“缓冲溶液的配制及性质”的创新设计

缓冲溶液是一种能使体系pH值稳定的溶液,在生活中有广泛的应用。无机化学实验、无机及分析化学实验课程中均设置了该实验内容。但根据实践教学发现,传统的实验内容只是设置了单一浓度条件,用pH试纸测试溶液的pH变化,这样的设计存在不直观、设置条件单一等问题,达不到本实验的教学目的。为此,我们重新设计了这部分实验内容:采用指示剂的显色变化代替pH试纸来检验溶液酸碱度的变化;增设不同浓度、不同缓冲比的缓冲溶液及使用精密pH计,考察缓冲容量的影响因素。以上创新设计,学生可以直观地观察溶液颜色的变化,从而理解缓冲溶液的缓冲作用,又可以通过多因素的实验设计,系统地掌握不同的缓冲条件对缓冲容量的影响。从而达到本实验的教学目的及培养学生的自主思考能力和归纳总结能力。

传统缓冲材料与切削型纸质材料缓冲性能对比研究

本文以传统缓冲材料和切削型纸质材料为研究对象,对不同种类的传统缓冲材料和不同尺度、不同形状及不同处理形式的切削型纸质材料的缓冲性能进行实验测试分析,利用MATLAB软件编制程序计算绘制了其应力-应变曲线、缓冲系数-最大应力曲线,将传统缓冲材料与切削型纸质材料的缓冲性能进行了对比分析。分析结果表明,传统缓冲材料缓冲性能良好、质轻,适用于多种缓冲环境;切削型纸质材料缓冲曲线分布在低应力区,适合轻型产品的缓冲包装。本研究对促进切削型纸质缓冲材料的科学应用具有指导作用。

舰载机前起落架缓冲性能参数敏感性研究

为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同时兼顾缓冲和突伸性能。

嵌入式系统环形缓冲区快速读写方法的设计与实现

针对常用环形缓冲区读写数据运行效率低的弊端,提出了一种快速读写环形缓冲区数据的方法。在读写缓冲区数据时,通过位与逻辑运算修改读写指针值,利用读写指针的差值作为缓冲区有效数据个数实现环形缓冲区状态判断。通过仿真测试实验和测试数据分析,这种快速读写环形缓冲区的方法可以显著提高系统运行效率。

分析化学教学中引入动态缓冲容量“去公式化”计算的新策略

缓冲容量是分析化学重要内容。目前教材中缓冲容量计算没有考虑缓冲溶液与样品溶液混合时体积的变化,这种不考虑体积变化的缓冲容量被称为“静态”缓冲容量。而在实际应用中,往往缓冲溶液与样品溶液混合后的体积远远大于缓冲溶液的原始体积,此时需要考虑“动态”缓冲溶液。这里提出了一种“动态”缓冲容量问题的“去公式化”解决方案,它完全基于学科思想的底层逻辑,不会增加学生学习的记忆负担。

400km/h高铁隧道出入口缓冲结构开口率对微压波影响研究

随着高速列车运行时速的提升,车-隧气动效应加剧、微压波超限问题愈发严重。以往研究表明,隧道洞口设置缓冲结构是解决微压波问题的有效手段之一,但是随着隧道长度增加、列车时速提升,仅以入口缓冲结构作为标准的设计方法存在一定局限性。并且国内外的研究重点更多集中在入口缓冲结构,对出口缓冲结构及隧道出入口均设置缓冲结构的设计方法研究相对较少。针对这一问题,利用控制容积法分析出口开口式缓冲结构的关键影响参数。基于LES湍流模型和动网格技术建立三维数值仿真模型,对关键参数的正确性做出验证。分析隧道出入口对称、非对称设置缓冲结构对微压波特性的影响,提出适用于单线和双线隧道的洞口开口式缓冲结构的设计方法。研究结果表明:1)隧道出口缓冲结构开口率是影响出口缓冲结构对微压波压力缓解效率的关键参数,开口率越大,微压波压力最大值越低;2)隧道入口以压力梯度为控制标准设置最优缓冲结构、隧道出口提高缓冲结构开口率的形式,在单线隧道缓冲结构设计中对微压波有更高的缓解率,出口缓冲结构开口率越大,对微压波压力缓解效率越高;3)双线隧道洞口开口式缓冲结构设计时,应当增加其总开口率,同时选择小面积、多个数的开口形式并在隧道出入口对称设置。

新型矿用皮带自移机尾缓冲结构设计

皮带自移机尾是综采工作面运输系统的重要组成部分,用于高产高效工作面顺槽刮板转载机与带式输送机机尾的快速推移和正确搭接,接受从刮板转载机来的物料,并转入皮带运输系统,满足工作面高进度、快推进的需要。目前,皮带自移机尾中间架缓冲床存在一定的使用缺陷,因此设计了一种新型皮带自移机尾缓冲床结构,即缓冲钢板与缓冲托辊复合式缓冲床结构。该结构具有耐磨、抗冲击、不损伤皮带的优点,将其应用在皮带自移机尾的中间架中,能够解决缓冲床损坏、皮带磨损快以及皮带自移机尾的服务期限等问题,提升煤矿生产运输的工作质量和生产效率。

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物(TN、TP、COD)的削减效果。结果表明:林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡(3°)处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。

具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头研制

油气勘探开发过程中,难钻地层钻井效率低、钻头寿命短是影响深井、超深井钻井周期和成本的瓶颈问题。钻头工作过程中切削结构轮流与井壁接触而产生的多边形效应是导致钻头不稳定工作、切削齿冲击失效的主要因素。为提高钻头工作稳定性,提出了具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头新结构,并针对四川盆地茅口组Ø311.2 mm井段常规PDC钻头冲击失效严重的问题,设计了3+3+3型(3个主刀翼、3个牙轮以及3个独立缓冲刀翼)的独立缓冲结构复合钻头,开展了全尺寸钻头室内钻进对比实验,并在川渝页岩气区块茅口组—栖霞组地层进行了实钻应用。研究结果表明:①独立缓冲结构复合钻头在常规复合钻头的牙轮切削结构和固定切削结构之间的空隙部位增设独立缓冲刀翼,有效缓解了多边形效应,对PDC齿形成很好的缓冲保护,同时分担了过大的钻压,限制了切削齿吃入深度,进而防止了钻头产生粘滑振动;②独立缓冲结构复合钻头钻压和扭矩波动小,扭矩为PDC钻头的1/5;③独立缓冲结构复合钻头取得了单只钻头进尺170 m的记录,比邻井同层位单只PDC钻头最高进尺提高了73.5%。结论认为,独立缓冲刀翼对提高钻头的稳定性起到了关键作用,不仅提高了钻头寿命,而且有效提高了复杂难钻地层及复杂结构井的综合钻井时效,有效降低了油气勘探开发成本。

高速侵彻战斗部装药缓冲结构研究

为研究典型缓冲结构和缓冲材料对超高速侵彻战斗部装药防护性能的影响,降低侵彻过程中强过载恶劣环境引发的装药响应,采用LS-DYNA对战斗部以1400 m/s速度正侵彻混凝土靶进行数值模拟。通过对弹体侵彻过程中无缓冲装药力学响应分析,确定了缓冲结构设计的方向,研究不同材料、厚度的缓冲块和缓冲层对装药环境的影响。结果表明:缓冲块对装药前段保护效果明显,能显著降低装药应力和过载峰值;缓冲层结构则更趋向于提升装药整体应力变化的一致性,使装药整体应力环境变化更加均匀。所选缓冲块结构以30 mm厚聚碳酸酯最优,能使装药过载和应力峰值分别降低20%和34%;缓冲层结构以4 mm厚聚四氟乙烯最优,装药过载和应力峰值分别降低19%和9%。为高速侵彻战斗部装药缓冲结构防护提供一定参考。

某储运发箱着陆缓冲特性仿真与试验验证

目的研究排气型气囊作用下某储运发箱空投着陆缓冲性能。方法建立储运发箱-气囊空投系统的LS-DYNA有限元模型,计算空投系统着陆缓冲过程的动力学响应。根据空投安全阈值,对火箭弹过载、火箭弹轴向力、各部件结构应力等进行分析。通过搭建缓冲试验平台,对仿真模型准确性进行验证。结果受冲击较大的火箭弹过载略大于30g,框架某隔板处应力超出许用应力,应注意防护。测试结果与仿真结果一致性较好,误差在±10%以内。结论本文建立的仿真模型精度较高,能满足工程需要。本文研究方法和结果对于储运发箱结构设计、着陆缓冲方案设计有一定参考意义。

考虑能耗和运输的有限缓冲区混合流水车间调度

为解决生产调度不及时、加工过程中能耗过大等问题,构建了有限缓冲区混合流水车间调度优化模型。模型以最小化最大完工时间和车间总能耗为目标,将运输时间、广义能耗和缓冲区容量等资源限制作为约束,并应用开关机节能策略减少待机能耗,验证了优化模型的可行性;设计一种狮群算法,采用随机产生与贪婪选择相结合的种群初始化方法,提高初始解质量和求解效率,验证了狮群算法的优越性。实验结果表明:该算法能有效解决考虑能耗和运输时间的有限缓冲区混合流水车间调度问题,优化模型能依照实际需要进行柔性调节,达到制造型企业合理排产、节能减排的目的。

高压XLPE电缆缓冲层缺陷研究现状综述

高压交联聚乙烯电缆因缓冲层缺陷引发的故障频发,已严重威胁到电力系统的安全运行。本文首先介绍了缓冲层的基本结构和作用,并在此基础上梳理了目前国内外对于缓冲层失效的相关研究;其次从缓冲层的材料特征和内部结构等角度结合电场仿真来分析缺陷发生的主要原因;之后对缓冲层缺陷中出现的白色粉末绝缘性能和理化特征进行总结,并提出其形成机理;最后对缓冲层缺陷的检测手段进行汇总,提出使用计算机断层成像技术对电缆缓冲层缺陷进行检测以弥补现有检测手段的不足,并建议对铝护套及缓冲层的材料或结构进行优化,以预防缓冲层缺陷的生成。

物资无伞空投用缓冲材料研究进展

目的为促进无伞空投用缓冲材料的研究和应用,改进和优化无伞空投用缓冲材料性能,为我国物资投送提供更可靠、更高效的保障支撑。方法在无伞空投用缓冲材料研究现状综述的基础上,比较不同材料的缓冲性能特点及适用性。结果随着缓冲材料技术的不断进步,传统缓冲材料结合泡沫金属、智能材料等新型复合缓冲材料,能够有效提高物资着陆安全性与稳定性,降低装备损坏与维修成本,提升抢险救援效率。结论无伞空投用缓冲材料未来发展方向为提高缓冲性能和稳定性,关注绿色环保包装材料、吸能缓冲材料、创新物资包装方式以及集成信息化智能材料,以满足各类物资对无伞空投缓冲材料的需求。

工程尺度缓冲材料热-水-力多场耦合数值模拟研究

缓冲材料作为填充在废物罐与地质体之间重要的人工屏障,对高放废物处置库的长期安全至关重要。以工程尺度缓冲材料热-水-力多场耦合大型模型试验系统(China-Mock-up)为研究对象,采用有限元数值模拟软件LAGAMINE,考虑试验过程中复杂的边界条件与材料属性,实现了近5 a试验数据的定量模拟。模拟结果可准确预测试验系统内部不同特征点温度随室温周期性波动及线性增长这一动态变化规律;能够较好反映不同特征点相对湿度随时间的行为演化趋势,在加热器附近区域呈现出先干燥后饱和的现象,远离加热器区域则逐渐增大;模拟的总应力与实测试验数据间表现较好地一致性,能够反映试验台架内部不同特征点的总应力随时间逐渐增大这一演化过程。揭示了多场耦合条件下缓冲材料(膨润土)温度、湿度及应力的相互作用关系,为深入认识处置库环境下缓冲材料行为演化特征提供了重要的参考依据。

基于逆Leidenfrost效应的多孔地聚合物微球孔结构及pH缓冲性能

以水玻璃、矿渣粉为材料,基于逆Leidenfrost效应制备了多孔地聚合物微球,研究了其孔结构及pH缓冲性能.结果表明:改变水玻璃掺量和水固比可以调控多孔地聚合物微球的孔结构和pH缓冲性能;当水固比为1.0、水玻璃掺量由4%增大至8%时,微球的孔隙率、中位孔径和孔比表面积均减小,pH值波动范围为1.50~1.90;当水玻璃掺量为4%、水固比由1.0增大至1.2时,微球的孔隙率、中位孔径和孔比表面积均增大,pH值波动范围超过2.00;与双氧水直接发气法制备的多孔地聚合物相比,基于逆Leidenfrost效应制备的多孔地聚合物具有更好的pH缓冲性能和更高的OH-累积浸出量.

高增益高驱动能力的基准电压缓冲芯片的设计

为了解决当前CMOS基准电压缓冲器在驱动大电容负载电路时所面临的可靠性问题和性能瓶颈,提出一种高增益高驱动能力的基准电压缓冲芯片。该芯片采用CMOS缓冲放大器,结构包括折叠式共源共栅输入级、轨至轨Class AB输出级和推挽输出缓冲级。设计中加入了修调电路、Clamp电路及ESD防护电路。芯片面积为2390μm×1660μm。在SMIC 0.18μm CMOS工艺下进行了前仿真、版图绘制及Calibre后仿真。前仿结果显示:当负载电容为10μF时,电路实现了126 dB的高开环增益和97°的相位裕度,同时PSRR超过131 dB,噪声为448 nV/Hz@100 Hz及1 nV/Hz@100 Hz。后仿结果与前仿结果基本一致。总体结果表明,该电路具有高增益、高电源抑制比及低噪声等特点,同时拥有很高的输出驱动能力。因此,所提出的基准电压缓冲芯片可以用于驱动如像素阵列等具有大电容负载的电路。

新型缓冲结构的直线气缸动力学分析与试验研究

高速气缸内置溢流阀缓冲结构,在工作中利用压力的调节从而达到缓冲效果,但此时会产生能量的损失及阀门调节困难等问题。有鉴于此,提出一种新型电磁缓冲结构,建立了电磁缓冲结构以及高速气缸的动力学模型,试验数据和仿真结果基本吻合,气缸运行到行程末端有较好的缓冲效果,在行程末端速度振荡减至0,平缓达到终点,验证了动力学模型以及仿真模型的正确性。同时,对比分析了溢流阀缓冲、新型电磁缓冲以及两者共同存在时的缓冲效果,发现当两者共同存在时效果最好,新型电磁缓冲次之,传统的溢流阀缓冲效果不理想。

碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数演化及微观特征

碱-热条件下膨润土缓冲层材料的导热性能是核废物深地质处置库设计的一个关键因素。对MX80膨润土粉末进行不同碱-热工况预处理,采用热针法探讨碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数的演化规律;选取代表试样分别进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)和热重分析(TGA)等试验,揭示出碱-热作用对膨润土试样矿物成分、微观形貌、孔隙结构和结合水形态等演化特征的影响机制,阐释碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数演化的微观机理。试验结果表明:碱-热条件下,膨润土试样的导热系数λ随碱液p H值的递增而减小,随环境温度T的升高而增大,在高碱性溶液(pH=13.0~14.0)和高温环境(T=60℃~90℃)中这一特性表现得尤为显著;根本原因在于试样中原有矿物成分在碱液作用下发生不同程度的溶蚀现象,表现为蒙脱石和石英含量的减少、方沸石含量的增加,导致试样中固体成分减少、孔隙率增加、表观干密度减小、吸水性能变弱,而环境温度在该过程中起到良好的促进作用。

高放废物处置缓冲材料砌块养护方法研究

在高放废物地质处置库中,作为阻滞核素迁移的关键环节,缓冲材料通常以高压实砌块形式放置于废物罐周围。为了保证砌块的工程性能,缓冲材料砌块在制备、储存、运输和安装等各阶段均应进行环境湿度控制,以减少环境湿度对砌块性能的劣化影响。以高庙子膨润土压实试样为研究对象,开展了裸样、覆膜、覆膜+密封等不同包装方式,在0~100%相对湿度环境下的长期养护性能测试。试验结果表明:针对含水率介于13%~15%之间的膨润土压实试样,当环境湿度在80%~92%养护时,试样的质量变化均不超过1%;其中在92%的环境湿度下,试样的质量变化不超过0.3%,为最优养护环境。采用覆膜+密封包装方式,可大幅拓宽环境湿度范围,试样在不同相对湿度下的质量变化大幅减少,当相对湿度超过57%后,试样的质量变化比均不超过1%。其中在相对湿度为92%的养护环境下,试样的质量变化比最小,仅为0.032%。研究结果可为解决米级尺度高放废物地质处置缓冲材料大型砌块长期存储这一难题提供基础参数和技术支撑。