自行走隧管道掘进机增阻结构的数值模拟研究

采用大型通用有限元程序ANSYS进行建模,对计算模型进行数值计算,并总结增阻效果和作用规律,经过模拟得出:增阻结构圈数是影响管土作用的主要因素,地表隆起变形随到工具管中心的距离增大而减小,隆起值随工具管的埋深增大而减小的结论。

明隧管片支撑台车的抗风性能有限元分析

以明隧管片支撑台车为研究对象,借助ANSYS有限元软件,建立了该台车的有限元计算模型。然后对该模型分别施加静态和随机风载荷,对其静态强度及动力学性能作了探讨。结果表明,台车强度能够满足40m/s风速所产生的静态载荷;随机风载在低频0.03Hz附近强度较大,对台车静态性能有较大影响,而台车在风频为6.945Hz时所受振动影响最大,易发生第2阶模态的共振效应。

小净距多线隧道掘进方案对围岩稳定性的影响研究

目的小净距多线隧道在轨道交通工程中应用广泛,但由于施工步骤繁多且掘进过程中影响因素较多,需设计合理的小净距多线隧道并行掘进方案。方法采用2种不同开挖顺序的并行掘进方案,通过建立三维有限元数值仿真模型,比较2种方案的隧道围岩应力与位移发展规律,分析现场监测数据,对比模型的准确性,确定掘进方案的可行性。结果结果表明,开挖顺序对围岩间相互作用影响明显,中隧应力和变形受影响最大。中隧先挖法可以较好地避免应力较为集中现象,2种开挖方式的变形值均在安全范围内;依次开挖法和中隧先挖法拱腰处水平应力的变化规律基本一致,依次开挖法的拱顶处垂直应力比中隧先挖法的大40%左右;中隧先挖法的拱腰水平变形和拱顶沉降值分别比依次开挖法的增大23%,26%,但中隧先挖法开挖初期的沉降值较少;中隧先挖进度较快,应力和沉降控制能力优于依次开挖法,数值模拟方法能较好反映真实施工情况,现场监测结果也表明中隧先挖法适用于小净距隧道进口段施工。结论综合考虑衬砌结构应力、变形和施工工期,现场可采用中隧先挖法进行施工。研究结果可为类似小净距多线并行隧道工程设计与施工提供理论参考。

隧道纵向风及列车侧门开启方式对车厢内火灾温度场影响研究

为了探究隧道纵向通风、列车侧门开启方式对车厢内部火灾烟气温度分布的影响规律,建立1∶15缩尺寸“车-隧”耦合试验模型,以及着火车厢侧门双侧开启时“车-隧”耦合区间车厢内部考虑无量纲纵向风速、无量纲侧门开口因子、无量纲火源热释放速率的无量纲烟气回流长度分段函数关系式。定性分析车厢顶部烟气温度分布规律,定量分析车厢内烟气回流长度数据,从而揭示烟气回流长度随纵向风速、侧门开启方式和火源热释放速率变化的规律。研究结果表明:不同纵向风速下,火源上游烟气温度分布在贯通门位置处发生明显降低。不同侧门开启方式下,着火车厢侧门双侧开启工况的火源上游温度衰减速率大于侧门单侧开启的工况;随着车厢每侧侧门开启数量增加,着火车厢侧门单侧开启工况与双侧开启工况的火源上游温度衰减速率差距随之增大。着火车厢、非着火车厢侧门均单侧开启时,烟气回流长度变化规律受贯通门停滞影响较大,当火源热释放速率增大至5.7 kW,纵向风速大于0.8 m/s后,烟气回流长度不再随纵向风速的增大而变化。着火车厢侧门双侧开启、非着火车厢侧门单侧开启时,烟气回流长度符合加速衰减区、停滞区、缓慢衰减区变化规律。研究结果可为提升列车火灾烟气防治效果,加强区间隧道烟气控制及运营安全提供经验和理论参考。

MgO基磁性隧道结中隧穿磁-塞贝克效应温度特性的理论研究

构建了基于光学方法的单晶势垒层磁性隧道结理论模型,并利用该模型研究了MgO基磁性隧道结中隧穿磁-塞贝克效应的温度特性。由于该理论模型充分地计入了势垒层的周期性和晶格畸变的影响,在此理论模型中,温度不仅通过费米分布函数对塞贝克系数产生影响,还会通过晶格畸变对塞贝克系数进行修正,进而使塞贝克系数具有关于温度的振荡特性。该振荡特性来源于单晶势垒层周期势对隧穿电子的衍射所导致的相干性。上述结果在理论上解释了MgO基磁性隧道结中平行塞贝克系数和TMS随温度非单调变化的实验结果,并阐明了其物理机制。此外,文章还研究了应变、杂质浓度以及回复温度等晶格畸变参数对隧穿磁-塞贝克效应温度特性的影响。研究结果发现,杂质浓度和回复温度可以对平行塞贝克系数非单调变化的幅度进行调制。

强干扰环境下高铁隧底隐伏岩溶探测应用研究

为了探测在建高铁隧道强干扰环境影响下隐伏岩溶空间分布,采用地震映像时-频综合分析技术进行隧底隐伏岩溶探测。先利用地震映像法获取隧底地质体的时间域信号,基于魏格纳-威尔分布算法将其转化至频率域,再通过获取的时-频信息综合判定隐伏岩溶发育区,并确定其空间分布。将该研究成果应用于贵州某在建高铁中,多个隧道岩溶探测结果表明,在时间域中岩溶区地震反射波走时相比同相位高出5 ms,同时在频率域中岩溶区频率降低至240 Hz以下,由时间-频率域共同圈定物探异常区,在此异常区的验证钻孔均发现岩溶。研究结果表明,该方法在强干扰隧道隐伏岩溶中取得较好的探测效果,可为隧底隐伏岩溶精细、快速探测提供新的思路。

大东湖有压深隧淤积数值模拟研究

基于Godunov型有限体积法建立了能模拟有压管道冲淤的一维水动力-固体物输移-管道冲淤数学模型,并基于该模型模拟预测了大东湖深隧有压管道内的固体物淤积过程,探讨了深隧淤积后的水力冲刷效果。研究结果表明,深隧按现状条件下运行时,管道长期使用基本不会发生淤积,但当遇到极端情况致使固体物浓度达到一定程度时,管道发生明显淤积。当管道最大淤积厚度达到30 cm时,采用水力冲刷将前期淤积物全部冲刷完所需的时间约为16~24 h。

通隧补肾解语汤治疗缺血性脑卒中后失语症疗效分析与探讨

目的探讨缺血性脑卒中后失语症实施通隧补肾解语汤进行治疗的效果。方法回顾性选取2021年1月—2022年10月泰安市中医医院接收的90例缺血性脑卒中后失语症患者的临床资料,按不同治疗方法分为对照组和观察组,各45例。对照组给予常规治疗,观察组加用通隧补肾解语汤治疗,对比两组治疗效果。结果研究组治疗总有效率(97.78%)高于对照组(82.22%),差异有统计学意义(χ^(2)=4.444,P<0.05)。治疗后,观察组口语表达、听语理解、阅读以及书写方面均优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。治疗后,观察组脑血流变化优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论常规治疗加用通隧补肾解语汤治疗缺血性脑卒中后失语症的效果较为显著,同时可以改善患者的言语能力以及脑血流变化情况。

隧穿磁电阻效应磁场传感器中的噪声分析及降低噪声的方法

隧穿磁电阻效应磁场传感器(TMR)虽具有灵敏度高、功耗低等特点,但器件的低频噪声限制了其在微弱磁场探测方面的应用。文章分析了隧穿磁场传感器中散粒噪声、热磁噪声、1/f噪声的产生机理,并结合几种噪声的解析式分析了各自的频率依赖关系。在低频率范围内,TMR传感器的噪声主要表现为1/f噪声。阐述了降低器件噪声的若干方法,并结合理论和实践分析了优化TMR传感器的结构、优化MTJ材料制备工艺、运用斩波技术、交流励磁以及MEMS聚磁器等方法后的降噪效果。通过对比分析发现MEMS磁聚集器是隧穿磁场传感器的最优降噪手段,利用MEMS磁聚集器可有效地将1/f噪声压制103倍,使TMR磁传感器的噪声低于10 pT/√Hz@1Hz。

重庆市中心城区深隧排水系统规划的探讨与借鉴

目前,国内外已有东京、芝加哥、新加坡、上海、武汉等城市开展了深隧排水系统建设,介绍了相关城市的深隧排水系统规划建设经验,并结合重庆市中心城区排水系统实际情况,提出结合现有污水大截流干管系统开展深隧排水系统规划建设工作,有效降低城市溢流污染,提升城市排水系统韧性。

三线并行小净距隧道施工诱发邻近桩基变形响应研究

依托南通轨道交通1号线孩环区间(孩儿巷站—环城东路站)三线并行小净距盾构隧道工程,采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)—有限差分法(Finite Difference Method,FDM)耦合的数值仿真,分析桩基础长度、桩隧距对桩基础变形的影响。结果表明:三线小净距隧道施工会引起邻近桩基沉降;桩底和隧道顶部位于同一深度时,桩基水平位移最大值出现在桩底,桩基变形以倾斜为主;桩底与隧道底部位于同一深度和桩底位于隧道底部以下时桩基水平位移最大值出现在隧道轴线位置,桩基变形以弯曲为主,但桩底位于隧道底部以下时桩基对隧道施工表现出更强的敏感性;三种长度的桩基最大拉应力所在截面靠近隧道一侧和远离隧道一侧拉压应力状态均完全相反;桩长一定时,随桩隧距增大,桩基的沉降、最大水平位移、最大轴向拉应力均减小。

对高维Schwarzschild-de Sitter黑洞视界处Fermions量子隧穿辐射率的修正

根据Lorentz-breaking理论对弦量场作用量进行修正并应用变分原理得到了高维Schwarzschild-de Sitter黑洞时空中的费米子动力学方程。通过对此动力学方程的研究得到了高维Schwarzschild-de Sitter黑洞事件视界处和宇宙视界处的量子隧穿率的修正形式,从而研究了此黑洞事件视界处和宇宙视界处的修正形式的Hawking温度和Bekenstein-Hawking熵的新的表达式。在得到研究结果的基础之上,文中最后还对研究方法和结论进行了讨论。

深隧系统多工况入流冲击滞留气团分析

深隧系统作为一种有效的城市内涝防治措施,在多竖井入流时存在气团滞留,可能引发压力振荡等问题,从而威胁系统的运行安全.依托苏州河段深隧工程,建立双竖井单隧洞深隧系统模型,采用计算流体力学方法进行数值计算,并通过模型充水试验进行验证,分析多工况入流冲击所导致的气团滞留对压力波动的影响,并总结其规律.结果表明:在设计入流工况下,3.5%的气团滞留可导致最大压力达到35.36 m,相当于控制水位竖井静压的1.77倍;当竖井总入流量恒定时,流量分配对压力的影响较小,而对称入流时极值压力最大,比单侧入流分别偏高3%和6%;在对称入流情况下,随着总入流量的增加,气团的最大压力会先增加后趋于稳定,在总入流量为116 m^(3)/s时,相较于29 m^(3)/s时增大约30%.

氧化硅水平隧穿结电子源及其应用

电子源是真空电子设备的核心部件,片上微型电子源是实现微型化、片上化真空电子器件的关键和基础。氧化硅水平隧穿结电子源是本课题组近几年发展的一种新型片上微型电子源,其具有发射效率高、发射电流密度大、工作电压低、能耐受粗真空和时间响应快等优点,展现出较大的应用潜力。文章将从电子发射微观过程及理论模型、阵列化集成以及在真空电子器件中的应用三个方面系统介绍氧化硅水平隧穿结电子源,并对本课题组在该方向上所做的工作进行梳理与总结。

基于共振隧穿二极管的太赫兹技术研究进展

共振隧穿二极管(Resonant Tunneling Diode, RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件,同时具有非线性特性和负阻特性,通过改变偏置电压可以作为太赫兹源和太赫兹探测器,在未来6G技术中通信感知一体化方面具有优势。简要总结了基于RTD实现的器件的工作原理,对基于RTD实现的太赫兹源和太赫兹探测器、太赫兹通信系统以及太赫兹雷达系统等太赫兹技术的研究进展进行介绍,并对当前存在的技术挑战和未来的发展方向进行探讨。基于RTD的太赫兹技术凭借其突出的优势,将成为未来电子器件领域重要的发展方向。

深中通道岛隧结合部波流特性及覆盖层稳定性试验研究

基于岛隧工程结合部与传统隧道、近岸陆地工程衔接存在明显差别,以及在设计上面临的新难题,为保证深中通道岛隧结合部沉管隧道覆盖层在极端恶劣条件下的安全性和可靠性,对结合部区域范围内波流特性和防护结构的稳定性进行了研究。通过开展物理模型试验,模拟了包括波浪和水流之间变化角度的水动力场,以及波流耦合作用护面块体稳定性;揭示了岛隧结合部波流耦合效应,总结了波高比(H_(s)′/H_(s))和流速比(U′/U)与相对流速(U/C)、波陡(H_(s)/L)、相对水深(d/L)和波流夹角(α)变化规律,并导出了相应的计算公式;同时通过多组试验对比优化,获得了护面块体最优稳定重量,导出了波流耦合作用下护面块体稳定重量的计算方法。研究结果不仅解决了深中通道重大工程的实际问题,也为今后海底沉管隧道覆盖层的建设提供基础数据和技术支撑。

CrCl_(3)隧穿磁阻的界面效应与多场效应调控

磁隧道结是研究磁性材料自旋结构、输运特性、磁相变和磁各向异性的重要实验平台.本研究基于干法转移技术制备了以机械剥离的少层范德瓦耳斯反铁磁绝缘体三氯化铬(CrCl_(3))为势垒层、少层石墨烯为电极的磁隧道结原型器件结构,并进行了低温电磁输运测量,除观测到自旋过滤效应引起的隧穿磁阻外,还发现多种由非传统效应引起的磁阻变化.基于对隧道结自旋结构和能带结构的分析,本文将之归因于由磁近邻效应引起的隧穿机制改变,以及石墨烯电极态密度在高磁场下出现的量子振荡行为.本文报道了在二维磁隧道结中与隧穿磁阻相关且此前未被广泛关注的物理现象,加深了对此类二维异质结构中载流子输运特性的理解,为二维磁性材料的物理性质研究及其自旋电子学应用拓展了新的途径.

输水渠隧系统典型事故工况水力响应初探——以犬木塘工程为例

在输水建筑物运行中,及时发现和预警渠隧系统中的异常数据以及其相应的事故工况可以为渠隧系统的安全运行提供重要保障。研究目的在于探索出输水渠隧系统在典型事故工况下的水力响应特征,为灌区管理人员提供事故水力响应特征。基于HEC-RAS软件针对渠隧系统常见的事故工况提出了概化模型,并根据其水力响应特征检验了其有效性。研究表明:①洪水入渠事故发生时,会出现上下游水位上升,上游流量先下降后稳定到原流量的趋势,其中最大漫溢水头为0.14 m。②结构破坏事故发生时,渠道上、下游水位以及下游流量逐步下降,上游流量先上升后下降至原流量的趋势,其中最大泄漏流量为9.95 m^(3)/s。③隧洞局部垮塌事故发生时,渠道上游水位雍高,上游流量,下游水位以及流量均呈现先下降再逐渐恢复至原水位流量的趋势,其中最大雍高水位为0.460 m。该事故概化模型能够较好地反应事故工况下的输水建筑物动态变化情况。本研究得出的水力响应特性可为事故应急预案的制定及应急调度提供借鉴和参考,对发展长距离输水建筑物安全化建设具有一定的推进意义。

基于直流线路互联的区-隧供电系统弹性恢复策略

在“双碳”目标下,以服务区光伏车棚、光伏隧道为代表的能源交通融合供电场景逐步普及,这使得形态开放且布局分散的区-隧供电系统在面临极端灾害或人为攻击时更为脆弱。为此,该文提出一种基于直流线路互联的区-隧供电系统弹性恢复策略。根据灾害前对直流线路的改造与韧性加固计划,首先,提出了基于直流线路被优先遍历的可行拓扑搜索策略,用于保障所提系统在极端灾害后的有效互联;其次,基于对故障负荷重要级权重的多层级分类策略,该文先后以重要负荷恢复量最大化和系统额外损耗最小化为目标构建了故障恢复目标函数,共同保证极端灾害发生后系统基于稀缺分布式能源的最大弹性恢复;再次,基于传统二阶锥松弛方法可能挣脱原始约束的缺陷,提出通过约束额外损耗中流经电流分量实现对混合整数二阶锥规划问题的收敛,确保所提模型在不同初始条件下的稳定适用;最后,通过涵盖区-隧供电系统的改进IEEE 123节点配电网进行仿真,验证了所提策略的有效性。

缺陷辅助隧穿对TOPCon太阳能电池性能的影响

TOPCon太阳能电池超薄氧化硅层中的载流子的直接隧穿和针孔传输是两种当前被广泛探讨的机制,在实际电池制造过程中,超薄氧化硅层在高温诱导应力下在产生针孔的同时,也可能伴随大量缺陷的出现,这些缺陷有助于载流子通过缺陷辅助隧穿进行传输。本文通过数值求解漂移扩散输运方程,理论模拟了光照下TOPCon太阳能电池的性能在氧化层厚度为2.0 nm的情况下,综合考虑直接隧穿和缺陷辅助隧穿作为两种主要的输运机制,TOPCon太阳能电池效率将会提高。研究了电池填充因子随氧化层电子有效质量的依赖关系。接着讨论了从晶体硅体寿命和背面多晶硅浓度对TOPCon太阳能电池性能的影响。本文的研究结果不仅有助于加深人们对TOPCon太阳能电池载流子输运机制的理解,还为优化电池结构设计提供了有益的理论指导。