初始体积分数法在爆炸模拟中的应用

为避免因采用实际装药结构导致网格精度难以保证,同时为减少因简化装药形状而造成模拟误差,针对LS-DYNA软件中的初始体积分数法展开研究。首先对初始体积分数法进行了详细的介绍,接着通过两个典型的算例对该方法在多物质ALE算法和流固耦合算法上应用的可行性进行了验证,最后将模拟值与传统方法及实测结果进行了对比。结果表明:用初始体积分数法模拟不同炸药形状对水中爆炸冲击波超压峰值的影响,圆柱形和球形时的模拟结果互为接近,正方体模拟的结果相对偏大,其差距会随着比例距离的增加而逐渐减小;该方法能够建立爆炸模拟中常见的1/2,1/4甚至1/8球形或圆柱形装药模型,求解的结果精度较高;对于需要考虑炸药不同埋深的情况,建模时可先对炸药预定埋深的区域网格进行细化,再采用初始体积分数法调整炸药的位置,这样可减少重复建模的繁琐过程,且能保证较高的求解精度。

北京城区夏季VOCs初始体积分数特征及来源解析

为明确北京市夏季VOCs体积分数特征及来源,在2022年5~8月对北京城区VOCs开展了连续监测并利用光化学比值法计算了初始体积分数.结果表明:①研究期间,北京城区初始φ(TVOCs)为(30.0±11.5)×10^(-9),其中含氧VOCs和烷烃占比达到34.2%和33.2%,体积分数较高的物种是丙酮、乙烷、乙醛和丙烷等低碳物质.②北京城区初始TVOCs体积分数略微呈现单峰变化趋势,11:00达到峰值,下午略有降低.③各排放物质中对O3生成贡献较大的主要是异戊二烯、乙醛、正丁醛和乙烯等物质,而对二次有机气溶胶生成贡献较大的主要是甲苯、异戊二烯、间/对-二甲苯和乙苯物质.④基于初始体积分数的PMF解析发现,老化背景及二次源(30%)对北京市VOCs贡献率最高,机动车源(25%)则是最主要的一次人为源,此外溶剂及燃油挥发源贡献率16%,燃烧源贡献率11%,工业过程源贡献率9%,天然源贡献率9%.⑤影响北京市的人为源主要来自东部和南部区域,天然源则来自西部和西北部区域.研究显示,应进一步削减机动车排放,开展区域联防联控降低整个区域VOCs水平是最终控制北京市VOCs的有效手段.

基于气泡统一方程的声场双气泡耦合作用研究

针对声致空化现象中双气泡相互作用力展开了研究。本文基于气泡动力学的基本理论,将气泡统一方程应用到声场中双气泡的耦合作用研究中,建立了可用于计算声场中多气泡耦合的理论模型,并以此研究了不同类型的声场中双气泡次Bjerknes力的变化趋势。研究结果表明:在声压幅值较小的行进波声场中,对于非线性脉动的双气泡,其相互作用现象不仅与声场参数相关,还会受到双气泡初始体积比的影响。若固定其中一个气泡的初始体积,同时改变另一个气泡的初始体积,则双气泡间第1周期内的次Bjerknes力会在初始体积相等时达到第1个极值,随后呈现周期性的起伏,并在总体上呈增大趋势;而双气泡相互作用在声压幅值较大的行进波声场中会随初始半径比的增大持续增强,且周期性的起伏现象并不明显。在驻波声场中靠近波节的位置也能观测到这一现象。此外,本文还探究了非线性振动的双气泡在具有相同频率、不同声压幅值的组合波声场中的耦合效应。本文的研究可为声场中双气泡相互耦合作用以及气泡群动力学相关应用提供理论基础。

围护结构热质耦合传递实验研究

对单层围护结构热质耦合传递过程进行了实验研究。在建立围护结构墙体时,预留一块围护结构用炉渣混凝土砌块测量其孔隙率,初始体积含湿量,干、湿状态的导热系数以及完全干燥状态的密度,并计算砌块固体骨架的导热系数。实验测量321d,该文对实验结果进行了分析,分析结果表明:随着边界条件的变化,围护结构表面及内部温度能够很快达到平衡;但由于湿扩散速度比热传递速度慢得多,因此只有围护结构内外表面的相对湿度受边界条件影响,围护结构中间的相对湿度稳定并持续很高。

无阀控气液联合冲击器的氮气室设计与研究

简要介绍了无阀控气液联合冲击器与旧式液压冲击器的不同,以及氮气室在无阀控气液联合冲击器中的作用,通过传统凿岩机的计算公式与理想气体的状态方程的联立,推导计算出在确定气液做功比下的无阀控气液联合冲击器氮气室的初始压力与初始体积的公式,并运用计算机仿真分析,求得了氮气室的最高压力与最低压力之比λ的最优解,从而确定氮气室的最优取值范围。其理论计算与仿真对无阀控气液联合冲击器的氮气室设计有较大的参考价值。

大气作用下浅层非饱和黄土温度变化及其影响因素研究

为了研究大气作用下西北地区浅层非饱和黄土温度场的变化规律及其影响因素。填筑一维土柱模型,在室外自然条件中做大气循环作用下的蒸发模型试验。试验结果表明:在0~10cm深度范围内,土体温度随深度的增加而降低,在土样表层5~10cm处温度最低;在相同的外界条件下,土体初始体积含水率越高、压实度越大,导热系数越大,温度变化幅度越大。随着深度增加和蒸发时间增长,压实度和含水率引起的导热差异叠加,使得同一深度处不同压实度和不同含水率土体的温差增大;土体初始体积含水率和压实度均对温度的迁移产生影响,相对于随压实度的变化,土体体积含水率的改变对土体温度迁移影响更显著;随着蒸发时间的增加,温度由表及里逐渐升高,在深度方向上温度先减小后增大。不同深度处土体温度增长曲线大致为“S”型递增曲线,可分为蒸发3阶段。

脉冲放电等离子体修复芘污染土壤的影响因素

为了说明脉冲放电等离子体修复体系中的主要参数对有机污染土壤修复效果的影响规律,以芘这一典型的多环芳烃持久性有机污染物为目标物,建立了针对芘污染土壤的针–网式脉冲放电等离子体修复体系,考察了主要土壤参数包括土壤粒径、土壤初始p H值、土壤初始含水体积分数、土壤中芘初始质量分数的变化对土壤中芘降解速率的影响规律。研究结果表明:1 mm粒径土壤中的芘降解速率常数比2 mm粒径土壤中的芘降解速率常数高;土壤初始p H值是影响脉冲放电等离子体修复体系中土壤修复效果的关键因素,酸性土壤比中性和碱性土壤更利于其中芘的降解,酸性土壤条件下的芘降解速率常数为0.059 76;土壤初始含水体积分数增加导致土壤孔隙减少,不利于活性物质的传输而降低了修复效果;随着土壤中芘初始质量分数的增加,芘降解速率常数降低。

等效荷载法在超大断面公路隧道爆破数值计算中的适用性

为了探究选取最优的计算方法研究超大断面公路隧道爆破施工对先后行隧道的影响,分别采用流固耦合法、初始体积分数法和等效荷载法建立单孔爆破有限元模型模拟单孔耦合装药情况下的爆破过程,从岩体破碎效果、计算效率等方面对比选定等效荷载法为最优的计算方法,并建立隧道数值模型应用等效荷载法计算研究后行隧道爆破对先后行隧道结构的影响。结果表明:①后行隧道爆破施工时先行隧道综合振速显著区域出现在隧道掘进方向上,逆隧道掘进方向隧道衬砌动力响应程度较小;②先行隧道受影响最大位置为迎爆侧右边墙,影响最小位置出现在背爆侧左拱脚;③后行隧道监测断面振速最大值出现在左拱腰位置,施工时要重点监测。

卧式空气罐的水锤防护性能

针对立式空气罐存在安全稳定性较差,占地空间大,易受地形、厂房大小等安装条件限制的问题,提出了水平放置的卧式空气罐方案.建立了卧式空气罐的边界条件数学模型,并给出了卧式空气罐内水位和压力波动的数值计算公式.结合工程实例,对立式和卧式2种不同放置形式的空气罐在抽水断电工况下的水锤防护性能进行了数值模拟.结果表明立式和卧式空气罐均能够有效防护停泵水锤;同等体型参数下,卧式空气罐的罐内水位变化幅值小于立式空气罐,在防护输水管道停泵水锤方面的效果相对较优于立式空气罐.对于给定容积的卧式空气罐,理论上存在一个较优的连接管径使得水锤防护效果最佳;在罐内水量满足空气罐向管道补水要求的前提下,可尽量加大空气罐的初始气体体积和适当提高空气罐的罐底安装高程,以获得更好的水锤防护效果.

TreadScan步态分析系统在评价大鼠脊髓挫伤模型中的应用

目的:探讨TreadScan步态分析系统在评价大鼠脊髓挫伤(spinal cord injury,SCI)模型中的应用价值。方法:采用连有PinPoint?精密接触传感器的BenchmarkTM立体定位颅脑撞击器制备脊髓挫伤大鼠模型,利用Image J图像分析软件测定伤后30 min损伤中心及其邻近区域的初始损伤体积,应用TreadScan步态分析系统描述术前及伤后7、14、21、28 d大鼠的行为学特征,采用Harris氏HE染色结合Luxol固蓝染色技术观察伤后1、7、14、28 d损伤组织的形态学改变。结果:模型组脊髓初始损伤体积为(4.17±0.15)mm3(n=5),范围在4.02至4.32 mm3之间,呈近似正态分布。与术前比较,模型组术后各项行为学参数差异均具有显著性(P<0.05);与假手术组比较,伤后模型组脚印面积、步长、瞬间跑速、正常步序比均下降显著(P<0.05),而跨步时间、摆动时间、后脚脚间距、最小纵向偏差均显著上升(P<0.05)。伤后1 d除损伤中心外,邻近区域组织形态基本完好,但是随时间延长,模型组组织溃变和髓鞘脱失的严重程度显著高于假手术组,且有向周边蔓延趋势。结论:采用连有PinPoint?精密接触传感器的BenchmarkTM立体定位颅脑撞击器制备的脊髓挫伤大鼠模型具有良好的重复性,应用TreadScan步态分析系统能够客观准确的评价大鼠SCI后的运动功能。

含铁粉尘碳酸化过程孔隙结构研究

本文通过液氮吸附实验对含铁粉尘碳酸化过程的孔隙结构进行了研究。研究表明,减小成型压力有利于提高样品的初始总表面积和初始孔隙总体积;样品的平均孔径变化与成型压力、反应温度、Ca O配比有关。

天津市郊夏季的臭氧变化特征及其前体物VOCs的来源解析

本文利用天津市南开大学津南校区大气环境综合观测站的臭氧及其前体物(VOCs和NOx)、气象参数等在线监测仪器,获取了2018年夏季(6~8月)小时分辨率的数据信息;分析臭氧及其前体物的相互关系及变化特征;根据光化学年龄计算出VOCs的初始浓度对其日间(06:00~24:00)VOCs体积分数的光化学损耗进行修正;将初始体积分数和直接监测的VOCs体积分数分别纳入PMF模型进行人为源的来源解析.结果表明,夏季天津O3的平均体积分数为(41.3±25.7)×10^(-9),而VOCs的平均体积分数为(13.9±12.3)×10^(-9),其中烷烃的平均体积分数(7.0±6.8)×10^(-9)明显高于其它VOCs物种.烷烃中浓度较高的物种分别为丙烷和乙烷,占总烷烃浓度贡献的47%.夏季O3的生成潜势(OFP)平均值为52.1×10^(-9),其中烯烃的OFP值最高,对于TVOCs臭氧生成潜势的贡献达到57%.VOCs日间光化学损耗量计算结果表明,烯烃日间损耗占VOCs损耗总量的75%.基于初始浓度解析的VOCs来源分别为:化工排放和溶剂使用(25%)、机动车尾气(22%)、燃烧源(19%)、天然气和液化石油气(19%)和汽油挥发(15%).相比于直接将监测浓度纳入PMF解析的结果,化工排放和溶剂使用贡献百分占比下降4%,机动车尾气贡献百分占比下降5%.利用PMF源解析结果结合OFP分析不同源类对臭氧污染的相对贡献,基于初始体积分数数据的结果显示,贡献最高源类为化工排放和溶剂使用(26%).与利用直接监测数据的解析结果相比,化工排放和溶剂使用的OFP值降低7%,天然气和液化石油气的OFP值明显降低13%.