Numerical simulation of a falling droplet surrounding by air under electric field using VOF method:A CFD study

This is a numerical study of a falling droplet surrounding by air under the electric field modeled with finite volume method by means of CFD.The VOF method has been employed to model the two-phase flow of the present study.Various capillary numbers are investigated to analyze the effects of electric field intensity on the falling droplet deformation.Also,the effects of electric potential on the heat transfer coefficient have been examined.The obtained results showed that by applying the electric field at a capillary number of 0.2 the droplet tends to retain its primitive shape as time goes by,with a subtle deformation to an oblate form.Intensifying the electric field to a capillary number of 0.8 droplet deformation is almost insignificantwith time progressing;however,further enhancement in capillary number to 2 causes the droplet to deform as a prolate shape and higher values of this number intensify the prolate form deformation of the droplet and result in pinch-off phenomenon.Ultimately,it is showed that as the electric potential augments the heat transfer coefficient increases in which for electric potential values higher than 2400 V the heat transfer coefficient enhances significantly.

健康城市试点政策能否降低中老年人跌倒风险?——基于CHARLS数据的实证分析

跌倒一直是全球重要的公共卫生话题,如何降低中老年人跌倒风险是政府、社会和学界普遍关注的议题。研究基于2011-2018年中国健康与养老追踪调查数据,以健康城市试点政策为切入点,通过构造双重差分模型实证考察了健康城市试点政策对中老年人跌倒风险的影响及其作用机制。研究发现,健康城市试点政策显著降低了中老年人跌倒风险,并通过一系列稳健性检验。异质性研究发现,健康城市试点政策对男性、已婚且同居和60岁以下群体是否发生跌倒存在显著负向影响,即降低了跌倒风险。机制研究发现,其跌倒缓解效应主要通过“健康状况改善”和“设施适老化改造”等机制发挥作用。据此,建议进一步扩大健康城市试点范围,充分发挥健康城市建设在降低中老年人跌倒风险中的促进作用。同时,还应重视健康状况改善和设施适老化改造在预防中老年人跌倒风险中所发挥的重要作用,从而有助于缓解我国中老年人因跌倒事件而引发的健康冲击。

建筑外墙砖饰面安全风险评估模型

建筑外墙砖脱落事故频发,不仅破坏了建筑外观,更是危及居民人身安全。然而砖饰面损坏因素复杂,目前缺少可量化的风险评估模型。基于影响显著、易获取、可量化原则,选取距离上一次全面维修的年限、裂缝数量和立面空鼓面积比,作为外墙砖饰面安全风险评估的量化指标。通过对74个项目进行统计分析,综合运用信息量权重法和专家打分法,确定距离上一次全面维修的年限、裂缝数量和立面空鼓面积比的权重分别为0.20,0.41,0.39。最后通过项目验证,根据提出的安全风险计算模型,当安全风险分值达到40分时,外墙砖饰面发生高坠的风险概率较大。

基于治未病理论探讨“扶卫气法”预防放射性皮炎

本文提出,体内营卫正气损伤,尤其是放射线引起卫气损耗是放射性皮炎发病的主要原因,临床防治放射性皮炎应以预防为主,保护卫气功能,扶正卫气,以加强护卫肌表、防御外邪之功,提出“扶卫气法”预防放射性皮炎,拟定以大剂量黄芪为君药的预防、减轻或治疗放射性皮炎外用方剂。

基于能量法的工作面端面冒顶机理及“支架-围岩”耦合关系试验研究

为研究综采工作面顶板稳定性及其影响因素,结合能量法和“顶板-支架-煤壁”系统模型,建立了端面顶板稳定性力学模型,利用分布式支架顶梁压力监测系统和数字图像监测技术,开展了端面冒顶相似模拟试验,分析了端面冒顶影响因素、顶板破坏形态和支架顶梁压力分布演化特征。研究表明:根据端面顶板稳定性力学模型,距煤壁1 m范围内直接顶稳定性系数小于0,该区域为端面冒顶高发区;距离煤壁越远,顶板垂直位移和水平位移也随之增大;提高支架工作阻力能有效减小顶板下沉量;顶板黏聚力和内摩擦角越大,顶板稳定性越好;相似模型试验中直接顶依次经历了端面冒落、顶板破断、顶板破碎等阶段,液压支架顶梁压力表现为中部>前部>后部;当顶板完整时,模型支架初撑力和支护阻力充足,“支架-围岩”耦合关系良好;当顶板破碎导致支架位态不佳时,模型支架降阻或偏载现象明显,容易造成顶板裂隙发育、端面冒顶、支架压架等事故,“支架-围岩”耦合关系恶化;利用数字图像监测技术获得了端面冒顶阶段直接顶最大剪应变集中于端面顶板附近。研究显示支架与围岩相互作用关系与端面顶板稳定性互相影响,维持良好的“支架-围岩”耦合关系有助于提高工作面顶板稳定性。

电动挖掘机落物保护装置拓扑优化设计

针对某型电动挖掘机的乘员防护,提出使用基于等效静态载荷法的拓扑优化方法设计落物保护装置(Falling Object Protective Structures,FOPS)。首先,使用基于位移等效原则的等效静态载荷法,将动态非线性碰撞过程简化为多工况条件下的静态非线性变形过程。随后,提出使用加权系数法,将动态非线性拓扑优化简化为多工况条件下的静态非线性拓扑优化,可显著提高拓扑优化的计算速率和收敛性。最后,基于拓扑优化结果设计FOPS,并按照GB/T 17771—2010进行仿真试验分析。结果表明,新设计的FOPS无须额外加强即可满足乘员落物保护要求,且FOPS的总质量减轻了49.8 kg,这对降低工程机械的采购和使用成本,以及满足节能减排具有积极意义。

基于德尔菲法构建血液科住院病人跌倒风险评估量表

目的:构建血液科住院病人跌倒风险评估量表。方法:通过文献回顾、德尔菲法构建血液科住院病人跌倒风险评估量表,构建层次结构模型,通过判断矩阵进行层次单排序及一致性检验,获得各指标权重。结果:对16名专家进行2轮专家函询,专家函询问卷有效回收率均为100.00%;专家权威系数为0.9313;肯德尔和谐系数分别为0.237和0.244(均P<0.001)。最终形成包括4项一级指标、18项二级指标、36项三级指标的血液科住院病人跌倒风险评估量表。结论:构建的血液科住院病人跌倒风险评估量表具有较好的科学性、可靠性、针对性和实用性,可帮助准确、有效地识别血液科跌倒高危病人。

放射性粉末物料洒落事故气溶胶分布特性CFD研究

基于CFD方法,研究密闭厂房内发生放射性粉末物料洒落事故后室内空气流动以及颗粒运动情况,并分析了颗粒粒径、洒落速度、洒落高度的影响。结果表明:颗粒运动主要受密闭空间内部气体环流的影响,大部分颗粒沉积到地面或附着于壁面而被捕捉,少部分颗粒后期将在室内飘散悬浮,随气流运动;不同洒落速度造成的气溶胶运动及分布情况区别很小;小粒径颗粒更容易受周围气体的曳力影响而从主流区域脱离出来形成散射粉尘,因此,颗粒粒径越小,洒落后造成的沉积范围越大。

绝对重力仪落体光心质心距调校方法研究

为了最小化激光干涉式绝对重力仪中落体旋转引入的重力加速度测量误差,提出了一种基于落体悬吊的光心质心间距调校方法,结合落体的外部结构,搭建了一套简易高效的落体调校装置。该装置采用光电自准直仪测量落体悬吊状态下的俯仰角,可实现对落体质心位置的高准确度调节,进而完成对落体光心质心距的调校。对装置的测量不确定度进行了评估,得到落体光心质心距测量的合成标准不确定度为18.85μm。最后在NIM-3A型绝对重力仪上进行实验验证。结果表明,悬吊法调校落体的光心质心距优于20μm。若落体旋转角速度控制在0.02 rad/s以内,则落体引入的重力加速度的误差优于1μGal。

降膜吸收器热质传递影响因素及强化方法研究进展

从降膜吸收器热质传递影响因素和强化方法两方面综述了近年来的研究进展。在影响因素方面,对管间距和管径、溶液入口流量、温度及浓度、换热表面覆盖率、冷却水温度及流量和水蒸气压力进行了阐述。在强化方法方面,总结了在吸收剂中使用添加剂及降膜吸收器换热表面优化的方法。通过分子动力学模拟来解释添加剂对热质传递的影响机理及综合多种方法强化热质传递成为下一阶段的研究方向。

水位流量关系单值化方法的研究历程和展望

水位流量关系单值化方法是实现水文监测体系创新发展的重要基础。为此,系统阐述了水位流量关系单值化方法的基本原理,回顾了水位流量关系单值化方法在过去50 a的发展与创新历程,以及目前在整个水文领域的实际应用情况,展望了水位流量关系单值化方法在整编系统、站网规划、相应流量报汛等方面的作用。研究表明:水位流量关系单值化方法推动了“驻巡结合,巡测优先,测报自动,应急补充”水文现代化发展模式的形成;提高了水文测站单值化方案的效率,投产后的流量测次比历年平均流量测次减少50%~73%以上。研究成果可为现代化水文监测体系建设提供参考。

落球法测量液体粘滞系数的研究与改进

该文对落球法测量透明液体粘滞系数的实验进行了改进和深入研究。介绍了视频分析法测量液体粘滞系数实验步骤,使用开源软件Kinovea对小球下落过程进行录像追踪,剔除不合格实验过程,对合格实验过程进行逐帧分析。该方法将实验测量精度提高至240帧/S,实验误差减小至少50%。同时深入研究了尺寸效应、边缘效应对实验测量结果的影响。

境外高陡边坡滚落石带高能级被动拦石网钢丝绳承载力简易验算方法

被动拦石网是一种用于地质灾害防护的重要工程结构,可以有效地保护人员和财产免受滚落石等自然灾害的危害。以境外乌干达KS道路项目中高陡边坡滚落石带为例进行工程算例分析,通过对该被动拦石网的运作与受力分析,探讨高能级被动拦石网的钢丝绳承载力简易验算方法,为其他高能级被动防护网的应用提供参考。

基于逻辑回归法的浙江省低涡型暴雨落区预报研究

大气低涡是造成我国南方地区暴雨洪涝的重要天气系统,大气低涡背景下的暴雨突发性、局地性强,其发生时间、强度和落区一直是气象预报业务的难点。为提高浙江省暴雨预报准确率,本文利用1979—2020年浙江省逐日格点降水观测数据和美国国家环境预测中心气候预测系统再分析数据集,首先分析了浙江省内近42 a由大气低涡造成的区域性暴雨事件(以下简称低涡型暴雨)的气候特征;然后将850 hPa垂直速度、水汽通量散度、速度散度、低空急流、切变线以及700 hPa垂直速度作为预报因子,基于“配料法”并结合逻辑回归方法构建了低涡型暴雨落区预报模型;最后基于该模型利用2021年欧洲中期天气预报中心预报产品进行暴雨落区预报,并使用同期实况降水进行了系统性检验和天气过程检验。结果表明,该模型总体性能较好,提前24 h和12 h时效的暴雨预报能力均有提升,可将12%的准确率和20%左右的命中率分别提升至14%和40%附近,漏报率从75%以上降至60%附近,但存在着一定程度的空报。

落砂法检测平板式烟气脱硝催化剂耐磨特性的研究及应用

平板式脱硝催化剂的耐磨特性是评价其机械性能的一项关键指标。为实现对该性能的准确测定,设计开发了一种落砂试验方法及装置,利用一定质量磨料自由落体产生的冲击力,对催化剂样品表面产生冲刷作用,并造成质量损失,由此实现对于样品的耐磨特性的评价。经研究论证,优选试验参数采用粒径为0.300~0.425mm的S30408不锈钢砂为磨料,设置磨料的下落高度为2.0 m,磨料的添加速率为0.4kg/min,磨料消耗量为4.0kg,能够获得显著且稳定的检测结果。经与传统旋转橡胶砂轮试验方法进行比对,验证了所开发的落砂试验方法的合理性和可行性,且能够更加有效地区分不同品质催化剂在耐磨特性上的差异。

基于组合权重物元可拓模型的巷道冒顶风险评价

为了降低煤矿生产风险、及时预测和控制巷道冒顶风险,选取巷道稳定岩层厚度、地质条件、巷道断面形状等12项评价指标,构建巷道冒顶风险评价指标体系,提出了巷道冒顶的风险程度标准;采用层次分析(AHP)法和熵权(EW)法组合权重物元可拓理论建立了巷道冒顶风险评价模型,根据最大隶属度原则确定了巷道冒顶的风险程度;并基于JavaWeb开发了巷道冒顶风险评价系统(MW-MEW),应用该评价方法和MW-MEW系统对兴路煤矿C9回风联络巷冒顶的风险程度进行了评价,与AHP-物元可拓模型评价结果作对比。结果表明:该评价方法的评价结果符合实际工况,并优于AHP-物元可拓模型。

基于全非线性边界元法的楔形体入水冲击载荷特性研究

在兵器入水、飞行器迫降水面等结构物入水冲击问题属于强非线性流固耦合问题,计算时网格的划分重构、数值稳定与传递,以及射流根部的数值准确求解,通常制约着计算模拟的成败。本文中建立了一套满足全非线性边界条件的冲击载荷理论预报方法,通过引入拓展坐标系,有效解决了非线性自由液面上网格重构和数值传递的问题;通过引入辅助函数解耦了时域下的运动方程,准确求解了每个时间步下楔形体的速度、加速度和冲击压力,以二维楔形体为研究对象,通过开展落体试验验证了本理论方法的有效性。研究结果表明:流体重力对冲击压力具有显著影响,45°底升角楔形体的入水冲击压力主要分布在1.6倍入水深度的半宽区域内,压力峰值和次峰值一般发生在楔形体的尖端和射流根部;楔形体的冲击压力对较小底升角极为敏感,定量描述了二者之间的非线性关系;壁面效应与入水初速度无显著相关性,但底升角越小壁面效应越显著,45°底升角楔形体入水深度小于水域深度的1/3时,壁面效应尤其明显。研究结果为冲击载荷的理论研究和工程应用提供了参考。

步进梁端部滑块脱落原因分析及改进措施

分析了步进梁端部滑块脱落的原因,主要是操作失误、钢坯跑偏、钢坯定位不准及安装方式不当造成的。操作失误主要是步进梁未下降到位就开启出料悬臂辊道,钢坯与滑块之间发生摩擦而导致滑块脱落;已经出炉的钢坯需要倒回炉内时,步进梁未下降到位,钢坯就会碰撞滑块导致滑块脱落;钢坯步距不当,钢坯最后一步上辊道时,钢坯一部分压在滑块上,一部分悬空,滑块受力不均而导致脱落;钢坯烧弯,一头或两头弯曲度过大,导致钢坯上辊道时碰掉滑块。钢坯跑偏主要是钢坯在入炉的时候发生偏移导致钢坯与出料辊道中心线不平行,钢坯两端不能同时到达悬臂辊道而导致滑块脱落。钢坯定位不准主要是编码器失灵或手动装钢的时候钢坯定位错误导致滑块脱落。安装方式不当是步进梁端部滑块焊接在步进梁上,焊接面积小,固定强度不够,当滑块受到摩擦或碰撞时脱落。针对这些问题提出了改进措施,通过提高操作水平、加装防偏装置、确保钢坯准确定位及改进安装方式解决。操作上,确认步进梁下降到位悬臂辊道才能运转;精确计算步距;及时控制炉温防止钢坯烧弯;防偏装置方面,在入炉口加装防偏挡板;定期校准钢坯定位;安装方式上,将步进梁端部滑块设计为“回”字形结构。这些措施,解决了滑块脱落问题,从而减少了停炉检修时间,提高了经济效益。

基于逻辑回归模型的流量计算方法优选

在推求水位流量关系时,不同水流状况适用的计算方法往往不同。为自动优选流量计算方法,以新安江水库库区街口水文站为研究对象,提出了基于逻辑回归模型的流量计算方法优选模型。分别采用二线能坡法和落差指数法进行流量计算,借用逻辑回归模型的大数据分析,依据实时水流状况进行流量计算结果优选,并根据率定结果自我学习,不断优化参数,提升优选准确率。结果表明:新安江水库库区回流状况的准确判定对流量计算结果精度影响较大,模型能够依据实时的上下游水位差、代表线流速等水流状况判断当前水流是否出现回流,从而智能优选流量计算方法。该方法推流结果合理,精度高于单一算法。

水泥混凝土路面板底脱空无损检测技术研究

为了进一步明确落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)进行水泥混凝土路面板底脱空的无损检测方法和判断标准,基于2种方法的测试原理分析,分别提出了弯沉比值法和雷达信号畸变特征分析法进行路面脱空判定,并对两种脱空检测技术进行了工程应用。结果表明,两种检测技术判定结果具有较好的一致性,由于GPR检测速度快且为连续性检测,更适合运营道路水泥混凝土路面板底脱空检测。