Tunnelling cooling by a normal-vacuum- superconductor junction

The possibility of cooling a system from liquid helium temperature, 4.2 K, using a tunnel junction refrigerator is analysed. Calculations show that the device can be used over a wide temperature range from 4 K down to well below 1 mK with necessary cooling power. However, several serious difficulties must be overcome before the method can be used in low temperature laboratories.

低真空隧道列车车厢内部火灾温度分布特征

为解决低真空隧道内高速列车运营时,火灾突发事件中出现的危险性、列车结构的完整性及人员安全等问题,以低真空隧道内的高速列车车厢为研究对象,首先用数值模拟的方法,探究着火车厢内部发生火灾后的温度衰减特征;然后分析相邻车厢内部的温度分布情况;最后研究着火车厢内部最大温度的分布特征。结果表明:着火车厢及相邻车厢顶棚处沿着纵向的温度呈指数形式衰减;相邻车厢内,功率对温度衰减影响较大,即:低火源功率(0.3~0.6 MW)下,高温烟气蔓延相对较弱,相邻车厢内乘客相对安全;中火源功率(0.7~1.1 MW)下,高温烟气蔓延显著,由于受到车厢壁面以及车门的影响出现温度突变点;高火源功率(1.2~1.5 MW)下,热羽流强度较高,高温烟气蔓延受车厢壁面以及车门的影响相对较小,在车厢连接部分与相邻车厢内的高温蔓延趋势基本一致。车厢内的最大温度与火源功率及火源至顶棚的距离有关,并存在线性关系。

低真空隧道列车车厢内部火灾乘客疏散方案

为探究真空管道运输系统内列车火灾的人员疏散问题及烟气蔓延规律,运用火灾模拟软件(FDS)及人员仿真疏散软件Pathfinder,以低真空隧道内由5节车厢构成的高速列车车厢火灾时乘客疏散为研究对象,综合比较10种疏散方案中疏散时间、烟气蔓延程度及CO体积分数,得到乘客最佳疏散方案,并设计救援车对接高速列车车门的辅助疏散方式。结果表明:当着火车厢的乘客疏散至相邻车厢时,乘客的最佳疏散方式为靠近门口的2排乘客与靠近火源的1排乘客同时离开,随后按照与火源的距离由近到远逐排撤离。若采用救援车辅助疏散,当火灾发生在车厢1、车厢2或车厢3时,救援车到达后完成全车乘客疏散的总用时分别为533、586和376 s;车厢1发生火灾时,门1的利用时间为200 s;车厢2发生火灾时,门1的利用时间为145 s;当车厢3发生火灾时,2个门的利用率较为均衡。因此,在实际疏散时,可以采用语音播报的形式引导乘客充分利用好2个车门,以节约疏散时间。

低真空隧道环向接缝气密性能研究

为探究低真空盾构隧道管片式衬砌结构环向接缝处的气密性能,以某实际工程中的垫片-垫片槽为研究对象,分别采用模型试验和数值模拟方法,研究垫片-垫片槽的气密能力、密封失效过程和密封行为。结果表明:数值模型能够准确模拟垫片-垫片槽在施工阶段压缩密封、运营前抽真空以及运营阶段升温3个阶段非线性的气密力学行为,具有可行性与可靠性;垫片-垫片接触面为垫片-垫片槽的主要泄漏路径,接触面上初始接触压力近似“W”形分布,故其密封能力主要取决于端部接触压力的大小;宏观角度上垫片密封失效可视为接触面逐渐分离的过程,而力学角度上垫片密封失效可视为接触面上最大接触压力先增加、再降至零的渐进过程;抽真空阶段在密封有效的前提下,真空力和环境温度的增加均能提高垫片密封性能。

低真空盾构隧道管片结构密封性能研究

为探讨低真空环境下拼装式盾构管片的密封性能,基于搭建的低真空隧道结构原型平台,开展不同工况下管片结构的密封性能及表面应变规律研究,并进行管片结构的密封性能改进,得出以下结论:1)抽真空对管片外壁应变影响很小,内侧应变变化随抽真空过程可分为4个阶段,且最大拉压应变与抽真空的阶段时长有关;2)纵向装配力对管片结构密封的影响大于环向;3)改进密封后极限相对真空度由43 kPa提高到80 kPa;4)理论上现有管片结构密封垫适用于低真空对气密性的要求,但由于实际施工工艺及拼装存在误差,需要进行密封和管片结构的改进优化。

大型高超声速风洞真空模式调试及流场性能校测

未来先进飞行器飞行高度不断增大,对风洞试验模拟能力的要求不断提高,需要高超声速风洞具备更低真空的运行能力,常规多级引射系统已不能完全满足要求。为提高风洞试验高度模拟范围,中国航天空气动力技术研究院(CAAA)在新建Φ1.2 m高超声速风洞基础上设计专用真空排气支路,实现了风洞压力真空模式运行。风洞系统调试及校测结果表明:经能力提升改造后,风洞各分系统工作正常且均达到性能设计指标,实现了马赫数5~8、高度40 km以上的高空低雷诺数高超声速试验条件模拟能力,试验段均匀区流场指标满足GJB 4399-2002高超声速风洞气动力试验的相关要求,为高空条件下飞行器气动特性及复杂高超声速流动问题的研究提供了试验平台。

低真空隧道结构力学行为及密封性能试验研究

为探讨隧道结构在低真空复杂环境下的适用性,在搭建低真空管道系统试验平台的基础上,对隧道管道结构在低真空复杂工况下的力学行为及密封性能进行物理模拟试验研究,得出以下结论:1)抽真空使管壁整体受压,且以环向受力为主,外壁应力在1 MPa以内,受管内抽真空气流影响,内壁应变大于外壁且分布不均匀;2)管壁所受轴力为60~200 kN,弯矩最大值为1.4 kN·m,处于大偏心受压状态;3)管内温度越高,漏气速率越快,试验系统的密封薄弱点在两侧预埋钢板与管道混凝土结合处;4)低真空引起的结构受力变形整体较小,为保证密封性能,真空管道运输结构采用现有的隧道拼装式管片结构时建议加整体内衬。

黏土中圆形低真空隧道管片结构内力分布及其影响因素

针对盾构隧道管片结构在不同环境下的受力性能,建立基于修正惯用法的力学模型,推导出圆形低真空隧道管片结构内力的解析解;以武汉黏土作为模拟地层,分别采用修正剑桥模型和弹簧模型,模拟分析圆形低真空隧道结构的内力分布;在获得解析解和2种数值解的基础上,对比分析特定工况下3种方法得到的隧道管片结构内力分布,探讨真空力、弯曲刚度有效率、地基抗力系数、侧向土压力系数这4个关键参数的影响规律。结果表明:对于黏土中的圆形低真空隧道,顶部与底部的管片结构正弯矩较大,腰部则是轴力与负弯矩较大;真空力对管片结构的弯矩几乎没有影响,但对轴力影响非常显著,且随真空力的增大而增大;管片结构弯矩随弯曲刚度有效率的增大而增大,随地基抗力系数和侧向土压力系数增大而减小;管片结构轴力随地基抗力系数的增大而增大,随弯曲刚度有效率增大而减小;在隧道腰部附近,轴力随侧向土压力系数的增大而减小,但隧道底部和顶部附近则与之相反。对比3种方法,解析解与数值解具有较好的一致性,但求解结果偏于保守。