表面Janus图案结构的单向导水集雾性能

受沙漠甲虫启发,本文引入单宁酸金属络合物(TA-Fe^(3+))和聚二甲基硅氧烷(PDMS)对无纺布(NFc)进行润湿性改性。通过浸渍喷涂法制备了表面图案化单宁酸-铁离子/聚二甲基硅氧烷Janus无纺布(p-TA-Fe^(3+)/PDMS Janus NFc),利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等研究了其微观结构,并搭建水雾收集器测试其雾收集性能,进一步考察表面单向水传输性能,探讨集雾行为机制。结果表明,p-Janus NFc具有甲虫状图案化表面和不对称润湿性Janus结构,亲-疏交替的润湿表面和Janus结构产生的协同效应使其表现出良好的单向水传输性能和优异的水雾收集能力。在3.0h集雾实验中,p-Janus NFc集水率可高达193.31mg/(cm^(2)·h),为相应超亲水材料的约16倍。这种生物启发性Janus无纺布材料为构建环保高效的集雾系统、缓解干旱半干旱地区水资源短缺现状提供了一条有力途径。

纵向钢筋C型卡槽连接单向拉伸力学性能

为提高装配式纵向钢筋连接的施工效率,提出了C型卡槽连接方式,制作9个连接件并进行单向拉伸试验,观察其破坏形态,研究试件荷载-位移曲线、应变发展过程,分析不同锚固板直径对连接件连接性能的影响;基于混凝土局部受压计算公式,推导出C型卡槽连接钢筋的承载力计算公式,并给出不同锚固板直径与带锚固板钢筋直径的适配表。结果表明:锚固板直径为43 mm和48 mm的连接件发生带锚固板钢筋拉断破坏,荷载-位移曲线与单根钢筋拉伸的荷载-位移曲线相似,均能满足JGJ 107—2016和ACI 318对接头的强度要求;锚固板直径为38 mm的连接件是依据JGJ 256—2011选取锚固板直径,试验过程中发生带锚固板钢筋拔出破坏,证明按照规程取值,锚固板直径偏小,无法满足连接要求;锚固板直径为38 mm的连接件其荷载-位移曲线呈现波浪形,承载力虽小于前两者,但仍具有较好的延性和较高的残余承载力;所有连接件的C型卡槽在整个受力过程中应变值较小,始终处于弹性阶段,C型卡槽环向应变表现为压应变,C型卡槽连接钢筋承载力的理论计算结果与试验结果相符。

工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括:单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。

单向单线电能传输系统的电磁安全性

为解决单向单线电能传输系统的电磁安全性问题,首先搭建了单向单线电能传输系统和含有重要器官的人体模型;其次根据国内电磁场限值标准仿真研究了系统周围电磁场强度的限值范围,并探究了系统不同位置处的电磁场对体内重要器官的电场强度、磁场强度、电流密度和比吸收率(SAR值)最大值的影响程度;最后通过三维电磁场测量装置探测了单向单线电能传输实验系统周围的电磁场分布,得出了系统的限值距离,并与仿真限值距离进行了对比分析。结果表明:发射端和接收端的电磁场强度高于单导线周围的电磁场强度,右肾在发射端、接收端、单线处的的磁场强度分别为0.86、0.81和0.18 A/m;发射端和接收端对体内重要器官的影响程度明显大于单导线。实验与仿真所得的电磁场强度限值距离具有良好的一致性,证明了系统电磁安全性研究的正确性。

可见光抗菌的单向导湿自泵织物

具有湿度管理和抑菌性能的功能织物可以有效提高穿着舒适度。现有方法往往通过在亲水织物表面物理浸涂抗菌剂,虽然可起到短效抑菌作用,但会导致抗菌剂大量突释,引起皮肤不适,抗菌能力快速减弱。本文利用静电纺丝方法制备了一种掺杂可见光激发抗菌光敏剂的自泵织物(Self-pumping textile,SPT),实现了汗液的单向移除同时高效抗菌。自泵织物由疏水的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)纤维和亲水的碱水解醋酸纤维素(CA)纤维组成,其中亲水纤维中掺杂了具有高活性氧产生能力的聚噻吩(PT2)光敏剂。在接触角导液模型中,我们证实了导液时间随疏水层厚度增加而延长,当疏水层电纺时间为60 s时,水分可以在10 s内从疏水层单向导出到亲水层。使用功率为25 mW/cm^(2)的氙灯光模拟日常太阳光进行抗菌,结果表明,10 min可以杀灭95%以上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。本工作为功能性织物的设计提供了一种新的思路。

隧道单向大间距点式排烟设计方法研究

排烟口间距≤60 m、开启数量不少于3处的重点排烟模式已在隧道中广泛应用。针对其存在因间距小而排烟口数量多、漏风量大问题,提出了火源上游侧纵向通风+下游侧精准开启1处排烟口(含多个排烟阀)的新型单向大间距点式排烟模式。考虑参数间相互关联性,基于特殊消防设计思路,构建了单向大间距点式排烟模式有效性评估模型,并提出了优化设计方法。依托实际隧道工程,通过数值模拟对新型点式排烟模式进行了研究,探讨了不同排烟阀个数、纵向风速、排烟口间距及坡度对烟控效果的影响,结果表明:考虑隧道火灾最不利情况火源功率50 MW下,推荐纵向风速3.67 m/s、1处排烟口(含12个排烟阀)、排烟口间距300 m的通风排烟方案。并采用缩尺寸模型试验,验证了新型点式排烟设计的合理性。

高频响应悬臂梁单向阀动态特性研究

单向阀动态性能是影响磁致伸缩电液作动器中核心部件磁致伸缩泵输出性能的因素之一。已应用于磁致伸缩泵配流的悬臂梁单向阀在使用过程中出现随着启闭频率上升而响应性能下降问题,通过理论分析,提出了一种高频响应双瓣式悬臂梁单向阀,对已有和提出的单向阀进行动态响应分析。通过流固耦合在阀两端输入幅值为60 kPa的正弦压差,对比分析了已有和提出的两种单向阀的响应性。结果表明:随着输入压差信号频率的增加,已有单瓣式悬臂梁单向阀出现了响应滞后和阀口不能关闭的情况,阀口未关闭位移随频率的增大而增大,输入频率每增加100 Hz,阀口不闭合位移增加2.1%;双瓣式悬臂梁单向阀在相同结构参数下频率响应和阀口关闭情况都优于单瓣式单向阀,输入频率每增加100 Hz,阀口不闭合位移增加1%,减少了阀口回流,阀的高频响应优点可以适应磁致伸缩材料高频宽的特点。为高性能智能电液作动器的发展提供支持。

单向冻结下渠基土的锅盖效应试验研究

寒旱区刚柔复合衬砌渠道铺设的复合土工膜阻碍土体冻结过程中的水分蒸发,出现复合土工膜下土体增水的现象,即“锅盖效应”。为探究土体的锅盖效应发生机制和规律,制备不同含水率的土柱试样进行单向冻结试验,分析复合土工膜对土柱温度场和水分场的影响。研究表明:有复合土工膜覆盖土柱的降温速率及土层间温差均小于未覆盖复合土工膜的土柱;冻结过程中,未覆盖复合土工膜的土柱底部水分通过土体孔隙通道不断向顶层迁移补充后蒸发,整个土柱含水率降低,且呈不均匀状分布;而有复合土工膜覆盖的土柱,在水分迁移和锅盖效应作用下,底部土体含水率降低,膜下顶层土体含水率显著增加,且膜下结冰,表明复合土工膜使土体在冻结过程中产生明显的锅盖效应。初始含水率不同的土柱受锅盖效应影响后产生的水分迁移量和形态存在差异,初始含水率较小的土柱顶层含水率的增加以气态水迁移为主,初始含水率较大的土柱含水率的增加则以液态水迁移为主。

偏正态单向分类随机效应模型下暴露水平的Bootstrap推断

为评估工作环境中的暴露水平,基于偏正态单向分类随机效应模型,研究暴露水平的区间估计和假设检验问题。首先,利用EM算法给出未知参数的极大似然估计。进而,基于Bootstrap方法,构造个体平均暴露水平的三种Bootstrap置信区间。Monte Carlo模拟结果表明,修正的Bootstrap百分位置信区间在覆盖概率意义下优于其他两种Bootstrap置信区间,Bootstrap标准置信区间在置信上限意义下优于其他两种Bootstrap置信区间。最后,将上述方法应用于苯乙烯暴露数据的案例分析,以验证所提出方法的有效性和合理性。

Janus织物的结构设计及其单向导湿性能

针对传统单向导湿Janus织物制备方法生产效率低、稳定性差等问题,利用存在润湿性差异的莫代尔和涤纶2种纤维构建Janus织物,探究接结点数量、织物组织等结构参数对Janus织物基础性能和单向导湿性能的影响规律。结果表明:莫代尔纤维和涤纶纤维通过机织法可以制备Janus织物;随着接结点数量的增加,织物的单向导湿性能降低;平纹组织的单向导湿效果优于2/2纬重平、2/2斜纹组织;接结点数量为1,两侧均为平纹组织时Janus织物的单向传递指数可达382.72,单向导湿性能相对最优。

钢筋混凝土不等肢L形单向偏心受压柱参数分析

本文运用了ABAQUS有限元软件,设计了14个有限元试件进行参数分析,具体分析了钢筋混凝土不等肢L形单向偏心受压柱的承载力及变形能力受混凝土强度、纵筋配筋率、偏心率等因素的影响规律。

百里香酚单向输水抑菌垫制备及其对冷鲜马肉保鲜研究

为解决冷鲜马肉在贮藏过程中发生汁液流失,导致冷鲜马肉发生腐败变质的问题,该研究通过静电纺丝技术,制备出单向输水抑菌垫并应用于冷鲜马肉的保鲜实验中。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、缓释性能、单向输水性能和抗菌性能评价该抑菌垫对冷鲜马肉的保鲜效果。结果表明,百里香酚被成功包埋于上层纤维膜中并且具有缓释作用,对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌效果[抑菌圈直径为(24.32±0.72)mm],水可以自发地从疏水层到达亲水层并且被吸收。将该抑菌垫应用于冷鲜马肉的贮藏实验中,单向输水抑菌垫对于马肉中菌落总数值、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值的上升均具有明显地延缓作用,并且可以将马肉货架期延长6 d。该抑菌垫可以控制微生物生长繁殖所需水分并抑制微生物繁殖,因此,该抑菌垫可以有效延长冷鲜肉的货架期,为冷鲜肉的贮藏保鲜提供了一种新的方向。

聚乳酸/壳聚糖/肉桂醛单向阻湿双层膜的制备及其在秀珍菇保鲜中的应用

为改善秀珍菇富含营养和水分,采后极易失水萎蔫降低商品价值,而膜包装易导致内部环境湿度大造成腐烂的问题,本研究以聚乳酸(polylactic acid,PLA)和壳聚糖(chitosan,CS)为成膜基质,制备含有0.25%肉桂醛纳米乳(cinnamaldehyde nano-emulsion,CANE)的单向阻湿双层膜(0.25%CANE-PLA-CS),探讨该膜的微观结构、物理性能、光学性能、机械性能、水蒸气的阻隔性能和缓释性能,最终将其应用在秀珍菇贮藏保鲜中。结果表明:PLA和CS两者间的复合可有效弥补单体膜的缺陷,0.25%CANE-PLA-CS双层膜层与层之间结合紧密,对CA的保留率是42%,抗紫外线能力强,水滴沉降速度最小且P层有较好的水蒸气阻隔性,C层具有较好的亲水性。秀珍菇保鲜实验发现,与PE膜包装相比,0.25%CANE-PLA-CS双层膜对秀珍菇采后的褐变有明显的抑制作用;有效抑制秀珍菇贮藏期间的呼吸强度,延缓秀珍菇质量损失率、可溶性固形物、褐变度、电导率以及丙二醛含量的上升;降低秀珍菇贮藏期间的多酚氧化酶和过氧化物酶活性,维持了秀珍菇较高的超氧化物歧化酶活性。这些结果表明该单向阻湿双层膜能够有效延缓秀珍菇褐变、衰老和维持其商品价值,为制备菇类新型保鲜材料提供理论支撑,对降低秀珍菇采后损失具有较好的指导价值。

单向加密流量的移动应用程序分类技术研究

在加密移动应用程序流量分类领域,传统方法均基于双向流量的特征对流量进行分类,但在实际场景中,非对称路由会导致远程网络管理员仅能获得单向流量,使得传统方法分类准确率下降。因此设计了一种仅使用单向流量特征的加密移动应用程序流量分类方法。由于下行流量包含的信息多于上行流量,因此选择对下行流量的有效负载进行分析。同时,由于移动应用程序流量具有时间、空间相关性,因此提出利用双向长短期记忆网络捕获数据流的时序相关性,并利用卷积神经网络学习特征的空间相关性,通过引入注意力层关注重要特征,进一步提高分类准确率。该方法比之前方法的使用范围广,可用于单向流量和双向流量场景,并可通过更少的特征获取更高的准确率。

单向多孔材料在电弧中冷却性能的数值模拟

定向凝固制备的单向多孔材料在电弧加热器中可以替代水冷铜壁,提高电弧加热器的焓值和热效率,具有广阔的应用前景。针对单向多孔材料在电弧中的传热过程建立数学模型,利用数值模拟的方法研究了孔隙率、孔直径、通入角和注入率对单向多孔材料在电弧中冷却性能的影响规律。结果表明:孔隙率从7.9%增加到26.7%时,内壁面的热通量可降低约92%;在孔隙率和冷气流速不变的条件下,孔直径从0.3 mm增加到0.8 mm时,内壁面的平均温度从498 K增加到697 K;通入角的变化会同时影响单向多孔材料内壁面热通量和冷气注入率,进而影响材料的冷却性能;冷态气流注入率从14.2%增加到42.7%时,单向多孔材料内壁面热通量降低约17%。本研究结果可为单向多孔材料在电弧加热器中的应用提供参考。

单向冻结粉质黏土已冻区分凝冰分布规律试验研究

在单向冻结中,已冻区分凝冰的产生和发展是影响冻融土结构性特征的重要因素。选取降温速率(0.5~0.005℃/s)、冷端温度(–30~–70℃)、暖端补水(无补水、恒压补水)等3种单向冻结边界条件,探究其对已冻区分凝冰发育的影响规律。基于光学显微数字拍摄,自主研发了裂纹显微测量系统,为分凝冰裂纹的原位、无接触式测量提供了便利。试验研究发现:(1)不仅是温度梯度、暖端补水条件,单向冻结冷端降温速率对已冻区分凝冰分布也会产生影响,传统模型(如分凝模型)计算的水分迁移量难以准确反映已冻区冰裂纹分布特征;(2)冻结锋面移动速率对已冻区分凝冰宽度的影响大于温度梯度;(3)冻结过程中已冻区分凝冰宽度随0℃线移动速率呈指数形式变化。最后基于0℃线移动速率提出了已冻区分凝冰宽度预测的经验公式,为工程中评估变降温速率条件下黏土的单向冻胀破坏提供了参考。

高压隔膜泵单向阀流固耦合建模与振动特性研究

针对单向阀开启过程中强迫振动产生的根源和流激振动问题,构建了开度为5%、15%、30%、50%、75%和100%的流固耦合仿真模型,对不同开度情况下的流体与固体场特性以及流体施加于阀芯上的流激振力进行数值分析,得到了流场压力云图、速度矢量云图和流激振力脉动峰值频率以及阀芯在各开度下的模态振型和固有频率。结果表明:单向阀开启过程中,阀芯两侧存在较大的压差,变形区域主要集中于胶垫,阀腔内高速流体与低速流体接触时出现剪切形成涡流,流动涡流周期性变化产生的流激振力导致阀芯被迫振动,阀芯上的流激振力脉动峰值频率分布范围逐渐增加且波动更大。

单向阀微弱内泄漏故障征提取与模式识别研究

单向阀被广泛应用于工程机械、农业机械、军事车辆液压系统中,泄漏是单向阀的常见故障。本文提出了一种基于时频分解的多源多域、多尺度特征提取与机器学习的单向阀微弱内泄漏故障诊断方法。对4类微弱内泄漏故障的振动信号和压力信号进行经验模态分解;采用时域、频域以及时频域的奇异值、波形因子、熵值等方法进行特征提取并构造故障特征向量;基于粒子群-支持向量机进行单向阀内泄漏故障模式识别。实验结果表明该方法能有效地检测单向阀内泄漏,模式识别准确率达到90%以上。本文为单向阀内泄漏量预测研究奠定了基础,具有较好的工程应用前景。

基于行人轨迹数据的城市轨道交通车站单向通道行人跟随行为特性研究

[目的]提升乘客服务水平、保障安全是城市轨道交通车站设施布局及运营管理的核心,车站设施的科学设计需研究行人跟随行为的基本特性及其规律。[方法]结合行人轨迹提出行人跟随行为描述模型及其表征参数,设计可控试验模拟城市轨道交通车站单向通道行人跟随行为,采集视频数据提取行人跟随轨迹,深入分析跟随行为发生时行人跟随速度差、跟随时距、横纵向间距等表征参数的特征和规律,研究行人密度、通道宽度、性别和熟悉环境四个因素对单向通道行人跟随行为特性的影响。[结果及结论]行人流密度越低,平均跟随速度差与平均跟随时距均越小;通道宽度对跟随行为表征参数无显著影响;异性间跟随比同性间跟随的表征参数值均较大;不熟悉环境者相对熟悉环境者表征参数值离散程度较大。

高压隔膜泵单向阀阀隙流场的冲蚀磨损特性分析

目的探究高压隔膜泵单向阀阀隙流场冲蚀磨损产生的原因及主要影响因素。方法基于固液两相流基本理论和冲蚀模型,考虑颗粒保护效应及磨蚀效应,采用计算流体力学(CFD)方法模拟单向阀阀隙流场的冲蚀磨损行为,探究矿粉颗粒体积分数、颗粒粒径、单向阀半锥角、胶垫突出高度等参数对单向阀冲蚀磨损特性的影响。结果矿粉颗粒紧贴阀芯壁面的剪切运动是造成阀芯发生冲蚀磨损失效的主要原因。当矿粉的体积分数由0.1增大到0.5时,由冲蚀造成的最大冲蚀磨损速率随之减小,由磨蚀造成的平均冲蚀磨损速率随之增大。当矿粉粒径为0.025~0.048 mm时,随着矿粉粒径的增大,平均冲蚀磨损速率随之增大。当矿粉粒径超过0.048 mm时,平均冲蚀磨损速率逐渐减小。当单向阀半锥角由30°增大到45°时,阀隙流场的最大流速由12.23 m/s减小至9.19 m/s,矿粉颗粒对阀芯壁面的最大冲蚀磨损速率减小了41.16%。阀隙流场的最大流速和冲蚀磨损速率随着胶垫突出高度h的增大而增大,同时位置也发生了相应变化。结论矿粉颗粒体积分数的增加会加重粒子对阀芯壁面的损伤程度,随着粒径的增加,泵阀的最大冲蚀磨损速率先增大后减小,增大半锥角可以缓解颗粒对壁面的冲蚀磨损,增大胶垫突出高度会导致冲蚀磨损区域逐渐向胶垫突出位置集中。