利用重力能和浮力能研制节能提水机

重力能和浮力能是大自然中存在的固有能量,若将重力能和浮力能组合应用,则可以制作1种全新的提水机械,暂定名"类连通器结构的浮力提水机"。叙述了类连通器结构的浮力提水机利用连通器中液体压强的规律,借用水作介质,借用变形活塞,利用电能控制阀门的开和关,控制水流向的原理,指出,只要使变形活塞在筒壁状和空鼓状两种形态间变化,就可实现在类连通器结构的壳体中因重力下沉复位或因浮力上浮提水。由于该设施设备提水原理完全不同于目前使用的离心式水泵,非常节能、环保,有望取代现有大型提水站。

上覆堆载作用下砂性地层埋入式筒仓浮力分析

河南是国家粮食三大主产区之一,实现粮食大规模的绿色储粮利国利民,地下/半地下粮仓具有储量大、低温等优点是绿色储粮的理想仓型之一,但地下大体积结构抗浮设计问题突出。以入地式筒仓为研究对象,考虑仓周上覆堆载开展模型试验和理论研究,理论反演分析筒仓上浮时的临界状态对应的浮力折减系数。研究表明:随着筒仓周边施加的均布荷载不断增加,仓壁受土体侧摩阻力也逐渐增加,抑制仓体上浮;浮力在土体中存在着一定的折减。在饱和粗砂土质中,浮力折减系数估算为0.945;增加上覆荷载可以提升筒体埋深的设计潜力,为低温、绿色储粮提供更大可能。

EPS填充的三聚氰胺甲醛树脂基固体浮力材料的制备

以三聚氰胺与甲醛为原料,制备了三聚氰胺甲醛树脂,采用间歇法工艺将发泡聚苯乙烯(EPS)微球填充到三聚氰胺甲醛树脂基体中制备了三聚氰胺甲醛树脂基固体浮力材料,对浮力材料的断面微观结构、力学性能、吸水率和压缩强度进行了测试与分析,并对影响浮力材料密度的EPS微球粒径和影响浮力材料储能模量的EPS微球含量进行了研究。结果表明:随着静水压力的增加,固体浮力材料的吸水率增大,当静水压力超过80 MPa时,固体浮力材料结构受到明显破坏,吸水率急剧上升;该固体浮力材料的水下性能良好,力学性能和动态力学性能也符合基础应用要求。

基于重量调节式的浮力调节技术研究

针对部分水下机器人需要搭载浮力调节系统调控重浮力进行姿态调节或是降低功耗等需求,对浮力调节技术进行研究,旨在提高系统调节精度。指出影响系统调节精度存在两方面因素:一为定量充排的准确性,二为系统在压力作用下的形变大小。通过分析现阶段各调节方式对提高调节精度要求的适用性后,以重量调节式中的液压泵-压载水舱式为研究对象,分析系统内部各组成单元对调节精度的影响。构建液压回路,研制浮力调节装置,设计模糊PID控制器提升系统的响应速度及抗干扰能力,进行陆上及水下定量充排实验。结果表明系统的调节误差可控制在给定允许误差范围之内且将平均误差控制在5%以下,验证了所研究技术的可行性。为后续高精度浮力调节系统的开发提供有益参考。

剖面浮标变体积油囊式浮力调节系统设计

为精准控制剖面浮标的垂向运动,提出一种可精确控制油量的变体积油囊式浮力调节系统,包含外油囊、增压油箱、密封性能良好的电磁球阀和可调节转速的液压泵等组件。采用拉线位移传感器实时采集增压油箱液面位置实现油量监控,并对外油囊体积进行高精度闭环反馈控制;设计极低泄漏量的液压系统,实现系统在待机状态下浮力保持长期稳定。为精确控制浮力调节系统,构建控制系统数学模型,引入比例积分微分(Proportional Integral Differential,PID)控制算法,并采用Simulink进行稳定性仿真。试验结果表明,系统可实现浮力精确控制,最大超调量低于1%,稳定性与响应速度均符合预期,验证了控制策略的可靠性。

AUV复合浮力调节装置的设计及实验

针对长程自主式水下航行器(AUV)在使用推进器定深巡航、上浮下潜能耗高以及传统浮力布置方式带来重心改变控制复杂等问题。提出了一种复合浮力调节装置,该装置在结构上独立成段,集成了浮力调节和重心调节功能。可在满足浮力调节的同时,利用剩余空间实现对俯仰角的控制。并采用一种新的浮力模块布置方式,通过理论计算验证了该装置可以在AUV上浮、悬浮、下潜过程中保持一定姿态。搭建了复合浮力装置样机,对主要部件进行强度校核,测试其在水下的密封性能和浮力调节精确度。结果表明:该机构具有精确的浮力调节能力,以及保持该机构在水中平衡的能力,相比传统布置方式可提高空间利用率、简化安装步骤。

初中物理单元知识结构化教学实践策略研究——以苏科版“压强和浮力”单元为例

文章以初中物理单元知识结构化教学实践策略为研究主题,首先阐述了单元知识结构化教学的定义和特点,然后分析了初中物理教学中开展单元知识结构化教学的意义和初中物理单元知识结构化教学存在的问题,最后以苏科版“压强和浮力”单元教学为例,提出了结合《义务教育物理课程标准(2022版)》明确教学目标、精读教材构建单元知识结构、根据教学内容创设教学“大情境”、根据知识结构设计教学“大任务”、利用思维导图深化单元知识联系的初中物理单元知识结构化教学实践策略,以期为初中物理教师提供参考。

加临时浮力塞双塞自平衡下管法参数计算方法及工程应用

在煤矿瓦斯抽排井钻孔施工过程中需要下入超重特大套管,而套管总质量一般远超施工钻机提拉最大量程,研发合适的下管工艺对确保套管成功下放至关重要。为此,基于浮力定律推导了加临时浮力塞双塞自平衡下管法下管过程中各参数的理论计算公式,介绍了采用该方法下放超重特大套管的流程,并在顾北煤矿瓦斯抽采系统改扩建钻孔施工中进行工程示范,按照理论计算公式获得的下管过程中的各项设计参数进行施工,实现了超重特大套管的安全下放,研究结果可为超重特大套管浮力法下管的参数设计提供一定参考。

浮力对不同截面形状通道中超临界LNG传热特性的影响

在液化天然气动力船舶中,超临界液化天然气在使用前需要进行气化。超临界LNG的气化是一个拟相变过程。本研究对超临界LNG在拟相变过程中的局部流动和传热性能进行数值研究,主要目的是揭示在不同截面形状通道内浮力对局部流动和传热性能的影响。研究发现,浮力因子的大小受截面形状影响不大。另一方面,浮力对传热性能的影响集中在类液区和拟临界区。二次流是由于浮力和密度差异的影响而产生的。流体的分布及二次流受到通道形状及浮力的影响从而影响传热性能。通常,二次流的存在提高了通道壁面和相邻流体间的传热性能。然而,由于浮力的原因,低密度、高温流体聚集在通道顶部,导致局部传热性能恶化。因为通道截面形状的不同,导致湍动能及定压比热的分布不相同,从而造成传热性能存在差异。

采空区煤自燃耦合热浮力环境瓦斯运移规律研究

为了探讨煤自燃过程多场耦合之间协同动态变化规律的机制,准确划分瓦斯与煤自燃共生灾害区域,采用数值模拟的方法研究了采空区煤自燃区域热浮力作用下瓦斯运移过程。分析了温度场、瓦斯浓度场、气体密度和采空区风流运动特征的分布规律,划分了瓦斯与煤自燃共生灾害区域。模拟结果表明:瓦斯积聚是由热浮力影响下的上升气流、漏风风流和煤自燃点附近的卷吸气流共同作用形成的;入口风速增加时,共生灾害区域面积呈现先增大后减小的趋势,煤自燃区域向采空区中深部移动,瓦斯积聚浓度随着煤自燃温度升高而增加;煤自燃区域产生的热量积聚于小范围区域,与周围区域有较大的温度梯度;模拟得出的采空区煤自燃耦合热浮力作用下瓦斯运移规律,为采空区煤自燃灾害防治提供了参照依据。

师徒关系对大学生学习倦怠的影响机制:学业浮力和心流体验的作用

为探讨师徒关系对大学生学习倦怠的影响及作用机制,采用师徒关系量表、学业浮力量表、心流体验量表和学习倦怠量表对国内461位在校大学生进行调查。结果表明:(1)师徒关系对大学生学习倦怠具有显著负向影响;(2)学业浮力在师徒关系和大学生学习倦怠之间起部分中介作用;(3)心流体验对师徒关系和大学生学习倦怠的关系起显著调节作用。因此,对于大学生学习倦怠心理和行为的预防和缓解,应从构建高质量师徒关系入手,建立亦师亦友的导学关系;提高其学业浮力水平,培育大学生的抗压和耐挫力;构建良好的课堂体验,激发大学生的心流状态。

核心素养视角下的“浮力”创新教学设计与实施

核心素养视角下的初中物理教学实践需要实现教学取向的变迁,从单纯的知识获得转变为核心素养的培育。“浮力”是《义务教育物理课程标准(2022年版)》一级主题“运动和相互作用”的核心概念,在课程标准、教材内容和学情分析的基础上,通过“巧设进阶情境,培育物理观念”“创新模型教具,培育科学思维”“探寻规律生成,培育科学探究能力”三个实践路径来促进学生核心素养的发展。

思维画像突破复习课顽疾——以“浮力”复习为例

“思维画像”式的复习课是对思维型课堂的一种全新应用,具有广泛推广和实践的价值.巧用“思维画像”能激活课堂,促进教学评一致性.浙教版科学浮力复习课通过说一说、画一画、称一称、标一标、猜一猜五个环节层层递进,全面立体展现学生思维活动的画像.

Scratch软件辅助初中物理教学初探——以“浮力产生的原因”为例

针对“浮力产生的原因”这一教学难点,利用Scratch软件设计了仿真实验平台。该仿真实验平台具有可以显示物体大小、浸没在液体中的物体上下表面的压力大小、浮力大小等功能,学生可以直接从平台中读取实验数据,从而充分理解“浮力产生的原因”。利用该平台进行辅助教学,让“浮力产生的原因”这一抽象的知识变得形象。另外,学生还可以在仿真平台的搭建过程中复习和巩固相关的物理知识及原理。

设计浮力趣味创新实验 落实跨学科之工程实践

创新实验的实际操作中没有固定的模板和公式,创新实验探究,可以真正体现、考察教师和学生的物理核心素养。教学实践中,应结合实际情况,开发个性化的实践案例。“浮力趣味创新实验”就是这样一例:通过电影片段和工程机械施工视频引入跨学科实践主题;组织学生创新实验,引导学生发现并解决存在问题,用创新实验串起课堂,使实验情景更贴近生活;紧密联系本节内容引入物理学与工程实践,增强趣味性的同时提升学生核心素养。

一组浮力趣味创新实验设计

因为创新实验没有固定的模板或标准操作流程,所以它才能够真正体现创新性特点,从而有助于全面考查学生的物理核心素养。有鉴于此,结合教学实际,开发具有个性化的浮力趣味创新实验,在凸显实验创新性特点的同时,增强实验的趣味性,进而提升学生的核心素养。

基于PCK理论的“浮力产生的原因”教学案例

从PCK的4个维度出发,对“浮力产生的原因”进行解析,并给出相应的教学案例,突破学生学习该内容的困难.

密度、压强与浮力的综合问题探究

本文以密度、压强和浮力的知识为背景,对其常见的综合问题进行分析讲解,在解决问题的过程中渗透着物理思想和科学推理能力的培养.以帮助学生提高对密度、压强和浮力基础知识的熟悉、掌握,完善这一板块的知识结构,培养学生解决问题能力,提高解题效率.

基于物理学科德育内涵模型的初中物理教材对比分析——以“压强浮力”单元为例

教科书是教师教学和学生学习的直接载体,其德育内容的组织会直接影响学科德育的实施和效果呈现.利用物理学科德育内涵模型,从德育视角对人教版和北师大版两套初中物理教材进行对比分析,为教科书编写和学科德育实施提供启示与借鉴.

指向关键能力达成的初中科学项目化实践研究——以“自制浮力秤”为例

项目化学习与学生关键能力培养存在紧密关联.结合学科关键能力的内涵,借助具体项目“自制浮力秤”教学实践,围绕初中科学项目化学习的5个主要环节:核心概念、问题驱动、实践探究、展示成果和动态评价来展开探究实践,形成全新的项目化学习模式,从而促使学生关键能力的达成,提升学生的核心素养.