能量平衡理论在电弧炉节电上的应用

某铸钢车间30 t、50 t电弧炉2008年9月投产以来,平均电耗600 kW.h/t左右。通过能量平衡理论对电弧炉能量的输入及支出进行系统分析,并采取对应措施,最大程度的利用有效能源,减少不必要的损失。最终两台电炉生产技术指标大幅提高,平均电耗降至520 kW.h/t左右,冶炼周期、电耗达到国内铸造行业先进水平。

基于能量平衡理论的深部软岩巷道支护技术思考

“深部软岩”的概念软岩的定义自然地质软岩工程地质特征，指出了软岩工程环境和变形特征的定义，基本特征是宽松的，分散的，柔软和脆弱的四个字，它是相对于岩石坚硬，致密，简单的支持。软层通常是指附着力差，强度低，容易风化，有时水膨胀，岩石的稳定性差的能力。它分为两类：软岩和软岩。地质软岩是指一些岩石松散，

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。

基于能量平衡的设施蔬菜收获机拉拔切割过程力学特性分析

为深入研究设施蔬菜收获机拉拔切割过程力学特性及其切割机理,该文以生菜根茎部为蔬菜收获机切割特例,自行设计和改造了一台可对切割力和刀具位移进行实时测量的蔬菜根茎部切割装置,并对处于拉拔状态下的生菜根茎部进行了切割试验。根据试验结果分析,将整个切割过程分为变形阶段、破裂阶段和切割阶段,并利用能量平衡理论分析了各个阶段能量之间的转化关系。利用指数函数对变形阶段切割力进行了数学拟合建模,误差在-5.3%~7.8%;利用能量法分析推导出了切割阶段的切割力数学模型,误差在-9.6%~8.2%;破裂阶段的切割力模型简化为直线减小。试验和模型所得切割力曲线得到了很好的吻合,证明了对生菜根茎部切割过程建模的正确性。研究结果表明:拉拔力有利于减小切割阶段的切割力,但过大的拉拔力容易导致切割断口不平齐、收获效果不佳。该研究结果有助于理解蔬菜根茎部切割特性及其切割机理,可为今后改进蔬菜切割装置提供参考。

土壤水力侵蚀能量力学机理的理论分析

根据力学和物质与能量原理 ,对土壤水力侵蚀这一自然地理现象从哲学的高度进行分析 ,认为水动力作用是土壤水力侵蚀的根本原因 ;物质与能量守恒是土壤水力侵蚀的基本法则 ;侵蚀与沉积并存是土壤水力侵蚀的普遍规律。提出基于能量力学机理的 3个土壤水力侵蚀的新理论 ,即侵蚀平衡理论、最大梯度理论和水流侵蚀力理论。指出按这种思想建立的数学模型能揭示土壤水力侵蚀的规律 。

二维十次对称压电准晶含Griffith裂纹的平面问题

利用Stroh公式结合半逆解法,得到裂纹尖端附近的场解和场强度因子解,并利用权函数方法求解裂纹尖端的能量释放率.结合算例,探讨不同集中载荷作用下场强度因子和能量释放率的变化规律,并分析无限远处均匀载荷作用时裂尖附近的应力和位移,与椭圆孔以及相应的退化结果对比验证.结果表明,在裂尖附近作用集中载荷,对力强度因子以及电位移强度因子有显著影响,能量释放率是电场、声子场、相位子场、声子场-相位子场耦合效应以及电场-声子场耦合效应共同作用的结果,且应力强度因子、电位移强度因子和能量释放率共同表征了裂纹扩展过程中的应力集中以及扩展的大致方向.

激光辐照下光电电池的极限能量转化效率研究

采用激光输能技术解决临近空间飞行器的能源供给问题的研究正在广泛开展。为研究激光辐照下的光电电池的极限性能,基于细致平衡理论,分析了激光辐照条件下光电材料禁带宽度与最佳激光波长的关系,得到了光电电池各类输出性能参数的计算方法。通过计算,得到了激光波长、激光功率密度和电池温度对能量转化效率等参数的影响规律。结果表明对于特定材料的光电电池存在最佳的激光波长使其获得极限能量转化效率;激光功率密度的增加可以提高光电电池的能量转化效率,但达到一定数值后提高不再明显;对于电池温度的影响,不同的输出性能参数具有不同的温度系数。

明渠漂浮植被水流内部能量损失和传递规律研究

明渠漂浮植被会对河道过流能力造成不利影响。本文针对明渠漂浮植被均匀流，基于前人的过流断面能量平衡理论，研究明渠漂浮植被水流过水断面上的能量传递规律和能量平衡机理，推导出了断面上能量提供、能量损失和能量传递的表达式和相应能量累积的表达式，基于Plew的实测流速和切应力得到沿水深方向上的能量累积分布。结果表明在任意点和任意平面上，能量提供均等于能量损失与能量传递之和，断面上的能量损失主要集中在漂浮植被区，并且在植被区和非 植被区的交界面达到最大。断面内总的能量传递为零，植被区和河床底部产生的能量提供不能弥补其能量损失，需要其他流区的能量不断地向这两个流区传递。在近壁流区，紊动动能累积值与能量传递累积值几乎相等，说明近壁流区内的绝大部分能量转化为紊动动能，非常小的一部分因抵抗近壁流区中的阻力而在该区内转化为热能损耗掉。

玉米种子内部机械裂纹产生与扩展的微观机理

应用Cottrell位错塞积模型分析了玉米种子内部机械裂纹产生机理,采用Griffith能量平衡理论和分形几何理论推导了机械裂纹扩展速度与扩展路径维数计算公式,并对内部机械裂纹扩展速率进行分形分析。结果表明:当玉米种子局部所受应力达到一定时,其内部即产生机械裂纹;根据玉米种子内部机械裂纹扩展运动学公式,内部裂纹扩展宏观速度小于分形扩展速度;由玉米种子内部机械裂纹扩展路径的分形维数公式求出其维数为1.139 5;淀粉颗粒尺寸相同时,裂纹沿淀粉颗粒扩展的速率最快。

冲击电弧作用下C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体灭弧性能仿真分析

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体是目前最有潜力替代SF 6的气体之一。为了探讨C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的灭弧能力,文中根据电弧能量平衡理论,建立电弧能量平衡方程组,获取管道内部超压随时间的变化规律。同时,基于磁流体动力学模型,使用COMSOL Multiphysics软件建立压爆气流防雷间隙灭弧结构的二维磁流体模型,在雷电流幅值为4 kA的条件下,对管道内不同比例C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在冲击电弧作用下的熄弧特性进行仿真分析。基于上述方法,结合电弧能量平衡理论,分析模型中电导率、速度以及压强的变化规律。与理论结果对比分析得出:同一工况条件下,20%C_(4)F_(7)N/80%CO_(2)的灭弧性能较优,其次为10%C_(4)F_(7)N/90%CO_(2)与5%C_(4)F_(7)N/95%CO_(2),并且熄弧时间符合气吹灭弧的要求。

有岩爆危险巷道的支护设计

岩爆与通常意义上的岩体破坏不同 ,因此有岩爆危险巷道支护的设计方法也就同常规巷道支护设计有所差别。作者从岩爆的定义、岩爆的强度和岩爆的破坏机理入手 ,较详细介绍了岩爆破坏巷道的特点以及对支护系统的要求 。

基于能量损失平衡的轻骨料混凝土深受弯构件受剪分析

尺寸效应对轻骨料混凝土深受弯构件受剪能力影响显著,现有规范和典型抗剪模型均未准确考虑。结合拉压杆模型和裂缝带处能量损失平衡理论,建立了深受弯构件受剪计算模型;在已有大量普通混凝土构件试验研究基础上,量化深受弯构件斜压杆中混凝土项和钢筋项的作用,简化模型,并通过与多国规范建议模型对比分析,验证模型的准确性;进而,考虑轻骨料混凝土与普通混凝土的受剪破损差异,修正模型,结合已完成8根轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究,得到适用于轻骨料混凝土深受弯构件且考虑尺寸效应影响的计算模型。研究表明:基于能量损失平衡建立的深受弯构件的拉压杆模型计算结果较各国规范和Tan-Cheng模型更接近试验值,能够准确预测轻骨料混凝土深受弯构件受剪能力,并合理考虑尺寸效应,具有明确的力学概念。

锅炉给粉浓度监测系统的研究及应用

介绍了一种火电厂给粉浓度在线监测系统 ,该系统用于监测燃烧器喷口处的煤粉浓度状况 ,帮助运行人员调整锅炉燃烧 ,使风粉均匀合理 ,达到使锅炉安全经济运行目的。

夹卷层厚度定义对其参数化的影响

关于边界层顶部夹卷层厚度的参数化,通常采用的方案是建立无量纲夹卷层厚度与对流理查森数之间的指数对应关系.以往的研究结果显示,幂指数存在很大的不确定性,至今尚无定论.基于对流边界层的垂直结构模型(即一阶模型),本文分析了"热泡理论"和"能量平衡理论"在物理模型上的差异,及其对夹卷层厚度参数化方案的影响,并用大涡模拟数据进行了验证.结果表明,"热泡理论"对应的夹卷层厚度与"能量平衡理论"对应的夹卷层厚度不同;前者的夹卷层厚度应该满足对流理查森数的-1次律,而后者的夹卷层厚度应该满足对流理查森数的-1/2次律.

细分散B_4C颗粒对Si_3N_4陶瓷的增强与增韧效应

本文通过对不同B4C含量的Si3N4陶瓷的力学性能研究,探讨了B4C相变对Si3N4陶瓷的强度和韧度的影响,分析了各种增强与增韧的机制,并用能量平衡理论讨论了强度和韧度增加的原因.结果表明,利用应力诱导相变效应,可以有效地提高Si3N4陶瓷的弯曲强度和断裂韧度.

大奔流顺层岩质滑坡溃屈型破坏力学机制研究

溃屈型破坏是顺层岩质边坡一种常见的破坏模式。以大奔流顺层岩质滑坡为例,分析了其溃屈型破坏的形成机制,绿泥石片岩层面发育程度和层面抗剪强度及岩石破碎程度是大奔流滑坡发生的主要地质因素,爆破震动荷载和地下水作用是发生溃屈型破坏的主要诱发因素。基于弹性板梁稳定理论和能量平衡原理,建立了顺层岩质滑坡溃屈型破坏力学模型;通过力学分析,提出了综合考虑滑坡自重、地下水与震动荷载作用的顺层岩质滑坡溃屈段长度条件方程。以大奔流滑坡为实例进行了验算,计算结果和现场破坏特征基本一致,表明了该方法的可行性,为研究顺层岩质滑坡溃屈型破坏的力学机制提供了依据。

混合动力挖掘机动臂液压系统节能仿真分析

针对挖掘机动臂下降时较大势能转化为热能的工况,各种能量回收与再利用系统逐渐被提出。基于流量再生与平衡理论提出一种挖掘机动臂的能量回收系统,在该系统中,动臂下降时的部分势能通过流量再生的方式得到直接利用,而另一部分势能通过平衡回路以液压能的形式储存在蓄能器中,当动臂上升时再将该部分能量释放出来,完成能量的回收与再利用。使用AMESim搭建传统挖掘机工作装置模型与该能量回收工作装置系统模型,通过计算分析得到能量回收系统中主要参数的最优值。仿真结果表明:能量回收系统在参数优化后,可实现对挖掘机动臂势能37.25%的回收与利用;同时,在挖掘机动臂的一个典型工作周期中,参数优化后的能量回收系统相较于传统挖掘机动臂系统,可实现55.52%的流量再生以及31.64%的节能效果。

爆轰气流截断电弧及重燃抑制的仿真与试验研究

鉴于新型爆轰气流防雷间隙尚缺乏重燃抑制机理与能力的研究,对此进行爆轰气流式防雷间隙的气流截弧及重燃抑制仿真,并通过冲击与工频续流相结合的联合试验对其截弧和重燃抑制效果进行验证。首先研究了爆轰气流作用于电弧的工作原理,并通过能量平衡理论建立气流场和电弧耦合的三维可压缩磁流体力学模式;其次利用COMSOL Multiphysics仿真软件进行磁流体动力学仿真;最后通过搭建爆轰气流试验平台进行工频续流遮断试验。仿真结果表明,爆轰气流将在工频续流的初始发展阶段强烈作用,可在3ms内截断电弧并抑制重燃。试验结果表明,试品成功熄灭110kV等级的工频电弧并在后续时间内电弧未发生重燃,爆轰气流的持续时间对抑制电弧重燃的效果影响重大。

深部软岩巷道支护技术思考

正是由于我国煤炭资源需求量保持旺盛势头，煤炭开采由浅入深的同时增加了开采难度，巷道变形甚至坍塌形象频发。基于能量平衡理论研究，对煤炭深层软岩巷道支护技术进行分析，有利于解决煤炭深层巷道变形问题的出现。