓦斯煤应变场演化规律。结果表明:①循环加卸载作用下,加卸载曲线之间不重合,形成滞回环,且随着循环次数的增加,滞回环面积逐渐增大,并向着应变增大的方向逐渐移动;不同瓦斯压力的煤样在循环荷载作用下均呈明显的脆性破坏。②循环加卸载作用下,随瓦斯压力升高,煤样峰值强度降低,加载变形模量和卸载变形模量均增大,且卸载变形模量始终大于加载变形模量;随着循环次数的增加,变形模量差值逐渐减小并最终在0~0.1 GPa。③循环加卸载条件下煤样不可逆应变与循环次数之间呈“初始、稳定、加速扩展”的3阶段变化特征,曲线整体从L型向U型趋势发展,累计不可逆应变与循环次数之间呈快速增加、缓慢增加、快速增加的趋势,不可逆应变与累积不可逆应变均随瓦斯压力增大而增加。④在低瓦斯压力下,煤样应变集中区主要为单一竖向应变集中带,随瓦斯压力增大,局部应变集中带逐渐由竖向单一向无序复杂转变;瓦斯压力越大,应变场波动程度越剧烈且剧烈程度主要集中在中部区域;高瓦斯压力下,随瓦斯压力升高,峰值点的个数越多,应变越大。

失重环境下航天员平衡控制专项防护策略分析

航天飞行面临的失重会引起航天员运动感觉减弱,进而影响姿势维持和平衡控制,从而限制了出舱活动或着陆等紧急突发状况时航天员快速脱离险境的能力,严重影响航天任务的完成并危及航天员的安全。当前基于运动锻炼的失重对抗措施可在一定程度上有效缓解失重所致的骨骼、肌肉及心血管问题,但并不能有效防止航天飞行后的运动感觉功能紊乱。因此,需要新的失重对抗专项体能训练措施以预防长期空间飞行后人体平衡控制能力的下降。通过对以往航天飞行及模拟失重研究结果的回顾,笔者系统分析了人体平衡控制的影响因素,并对比体育领域平衡控制提升专项体能训练方案提出基于体医融合的失重环境防护策略。肌肉张力、触觉和本体感觉反馈调节在人体姿势平衡和动作控制中起重要作用,而航天失重环境下人体重力负荷的卸载会大大减少上述感觉的输入输出反馈调节,导致平衡功能障碍。在航天飞行中通过纵轴轴向负荷加载、触觉反馈增强和基于不稳定机械应力刺激的本体感觉响应等航天失重环境下航天员专项体能训练,或许可以改善飞行后的平衡控制功能障碍。

超大城市社会基层“绣花治理”探索与创新——以上海市普陀区“靠谱解纷中心”建设为样本

“靠谱解纷中心”是上海市普陀区基层治理领域重要的机制创新。通过街镇层面实体化纠纷化解平台全覆盖,将多元矛盾纠纷化解力量下沉一线,有力地协同联动条块力量,畅通和规范群众诉求表达、利益协调、权益保障通道,实现“群众少跑路、政府多跑腿”,及时把矛盾纠纷化解在基层第一线,是对新时代“枫桥经验”的积极探索。

备用与现货电能量市场模型衔接机制研究

现货电能量市场与备用市场在市场组织与出清模型上衔接紧密,为研究不同的衔接机制对总发电成本、能量备用市场价格等市场绩效指标的影响,建立日前电能量备用联合出清模型,并依据出清次序和机组组合阶段目标函数成本项这2个划分标准来建立4种顺次出清模型。基于IEEE 118节点系统开展仿真,研究分析不同衔接机制下的有关电力市场绩效指标及形成差异的原因,并通过改变系统参数与边界条件,研究不同衔接机制下市场出清的可行域。结果表明,联合出清模式的总发电成本、市场电价等绩效指标更优,可以更好地调用系统灵活资源,同时还具有最大的出清可行区间。能量优先出清同时在机组组合综合考虑备用成本的顺次模式,在总发电成本、市场电价等绩效指标以及出清可行域上仅次于联合出清模式。最后基于仿真及理论分析结果给出了在备用市场建设初期,宜采用“先能量后备用,能量出清结果作为备用市场出清边界条件,机组组合考虑备用成本”的顺次出清模式,以及长期转向联合模式的建设方案。

新型等离子体点火技术在火电灵活性中的应用分析

近年来在国家政策的主导下,风电等新能源得到了快速发展,新能源的消纳问题也随之凸显出来,灵活性调峰是解决这一问题的有效措施。等离子体点火技术是一项卓有成效的低负荷稳燃措施,可满足深度调峰需求,有效提高火电机组对新能源发电的消纳能力。针对传统等离子体技术在火电灵活性应用中存在的问题,提出一种新型等离子体点火技术。该技术可使发生器阴极寿命提升至500 h以上,阳极寿命提升至1000 h以上;提高了煤质适应性,可适用于大部分燃用烟煤的电厂;而且点火过程中对燃烧器内燃强度有较好的控制,不易发生超温结焦现象。

国内外雪茄烟叶热解产物差异性研究

采用U型固定床反应系统对国内外8个不同产地的35种雪茄烟叶进行热解实验,利用光电离质谱(PI-MS)对产生的气态热解产物进行实时在线分析,并运用主成分分析法(PCA)对获得的MS数据进行统计学分析。结果表明:35种雪茄烟叶中共鉴定出74种共有热解产物,主要为烃类、酚类、酮类、醇酸酯类和含氮物质。国内外雪茄烟叶的热解产物组成具有显著差异,主要表现为国内茄衣热解产物中烟碱类物质相对含量高于大部分国外茄衣,而甲基环戊烯酮、2,3-二甲基-2-环戊烯酮和2,5-二甲基环戊酮等香气成分的相对含量则低于国外茄衣;国内茄芯热解产物中3-甲基吡啶、2,5-二甲基环戊酮和(+)-柠檬烯等香气成分的相对含量低于国外茄芯。此外,PCA筛选出的雪茄烟叶的特征热解产物与常规化学成分分析的结果相符,验证了该实验结果的准确性。

交联剂改善羧基化石墨烯量子点荧光性能

1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响,改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物(C-GQDs/EDC)。实验结果表明,与EDC反应后,C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外,也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明,C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果,而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为,EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用,提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题,扩展了其在发光领域的应用前景,并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

载香温敏凝胶珠的制备及控释特性研究

现有卷烟爆珠主要采用机械外力破坏释放香料,存在香味物质释放快速且短暂的缺陷。以SA(海藻酸钠)、NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)、APS(过硫酸铵)、MBA(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)、TEMED(四甲基乙二胺)为基质,采用冷冻聚合法制备温敏凝胶珠;利用FT-IR、SEM测定其物理性能;再将载荷水溶性香精的温敏凝胶珠装载于卷烟滤棒中,利用HPLC分析了卷烟抽吸过程温敏凝胶珠的香精在主流烟气中的释放规律。结果表明:FT-IR和SEM证明了温敏凝胶珠制备成功;根据不同浓度SA对载香温敏凝胶珠性能的影响,选取0.8%SA组作为制备温敏凝胶珠的最适浓度;其平衡溶胀率高达628%、退溶胀速率较快,4 min即可达到退溶胀平衡;卷烟抽吸时第1-4口香精释放量占总释放量的28.65%,第5-7口、第8-10口释放量分别为40.20%、31.14%;整个抽吸过程香精释放较均匀稳定。

数字孪生城市及其关键技术

数字孪生是一项快速发展的新兴数字信息技术,在数字化、数字建模、可视化、物联网、大数据及数据挖掘、人工智能等多种技术的支持下,可以为城市建设从顶层设计到底层逻辑提供系统性的、全面的解决方案,为城市建设和发展提供更好的解决办法。文章概述了数字孪生技术的发展历程、定义和特征,并介绍了数字孪生城市的发展背景、特征和面临的问题,最后探讨了数字孪生城市所需的关键技术。

污水处理厂人工湿地不同时间总磷去除效率分析

人工湿地具有较好的总磷去除效果,但总磷去除效率受季节性变化影响。通过对人工湿地为期一整年的总磷去除效率研究,结果表面:全年人工湿地平均总磷去除量和去除率分别为0.030 mg/L和22.70%,9月和10月总磷平均去除量最高,10月总磷平均去除率最高;1月总磷平均去除量和去除率均为最低;秋季总磷平均去除率最高,冬季最低。该研究结果对污水处理厂设计、建设及运营具有指导意义。

20CrMnTi齿轮开裂失效分析

20CrMnTi齿轮经过真空渗碳及高压气淬低温回火热处理后,在磨齿工序发现齿轮开裂。通过化学成分分析、硬度测试、金相组织观察和断口形貌分析等方法对20CrMnTi齿轮开裂原因进行分析,结果表明齿坯存在过烧缺陷是导致齿轮开裂的根本原因。

燃煤电厂脱硫氧化风母管集中改造分析

对某电厂脱硫氧化风系统的改造进行分析,以氧化风母管集中制方式并充分利用单台氧化风机的调节余量,将氧化风机由原先“二用二备”优化为“一用三备”,实现了机组间氧化风系统设备与资源的共享;此外,通过新增浆液氧化在线分析仪对浆液氧化指数进行在线检测,实现了氧化风量的精确、合理配风,提高了系统对锅炉负荷或燃煤含硫量变化的适应性,降低了系统能耗。

660 MW高水分褐煤机组等离子体点火技术应用

等离子体点火技术变负载灵活性高,点火启动时间短,有害气体排放低,经济效益好,在煤电机组深度调峰改造中应用广泛,是电站锅炉实现低负荷稳燃的主要措施之一。近年来,中速磨煤机在燃用高水分褐煤机组中的推广为高水分褐煤等离子体无油点火技术的应用提供了便利条件。然而,传统等离子体点火技术多适配于烟煤等优质煤种,对于燃用高水分低热值褐煤存在点火能量不足、需油枪辅助点火、燃油经济性差等问题。为此,开发了偏置浓缩狭缝式进粉多级筒结构等离子体点火煤粉燃烧器,在某入炉原煤全水分35%~40%的660 MW褐煤基建机组锅炉上开展变工况等离子体无油点火试验,分析了入炉煤质及机组操作参数对高水分褐煤无油点火特性的影响。基于点火试验结果,提出了等离子体燃烧器改进方案,在基准工况下,对高水分褐煤等离子体燃烧器进行数值模拟,对比讨论了燃烧器改造效果。点火试验结果表明,新型等离子体点火系统可点燃发热量10900~13400 kJ/kg的高水分褐煤,并实现机组无燃油启动,点火能力较强;燃烧器对煤质适应范围较小,点火能量过大,燃烧器中心筒与二级筒间隙较小,冷却效果较差,二级筒易超温,造成等离子体燃烧器二级筒结焦烧损;机组稳燃时,燃用胜利褐煤并投运等离子体发生器对锅炉NO_(x)排放基本没有影响。数值模拟结果表明,点火试验所用燃烧器由于一级燃烧筒内煤粉吸收等离子体热量过于集中而提前燃烧,燃烧筒壁面超温,导致内壁结焦;改进后燃烧器一、二级燃烧筒内中心火焰温度显著降低,在三级燃烧筒末端火焰温度趋近一致,燃烧器壁面最高温度为376℃,较改进前降低约74℃;改进方案减少了浓煤粉对一级燃烧筒入口端面的冲刷,提高了一级燃烧筒内煤粉量,优化了点火过程。因此,开发并优化新型等离子体燃烧器可实现宽煤质范围高水分褐煤机组稳定高效点火,为建成国内首座高水分褐煤无油电厂提供技术支撑。

落石冲击作用下拦石桩设计方法研究

桩板拦石墙是一种拦截落石的新型被动防护结构,由悬臂桩、桩间板和缓冲垫层组成。这种结构具有地形适应性强、占地面积小、拦截高度大等优点,在落石高发区得到了应用。然而,由于悬臂桩的极限承载力缺乏详细的报道,因此无法为工程实践提供指导。文章首先根据落石冲击力传播特征,提出缓冲垫层的合理厚度;然后根据桩身的受力和变形特性,采用弹性固支悬臂梁模型和Winkler弹性地基梁模型推导了桩身内力、位移的理论计算方法,实现了落石冲击作用下悬臂桩设计参数的自动求解。结果表明:当落石直径为2 m、冲击高度为7.0 m,冲击速度为10 m/s,且砂土垫层厚度为落石直径的1.5倍时,双排三肢钢筋1.5 m×1.2 m悬臂桩可承受冲击力为2.51×10^(6)N且冲击能量为565 kJ的落石冲击。对于冲击能量更高的情况,建议优先提高拦石桩的抗弯能力。研究可为西部山区岩崩防灾减灾提供科学依据。