Numerical simulation of bubble breakup phenomena in anarrow flow field

Based on the boundary integral method, a 3D bubble breakup model in a narrow flow field is established, and a corresponding computation program is developed to simulate the symmetrical and asymmetrical bubble breakup. The calculated results are compared with the experimental results and agree with them very well, indicating that the numerical model is valid. Based on the basic behavior of bubbles in a narrow flow field, the symmetrical and asymmetrical bubble breakup is studied systematically using the developed program. A feasibility rule of 3D bubble breakup is presented. The dynamics of sub-bubbles after splitting is studied. The influences of characteristic parameters on bubble breakup and sub-bubble dynamics are analyzed.

超声横振辅助微细电解加工关键技术研究

针对深窄槽微细电解加工中存在电解产物排出困难的问题,提出了一种超声横振辅助微细电解加工方法。该方法利用工具电极产生横振使加工间隙的流场产生周期性变化,增强了电解加工间隙内电解产物传质能力,提高了深窄槽微细电解加工效率及加工稳定性。为研究该工艺的加工特性,研制了一套超声横振辅助微细电解加工装置,其关键技术是实现3种工作模式的超声-电解同步电源。基于研制的超声横振辅助微细电解加工装置,本文以深窄槽加工实验为研究对象,探究了电源的不同工作模式对深窄槽的影响规律。实验结果表明超声横振有利于提高深窄槽加工的传质能力,同步超声模式1有利于进一步提高工件的溶解量和微细电解加工的传质能力,同步超声模式2则有利于提高深窄槽的加工精度。最后,加工出槽宽为432.9μm,深宽比为11.9的深窄槽。

面向小型化窄线宽激光的光学锁定硬件系统研究

研制小型化、数字化、高带宽的光学锁相控制系统是实现面向实际应用的小型化窄线宽激光光源的关键。但目前的通用及专用型系统存在着诸如依靠商业平台、带宽不足、集成化程度不高等问题。研究研制的数字伺服系统基于现场可编程门阵列(FPGA)以及高速模数转换器(ADC)与数模转换器(DAC),实现数字综合器、调制器、鉴相器、滤波器以及伺服控制单元,成功研制高速、可重构、双通路的光学锁相环集成硬件平台,系统开环带宽为2.63MHz。与具有高品质因子特性的回音壁模式(WGM)光学微腔相结合,通过相位调制光外差稳频方法(PDH)实现积分线宽为20Hz的窄线宽激光,光学闭环反馈带宽达到450M。该系统具有良好的通用性与扩展性,可以适用于各种原子分子光谱以及光学频率的伺服锁定。

双模双护盾TBM盾构分体始发关键技术

为解决在有限空间进行盾构机始发的难题,有效保证施工进度与质量,高效利用施工作业面完成盾构机始发任务;运用盾构机分体始发的方法将刀盘、连接桥架、台车等设备陆续下方至井内[1],以广花城际项目双模双护盾TBM分体始发为依托,案例表明直径8.9m,长度131m,将盾体、连接桥架、8节台车陆续下放至井内。明挖井工作面口仅有18*13m实现了狭窄场地大直径盾构机圆满始发,总结相关经验,为以后相关分体始发工作提供技术支持。

磁场辅助窄间隙激光填丝焊焊接工艺研究

采用磁场辅助窄间隙激光填丝焊工艺对25 mm厚S32101双相不锈钢板进行多层焊接,并对其焊接性能进行了研究。观察对比了有无磁场辅助窄间隙激光填丝焊的焊缝成形,并重点分析了磁场辅助焊接接头的力学性能、金相组织。结果表明:有无磁场辅助得到的焊缝表面均平滑均匀,基本无飞溅。无磁场辅助的焊缝出现气孔及未熔合缺陷,施加磁场后焊缝无此缺陷。磁场辅助焊接的拉伸试样均断裂于母材位置,焊接接头的抗拉强度高于母材。各焊层焊缝的平均硬度高于母材。焊缝组织为奥氏体和铁素体,组织细密均匀,两相比例均匀稳定,约为1:1。

基于FieldⅡ的多波束海底检测性能仿真

基于Field Ⅱ声场仿真工具建立了仿真模型,模拟了平坦以及海底有凸起目标时的海底地形,分别采用常规波束形成器和超波束形成器对模拟的海底回波数据进行处理,结果表明超波束形成器分辨目标的性能更优;应用Monte Carlo方法进行仿真实验,结果表明基于超波束形成器的WMT算法深度估计均值更接近真值、标准差更低,可以有效提升多波束海底检测性能。

玉米窄行密植品字形高速精量播种机的设计与试验

为满足玉米高速精量播种作业装备的发展需求,结合玉米窄行密植品字形播种农艺要求和排种器差时投种技术,设计生产一款集破茬、开沟、播种、覆土、镇压等作业工序于一体的高速精量播种机。对播种机破茬开沟装置、四杆仿形机构和双腔双盘气压式排种器等进行设计与分析并确定了关键参数。经过田间试验测试,该播种机在高速作业时玉米粒距合格指数为90.79%,重播指数为2.42%,漏播指数为5.80%,作业适应性强、可靠性高、作业速度快,各项性能指标满足玉米垄上品字形种植模式的农艺需求。

倾斜厚煤层综放工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究

针对沙吉海煤矿14E02倾斜厚煤层综放面沿空掘巷窄煤柱留设尺寸问题,采用理论分析、数值模拟及矿压实测的方法,确定了窄煤柱合理宽度,研究结果表明:基于内外应力场理论计算得出沿空掘巷窄煤柱宽度不宜大于6.42 m(上限),基于弹塑性极限平衡理论计算出窄煤柱宽度不宜小于3.96 m(下限);沿空掘巷数值模拟结果表明:4~5 m煤柱在掘进期间能够稳定,但在回采期丧失承载能力且极易引发巷道与煤柱联动性破坏,巷道维护极其困难;当煤柱宽度≥6 m时,窄煤柱在掘巷及回采期间均能形成稳定的弹性核,更利于巷道维护,窄煤柱合理宽度取6 m为宜,这与内外应力场理论计算得出的窄煤柱宽度上限值(6.42 m)基本一致,采用内外应力场理论确定沙吉海煤矿此类倾斜厚煤层综放面窄煤柱宽度较为合理;针对倾斜厚煤层综放面窄煤柱沿空掘巷破坏特点,提出了相应的围岩控制对策及支护方案。

基于NB-IoT的大田农业环境远程监测系统设计

实时全面地监测田间农业环境信息,可以帮助农民及时了解田间作物生长环境和肥力,为农田灌溉、作物生长建模和病虫害预测提供有价值的信息。为了满足农业环境监测的实际要求,根据国家标准和地方标准等规定的环境参数监测指标的要求,开发了基于窄带物联网(NB-IoT)的田间农业多个环境参数实时监测系统。该系统能够实时监测空气温度、相对湿度、CO_(2)浓度、照度、土壤湿度、土壤温度、pH值和电导率(EC)8个关键环境参数;传感器节点被部署到农田现场以实时监测环境数据,并以无线方式通过NB-IoT基站把数据传输到OneNET云平台;种植户可以通过手机或电脑访问云平台,获取田间农业的相关环境数据。实验结果表明,该系统能够实现对农田环境参数的准确实时采集及远程传输,能够满足实际农田农业环境的实时监测要求,可以显著提高我国农田环境感知的自动化水平和生产效率。

MAG焊接技术研究进展

MAG焊具有高效、高质、稳定等优点,被广泛应用于碳钢、合金钢和不锈钢等金属材料的焊接。近年来,各工程领域对焊接效率和焊接质量的要求不断提高,各类MAG焊接新工艺的研究也随之展开。通过对MAG焊接技术研究现状的系统总结,探讨了在外加磁场控制、激光-MAG复合焊接、窄间隙焊接、双丝焊接和保护气体类型等工艺方面的研究进展,展望了MAG焊接技术的研发应向异质钢焊接材料、焊接配件及焊缝跟踪系统等方向发展。

狭小场地超高层建筑大体积混凝土浇筑技术实践研究

研究了作业受限区超高层建筑深基坑大体积混凝土浇筑施工技术,结合工程案例,分析了大体积混凝土浇筑工艺流程,并对浇筑方式、机械站位、溜管搭设、施工部署、温度监测、质量控制、混凝土养护等进行详细叙述,指出科学的温度监控和合理的人员管理,可以有效把控混凝土浇筑的全过程,减少现场技术问题及其他不确定性因素。

狭窄场地大跨度钢桁架整体累积提升及高空散拼组合技术

安徽百戏城项目技术团队提出的狭窄场地条件下大跨度钢桁架整体累积提升及高空散拼组合施工技术。该技术首先,针对不具备地面原位拼装条件的单榀桁架采用搭设胎架、高空散拼的施工安装方法,同时对于具备地面原位拼装条件的单榀桁架进行地面散拼;其次,在高空散拼桁架安装完成后,于安装完成桁架处或上部主体结构处安装提升支架及提升设备;再次,使用提升装置对地面拼装完成的胎架进行整体提升、累积提升直至设计位置;最后,保持桁架的空中稳定姿态,补装后装单元。此施工技术不仅先进,安全可靠,且安装精度高、工期大幅缩短,可有效解决同类型钢桁架施工问题。

窄河道致密气藏采出水回注可行性研究——以中江气田为例

随着中江气田快速上产,气田面临着巨大的采出水处理压力。而回注是最为快捷、经济且环保的采出水处理手段,但对于以窄河道致密砂岩气藏为主要开发对象的中江气田,其地质条件相对复杂,回注选井、回注量估算等都存在一定难度。根据中江气田窄河道储层特征及气井井型特征,从地质、工程、环境3个方面开展回注条件研究,建立了回注选井原则,优化了回注量计算公式。以单井为实例分析回注可行性,论证回注井储层发育情况、地层封盖能力、最大注水量、注入压力、地层水配伍性。回注试验表明试注情况与理论计算较为一致,所选气井具有良好的回注潜力,表明窄河道致密砂岩气藏采出水回注具有可行性。

深厚软土狭长基坑地连墙变形特性

为研究南沙港地区软土深基坑内支撑式地连墙变形特性,以广州南沙港铁路明挖隧道深基坑为工程背景,通过大量实测数据统计分析,对比已有研究成果,探讨狭长基坑开挖墙体测斜、墙后地表沉降及其因素影响。结果表明:墙体测斜呈“两头小、中间大”的内凸型,最大侧移量主要分布在20~35 mm,占比高达83.6%,最大侧移变化范围为(0.07%H,0.38%H),平均值为0.22%H,相比宽大基坑的墙体抗侧移变形能力要强,其中H为基坑开挖深度。墙体最大侧移所在位置深度范围为(H-6,H+3),且大多数位于开挖面附近,墙体侧移主要影响深度范围约为2H,深度效应显著。墙后地表沉降主要影响范围为(0.17δ_(hm),1.60δ_(hm)),平均值为0.864δ_(hm),其中δ_(hm)为墙体最大侧移量。墙体最大侧移随墙底以上软土厚度增加呈缓慢增长趋势,随插入比和支撑刚度的增大而缓慢减小,当插入比和支撑刚度超出某一量值,继续增加对墙体变形控制无明显作用。可见,合理的围护体系设计对基坑变形控制至关重要。

大采高大断面迎采沿空巷道窄煤柱宽度研究

根据山西马堡煤矿地质条件,通过极限平衡理论、内外应力场理论计算出迎采巷道煤柱宽度范围为6.48~8.97 m.采用FLAC3D数值模拟软件,分别模拟了煤柱宽度为5~9 m时,在15202运输顺槽掘进过程中,煤柱应力分布、塑性区分布及迎采沿空巷道围岩变形规律,结果表明:随着煤柱宽度的增加,煤柱峰值应力及塑性区范围不断减小,煤柱宽度为7 m以后,峰值应力减小趋势和塑性区变化均不明显,围岩变形逐渐趋于稳定,综合考虑安全开采和资源高效利用,最终确定煤柱宽度为7 m.通过模拟煤柱不同位置在采掘过程中的应力变化,确定采掘应力叠加影响范围为采掘间距30~-30 m,并结合15202运输顺槽不同位置的围岩变形情况,给出了合理的支护建议。

窄脉宽激光诱导背向选择性去除金属薄膜制备微电路(特邀)

为了在透明基板上制备出导电性能良好的微电路,研究了窄脉宽激光正向和背向选择性去除金属薄膜制备的微结构形貌特征,开展了纳秒激光选择性去除Cu薄膜(厚度为150 nm)的实验和温度场仿真研究,揭示了正、背面去除的烧蚀机理和材料的喷射机制。实验结果表明,当激光脉冲能量为0.270~0.542μJ,扫描速度为2 mm/s时,激光诱导背向去除金属薄膜在加工质量方面优于正向加工,其去除几何精度高,轮廓边缘平整,几乎没有溅射。采用优化后的纳秒激光加工工艺参数,激光脉冲能量为0.403μJ,扫描速度2 mm/s,扫描线间距为3μm,制备出均匀分布的铜阵列图案。在相同参数下对玻璃基板上的铜薄膜背向选择性去除,得到具有良好导电性和粘附性的微电路。

高压交流输电线路电场建模与实时监测系统研究

设计了一种基于狭小空间电场监测系统,该系统可以实时监测输电线路附近的电场信息。通过将模拟电荷法计算应用于二维电场以及三维电场中,计算目标位置电场分布。建立输电线路邻近有无金属结构建筑物三维简化模型,优化设置模拟电荷数量,进行高压输电线路周围电场的数值计算分析,并在MATLAB软件中建立数值计算模型,仿真分析得到输电线路有无建筑物的电场分布情况,验证简化模型的可行性。针对电场监测系统的采集系统做出整体方案的软硬件设计,完成电场标准环境参数的搭建与校准,通过在1000 kV高压交流试验基地进行现场测试,验证了采集系统装置的可行性。

CML双梯度钻井井筒温压场与泥浆帽优化

可控泥浆液面(CML)双梯度钻井作为一种应用于深水环境的控压钻井新方法,掌握其井筒流动规律对于控压钻井工艺设计具有重要意义,目前在该方面缺乏系统性的研究。为了探究CML双梯度钻井瞬态井筒温度与压力的分布规律,同时对窄压力窗口条件下的泥浆帽高度进行优化设计,根据CML双梯度钻井的工艺特点与钻井液循环流动特征,建立了井筒温度场和压力场物理模型以及瞬态井筒温压耦合场数学模型,利用有限差分和循环迭代方法对模型进行离散和求解。结果表明,钻井液循环过程中井筒内存在6个不同的传热区域,泥浆帽段环空内钻井液不参与对流换热,返回管线内的钻井液温度分布与海水温度分布相似;水下泵出口压力等于泥浆帽静液柱压力与泵压之和,随着泥浆帽高度增大,水下泵的泵压呈递减趋势;在给定压力窗口条件下,获得了钻井循环和停泵时的最优泥浆帽高度。该研究可以为CML双梯度钻井技术的理论研究与控压钻井工艺设计提供一定的参考。

具有行李承载功能的客车空调风道的开发及仿真

现有空调风道和行李架无法满足窄体客车的布置需求。本文分析空调风道和行李架的空间布置及结构设计,提出一种具有行李承载功能的客车空调风道,并对其进行流场分析与优化,以满足窄体客车的布置要求。

狭窄流域内气泡破裂现象数值模拟

基于边界积分法建立狭窄流域内气泡破裂数值模型,开发相应的计算程序,分别模拟对称破裂与非对称破裂两类典型工况并与相应实验结果进行对比,计算值与实验值吻合很好,表明三维数值模型的有效性.从狭窄流域内气泡运动的基本现象入手,基于开发的程序系统地研究气泡的对称破裂与非对称破裂,在已有数值研究成果和实验数据基础上,提出气泡破裂的可行性准则,研究分裂后子气泡的动力学特性,并分析距离参数对气泡破裂特性及子气泡动力学行为的影响,总结相应规律,旨在为相关气泡破裂特性研究提供参考.