低温干馏煤气/富氧大当量比燃烧热力学分析

为明确煤气/富氧大当量比燃烧过程中煤气各可燃组分间氧化剂竞争机制及其对内热火焰温度和干馏介质成分的影响,对该反应体系进行了热力学分析。结果表明:各组分的燃烧优先度随反应温度而变化,低温(<849 K)下CO优先燃烧,高温(>1143 K)下CH_(4)优先燃烧;除选择性燃烧外,甲烷化和甲烷重整反应在800 K~1000 K发生转变、水煤气反应平衡等因素共同决定了反应体系平衡组分中的xCH_(4)随温度升高而降低,xCO和xH_(2)随温度升高而升高且CO和H_(2)相互共存;各燃料组分的选择性燃烧及不完全燃烧产物间相互转化的热效应,导致绝热火焰温度差值高达550 K以上;CO_(2)稀释对平衡温度的降低作用大于H_(2)O稀释对平衡温度的降低作用,但H_(2)O稀释条件下平衡组分中的xH_(2)更高;当量比大于6时,当量比对平衡温度的影响减弱。实际工艺参数设计中可以适当降低当量比以提高干馏介质中的氢气含量,有助于加氢热解。

低温干馏煤气/富氧大当量比燃烧实验及数值模拟研究

在内热式低温煤干馏中,引入富氧燃烧,同时提高煤气当量比,是在维持炉内温度分布基本不变的前提下提高煤气质量的有效途径。通过不同富氧比及不同尺寸烧嘴下的大当量比煤气/富氧燃烧实验结合数值模拟分析,探究了富氧低温干馏中的内热火焰温度分布特性及其受工艺条件和烧嘴尺寸的影响。结果表明:增大富氧比的同时增大燃料当量比可以维持平均火焰温度与空气助燃工况基本一致,但火焰锋面温度受局部当量比及流动条件影响;减小燃料及氧化剂射流的初始速度差,可以减缓组分混合、延长火焰并降低火焰锋面温度;煤气中三种气体按参与反应的速率快慢排序依次为氢气、一氧化碳、甲烷,随着燃烧反应进入湍流混合速率控制模式,组分间的选择性燃烧特征相对减弱。

基于遥感影像的大当量爆炸建筑物毁伤评估模型

为了研究大当量爆炸建筑物毁伤评估问题,基于遥感影像解译和大数据分析构建了大当量爆炸建筑物毁伤评估模型。首先,基于大当量爆炸的具体历史案例构建了毁伤数据集,具体指基于遥感影像提取建筑物毁伤信息,辅助大数据信息补充毁伤细节,利用地理信息系统空间分析数字化毁伤信息,构成毁伤数据集。然后,基于毁伤数据集中的训练样本修正经验模型参数,构建了适用于大当量爆炸的针对不同类型建筑物的毁伤评估模型,并基于毁伤数据集中的验证样本测试了模型性能。实验证明:所构建模型拟合优度高于96%,检验样本准确度高于84%,整体误差在可接受范围内。所构建模型在一定精度要求下可为大当量爆炸事故评估提供参考。

大当量爆炸作用下预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱的失效模式

为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出将双层钢管混凝土柱应用于桥梁下部结构的预制节段拼装墩柱体系。对预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱(precast segmental concrete-filled double-skin steel tube,PS-CFDST)进行了大当量野外爆炸试验,并基于LS-DYNA软件建立了精细化有限元模型,对PS-CFDST柱在爆炸荷载作用下的动力响应和破坏过程进行了数值模拟。结果表明:大当量地面爆炸作用下,PS-CFDST柱的破坏模式表现为后张预应力筋断裂引起的墩柱整体失效,地面爆炸作用下墩柱在墩身底部接缝有较大的剪切滑移,核心混凝土的损伤主要出现在接缝处和预应力筋挤压处;预应力筋的建模方式对预制节段拼装墩柱的动力响应具有显著影响;增大轴向荷载可以减小预制节段拼装墩柱的侧向变形和墩底剪切滑移,有利于提高墩柱的抗爆性能。

大当量爆破地震波记录分析

通过对首都圈地震台网和河北地震局流动台网大当量爆破记录的分析,发现爆破激发的地震波传播特性与天然地震波有明显差异,其主要特征有:1)爆破能量衰减很快,总体以e-1.5衰减;但是近场(<20 km)与远场(>20 km)衰减有显著差异;2)部分远场台站有能量增强的现象,震波振幅的增减与井下观测还是地面观测无关,与场地效应等关系密切,反映了某些区域各种波的多次叠加效应;3)爆破的S波传播速度明显低于天然地震,P波差异较小,可能与爆破源不利于剪切波的激发有关。

大当量爆炸场破片速度测试系统中声光触发设计

针对大当量爆炸场试验中采用通断靶触发引起的操作繁琐、安全性差的问题,在对静爆试验中声、光信号的特征进行研究的基础上,设计了声光触发系统,为测试系统提供稳定、可靠的触发信号。声触发需要结合系统布设参数来设置相关的采集参数,以确保采集数据的完整性;对于光触发系统,由于有用信号的光谱与日光光谱部分重叠,造成二者无法完全分离,所以设计信号预处理装置及合理布设对整个系统的可靠性起到至关重要的作用。试验结果表明:TNT当量≥2kg时,声光触发系统布设在距爆心20m处,均可为测试系统提供稳定、可靠的触发信号。

大当量浅埋地下爆炸抛掷成坑效应的缩比模拟实验装置

针对当前地下爆炸物理模型实验无法模拟大当量地下爆炸抛掷弹坑和疏松鼓包现象的难题,基于相似理论,采用地下爆炸效应真空室模型实验方法,研制了考虑重力影响的大当量地下爆炸效应模拟实验装置。整套装置由容器罐体、快开门密闭机构、爆源系统、真空泵组、量测控制系统等组成,提出的新型爆源模拟装置可以实现精确起爆控制。该装置可模拟0.1~100 kt TNT、埋深20~400 m范围内不同比尺的地下核爆炸成坑和隆起实验,同时也能够模拟不同装药配置方案、不同地质条件下的大当量地下浅埋化爆抛掷实验。典型的核爆抛掷成坑模型实验结果表明,装置实验参数精确可调,实验过程可控,实验结果可信,为钻地核武器地下爆炸毁伤效应分析和大型工程爆破效果预测预报提供了实验室模拟和科学研究设备,填补了爆炸离心机无法模拟大当量地下爆炸抛掷成坑效应的空白。

大当量战斗部综合参数测试无线传输系统设计

为了解决大当量战斗部爆炸威力试验中测试参数多、测试区域广,多设备统一触发的难题,文中提出了分布式无线网络化的测试思路,即利用无线通讯节点布设在测试设备附近,控制终端以网络的形式实现设备的远程触发、监控等;进行了系统框架设计,各个通信点位的设计、网络构成、工作频率、电源系统设计等,开发了适合大当量战斗部爆炸威力试验的无线传输系统;该测试系统组网方式灵活,传输速率高,具备GPS同步和无线触发功能,可进行远程操控和数据下载,使用方便,可靠性高,提高了大当量战斗部爆炸威力的测试效率。

大当量TNT空中爆炸超压的模拟与修正

为了研究大当量炸药爆炸特性,运用LS-DYNA软件建立了大当量TNT炸药在空气中爆炸的模型,其计算结果低于经验公式值,可作为抗爆设计下限值。通过不同工况的模拟值,拟合得到通用超压函数,可以直接计算数值模拟结果;以指数函数形式对超压函数进行修正,给出通用修正超压函数,避免了不同经验公式计算引起的偏差。经数据验证,两函数均具有普遍适用性,能更好的指导结构针对大当量炸药的抗爆设计,方便工程应用。

大当量DNAN基熔铸炸药装药质量控制方法

为控制在装药工艺中大当量熔铸炸药装药的质量,提出一种铸炸药装药质量控制方法。分析了装药缺陷产生的原因,根据产品的结构特点,设计了装药工艺,通过工艺过程控制措施消除装药疵病,利用ANSYS软件对注装法进行了仿真计算,得出一套最佳工艺参数,并通过典型产品应用进行验证。应用结果表明:该方法消除了缺陷,产品总质量符合指标要求,装药质量得到显著提高。

不同地区人工爆炸与天然地震记录特征及识别研究

本文分析了河北怀来多次爆炸、河北三河采石场多次爆炸和低震级天然地震事件的记录特征和时频差异。结果显示:河北怀来爆炸的P波能量强、衰减快、S波发育弱;河北三河采石场爆炸的P波、S波主频均低于怀来爆炸,S波与面波混淆,不同震中距的台站记录低频发育明显;而天然地震的有效频带更宽,频率成分更为复杂。将Pg/Sg谱比判据应用于小震级地震与爆炸的识别中,探索交叉频带谱比对不同地区爆炸的识别。结果表明:高频(>5 Hz)Pg/Sg谱比判据可将研究数据中的爆炸与小震级地震完全区分;与Sg低频(0—2 Hz)有关的交叉频带谱比可对两个不同地区的爆炸进行识别,交叉频带的谱比判据较传统的单一频带谱比判据能够更好地反映出不同类型事件的特征差异。

柔性注压锚杆结构优化有限元分析

柔性注压锚杆是一种新型锚杆,通过简化其力学模型,采用有限元方法模拟,分析了锚杆壁厚、钢丝位置、钢丝直径、橡胶材料以及围岩对锚杆强度和围岩与锚杆接触压力的影响,给出了一定结构参数下的最优结果。

Analysis on Waxy Corn/Soybean Intercropping Pattern and Economic Benefit

The research mainly analyzed effects of waxy corn/soybean intercropping on yields of the two crops, as well as agronomic characters, and the economic benefits of the mode. The results showed that although yields of waxy corn and soybean went down by 21.19% and 31.04% per unit area, land equivalent ratio（1.48） kept higher than 1, suggesting the intercropping improves land use rate. Besides, due to the practice of intercropping, many characters of waxy corn grew, but of soybean declined. The economic benefits from high to low were waxy corn/soybean intercropping, monoculture of waxy corn, and monoculture of soybean.

汽车拉式膜片弹簧片的优化设计

通过对离合器膜片弹簧的变形特性和多种约束条件的分析 ,在参考成熟的离合器结构参数的基础上 ,提出了一种离合器膜片弹簧的优化设计模型 ,该模型可以使离合器的后备系数稳定 ,保证离合器可靠地工作 ,并用此方法进行了实例设计 ,结果表明 :优化设计后的膜片弹簧 ,后备系数的稳定性、最大当量应力以及分离力的大小均明显高于原设计。

城市道路通行能力分析

通过数据处理研究车道同一横断面因交通事故被占用不同车道对道路实际通行能力的不同影响,其次用层次分析法(AHP)及最大当量排队长度模型(MEQL)找到事故发生的路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间和路段上游车流量间的关系,并估计通过给定排队长度所用时间。

大当量爆炸地冲击毁伤效应的理论与试验研究Ⅲ:深埋洞室地冲击效应模拟试验研究

为厘清开挖扰动和大当量爆炸地冲击扰动对深埋洞室破坏的影响机制,采用自主研制的深埋洞室地冲击效应模拟试验系统,开展从地应力加载、洞室开挖到地冲击扰动加载全过程的相似模型试验。试验模拟了600 m埋深洞室开挖过程,以及封闭爆炸当量90 kt、比例爆距为133 m/kt^(1/3)时的地冲击扰动诱发工程破坏现象。试验成功模拟了颗粒弹射、板裂和块体激活等现象。得到冲击扰动作用下洞周应力、应变和位移的变化规律以及深部洞室的破坏机制。证实了比例爆距为133 m/kt^(1/3)时,洞室处于轻微破坏区。此外,通过开展重复地冲击扰动下的洞室稳定性研究,成功模拟岩爆、板裂、掌子面坍塌等工程灾害,得到重复地冲击扰动下洞室的破坏机制。试验的成功开展,为大当量地下爆炸作用下深埋洞室防护和安全范围确定奠定了重要的基础。

二级高压驱动阵列弹珠同步弹射微型爆源的研制

针对当前大当量地下爆炸真空室模拟试验中爆源起爆方式高度依赖火药制品等问题,基于地下爆炸相似理论和二级气炮原理,自主研制了二级高压驱动阵列弹珠同步弹射微型爆源装置。装置利用二级高压气体驱动弹珠同步击碎玻璃球壳,释放球内高压气体,以模拟真实爆炸气体生成物的推出。整套爆源装置的发射参数:高压气室充气压力4 MPa,玻璃球壳内残余稳态气体压力约为3 kPa,能够用于0~20 kt当量地下爆炸成坑效应的真空室模拟。爆源适用性试验验证表明,该爆源装置的爆破机制和爆破效果满足大当量地下抛掷爆炸真空室模拟试验的功能需求,且具有较高的安全性、可控性和可操作性,为开展相关模拟试验提供了新的技术方法。

大当量爆炸地冲击毁伤效应的理论与试验研究Ⅱ:深埋洞室地冲击效应模拟试验系统研制

相似模拟试验是解决大当量爆炸下深埋洞室工程安全问题的重要研究手段,但长期以来受相关技术手段、设备限制,相关研究一直难以有效开展。本文采用自主研制与必要借鉴相结合的研发方式,解决了高地应力柔性均布长时加载、地冲击波形精细调控以及高地应力叠加地冲击静动组合加载等关键技术问题,研制了深埋洞室地冲击效应真三维模拟试验系统。在1∶50~1∶100几何及相应物理相似下,装置可实现高地应力加载、开挖扰动过程和爆炸地冲击效应的模拟,解决了原型试验受限,模拟手段匮乏的技术难题。采用该试验系统,对深部巷道在动静载组合作用下的响应机制进行研究,结果显示按均质岩体极限应力设计的工程安全埋深边界外,地冲击扰动可激活深埋岩体中构造岩块运动,造成工程局部严重破坏。测试结果表明,该装置运行稳定可靠,可真实再现冲击扰动下深埋洞室的毁伤过程,为深埋洞室抗大当量武器打击的安全防护研究提供了可靠的基础平台。

大当量爆炸地冲击毁伤效应的理论与试验研究Ⅰ:深埋洞室地冲击破坏的现场实测分析

为厘清地冲击扰动作用下的深埋洞室破坏机制,建立地冲击毁伤的判别准则,系统总结、分析国内外大当量地下爆炸试验及爆破中的深埋洞室破坏现象及规律。按照距爆心的距离,将爆炸破坏分为地冲击破坏和诱发工程性地震破坏2种。采用经验估计和应力判别2种方法,计算并对比地冲击破坏各分区的边界范围和破坏特征。通过系统总结、分析现有研究,提出岩体的含能特征和构造特征是诱发工程性地震破坏产生的原因。进而从块系介质变形的本质入手,梳理爆炸条件下块系介质变形的基本概念和力学模型,分析比例爆距和激活块体尺度的关系。而后综合现有研究,提出以能量因子为参量的破坏效应分析方法,得到不同爆炸当量下位移的边界范围,并以能量因子为指标参数,实现了从近区到远区、从封闭爆炸到触地爆炸的各破坏区变形的统一表征,为大当量地下爆炸条件下安全范围确定及相关工程防护技术建立奠定了理论基础。