长期循环温度下能源桩-土热传播特性研究

开展了桩长52.5 m、桩径1.05 m的能源桩-土热传导离心模型试验,揭示了三十个周期的冷热循环温度作用下能源桩-土传热规律,基于ABAQUS有限元数值模拟,建立了桩周土体温度场长期数值计算模型,并将其与离心模型试验结果进行了对比验证。结果表明:各循环温度区间变化模拟值与实测值整体波动具有很好的一致性,各周期内最大相对误差为5.6%,整体误差较小,验证了模型的合理性;长期冷热循环温度作用下,能源桩整体运行效率存在降低趋势;桩端土体的温度变化滞后于桩体中部区域土体,因此在进行能源桩内管道布设时可以考虑桩端部分区域内适当加密,提高能源桩的换热性能;热循环阶段,模拟值变温区峰值高于实测变温区峰值,而在冷循环末期,模拟值较小,且距桩不同距离位置处实测值相对应的变温时间区间,相较模拟值变温区间均存在一定程度的后延,且循环周期越多时间区间后延效应越明显。

红树林生态重建效果预测研究新模式

红树林是生态文明建设的组成部分,对实现碳中和目标意义重大,近年来实施了大量的保护和修复工程。然而,目前缺少一种预测方法来比选有效的保护措施,以指导红树林的生态重建工作。因此,提出了一种“数值模拟模型+分类模型”的研究新模式。在模式应用中,模拟了广东省柘林湾一年的水沙动力环境。通过考虑淹没时间、相对峰值底床切应力和底床高程变化,描述了红树定植过程中所受到的胁迫,对4种条件下笠港潮汐汊道内侧滩涂红树林的生态重建效果做出了预测。结果表明,恢复汊道水深会轻微改变区域的水动力和泥沙冲淤环境,导致生态重建成功率降低了3.12%;提高区域底床高程会显著减小流速并加剧外侧冲刷,提高0.5m和1.0m的高程分别使生态重建成功率提升了16.43%和32.75%。

预测有效波高的深度学习模型研究

研究基于RNN、LSTM、GRU深度学习模型,针对NOAA浮标数据集中的44013、44014、44017浮标的数据,通过斯皮尔曼相关性分析提高模型预测效果。实验结果表明,在进行相关性分析后,S-RNN、S-LSTM、S-GRU的预测效果均比原始RNN、LSTM、GRU模型预测效果好。此外,提出一种基于LSTM的LSTM-Attention波高预测模型,并进行相关实验,量化LSTM-Attention模型的预测效果,实验结果表明LSTM-Attention模型有更好的预测效果。为评估模型的泛化能力,研究还提出了一种采用邻近浮标数据进行学习,预测浮标缺失数据的方法。实验结果表明,该方法的预测精度可以达到97.93%。本研究为海浪预测提供了新的方法和思路,也为未来深度学习模型在海浪预测中的应用提供了参考。

会宝岭铁矿爆破振动危害控制研究

随着国民对美好生活的向往,矿山需要更加重视爆破振动给人和建(构)筑物造成的不良影响。基于会宝岭铁矿爆破振动实测数据,利用萨道夫斯基经验公式研究矿山爆破振动衰减规律,分析爆破振动安全距离,确定不同中段开采的允许最大段药量,为矿山的安全开采提供理论依据和指导意见。结果表明:距离工作面1197.21 m之外的房屋建筑不存在爆破振动安全问题,而矿区内保护对象一般离爆源400~500 m,若要达到0.2 cm/s的爆破振动速度,允许最大段药量需控制在200 kg左右。

高寒区冻融环境下岩体爆破漏斗试验研究

相比常规岩体,高寒区冻融环境下岩体的力学参数及破碎特征均存在显著变化,其矿岩爆破开挖也难以直接应用传统设计参数,开展冻融环境下的爆破工艺参数研究具有重要意义。研究以巨龙铜矿为依托,在分析冻融循环对岩石力学特性影响的基础上,开展了冻融环境下矿岩的单孔和双孔同段爆破漏斗试验,测定了爆破漏斗几何参数和块度分布,采用拟合方法确定了爆破设计的合理参数,并对比分析了该矿山四种不同岩性条件下的爆破漏斗参数变化。结果表明:冻融循环作用下岩体力学特性显著衰减,单轴抗压强度和弹性模量下降幅度可达40.6%、54.0%;不同岩性条件下冻融矿岩的单孔爆破最佳埋深比为0.678~0.789,最佳药包埋深与漏斗半径比值分布在0.875~1.076范围内。针对知不拉矿区炮孔孔径152 mm,矽卡岩孔网参数为4.5 m×3 m,炸药单耗0.56 kg/m^(3);凝灰岩孔网参数为5 m×4 m,炸药单耗0.63 kg/m^(3);针对巨龙矿区孔径310 mm,凝灰岩爆破孔网参数为7 m×5 m,炸药单耗0.61 kg/m^(3);花岗斑岩孔网参数为8 m×5 m,炸药单耗0.64 kg/m^(3)。

混凝土结构用钢筋耐蚀性提升研究进展

介绍了混凝土结构中钢筋腐蚀行为及耐蚀周期,综述了耐蚀合金化、表面耐蚀改性等钢筋耐蚀性提升方法的机理、应用与研究进展,以期为混凝土结构用钢筋耐蚀性提升的后续研究与应用提供参考。

金属材料表面纳米化研究现状

从制备技术、表面纳米化机理、纳米晶组织和使役性能等方面,综述了金属材料表面纳米化的研究现状。

基于改进案例推理的智能车间扰动处理决策研究

车间扰动事件一旦发生会严重影响车间的生产运作。为了快速高效地处理扰动事件,恢复车间正常运作,提出了一种基于改进案例推理的智能车间扰动处理决策方案。以智能制造环境下离散制造车间扰动处理为研究对象,利用三元法对车间扰动案例进行建模,分析了案例问题域的阶梯层次属性,设计了案例特征属性多维相似度匹配算法及对应的相似度计算公式;结合指标贡献率和核密度估计改进了序关系分析法,并计算最终案例属性权重值,提高了案例匹配的精确度,实现了扰动案例与历史案例的快速高效匹配,提供了应对车间扰动的具体解决方案。通过某模具智能制造车间扰动案例验证了所提方法的有效性和可行性。

镁合金搅拌摩擦加工技术的研究进展

大塑性变形是在块体金属变形过程中引入极大的应变量,能在有效细化金属晶粒的同时显著提高材料的强度与塑性。搅拌摩擦加工作为一种新型大塑性变形加工技术,在镁合金微观结构改性、细晶超塑性合金制备和镁基材料高性能化等方面有良好的应用前景。鉴于当前高性能镁合金的发展需求,对搅拌摩擦加工的技术特点、镁基材料加工后的显微组织及力学性能等方面的研究进展做了较详尽的综述,并展望了其工业应用前景。

节水潜力预测研究综述

系统整理并分析了不同领域节水潜力预测方法的分类、原理、适用范围及研究现状,帮助从业人员针对实际问题快速选择模型。分析认为,基于公式模型的节水潜力预测方法收集数据较少,操作简捷,使用范围较广,但精确性不高;基于机器学习的节水潜力预测方法虽然收集的数据种类和数量较多,但构造出的预测模型使用范围广,精度高。针对节水潜力预测的现存问题,总结分析了其发展趋势。未来节水潜力预测的研究应根据不同产业和地域特点,引入深度学习、大数据等新技术,实现精细化节水潜力预测;同时加快完善基于互联网的节水潜力预测应用,实现集成数据收集、处理、预测、发布等功能于一体的节水社会化服务。

水泥土拌合均匀度量化方法及其试验研究

水泥土的拌合均匀度是影响水泥土强度的重要因素之一,目前尚无有效的量化方法及其测试手段,且无法做到拌合后的即时检测。本文通过X射线荧光光谱仪(XRF)对水泥土中钙元素含量进行测量,基于钙元素分布特征提出了一种水泥土拌合均匀度的实时评价方法。以拌合均匀度为对象,开展了不同水泥掺量、含水率和养护龄期条件下的水泥土强度响应分析,研究拌合均匀度对水泥土强度的影响规律。试验结果表明:拌合均匀度、水泥掺量、含水率及养护龄期均是影响水泥土强度的重要参数;水泥土强度随拌合不均匀系数(UY)的增大而降低,且UY值对水泥土强度的影响随着水泥掺量和养护龄期的增长而增大;在相同水泥掺量和UY值的情况下,液限附近的水泥土所对应的强度最大。此外,引入均匀度修正系数α,提出了考虑均匀度的水泥土无侧限抗压强度(UCS)计算公式,并开展了室内和现场试验验证,结果发现,当UY<0.4时计算结果与试验数据较为吻合。

不同保护层厚度新型海工混凝土的钢筋锈蚀行为研究

基于线性极化电阻法,研究不同保护层厚度、暴露时间和钢筋类别新型海工混凝土(new marine concrete,NMC)的线性极化曲线、自腐蚀电位(E_(corr))与极化电阻(R_(p))等电化学参数,探明不同保护层厚度和钢筋类别对NMC中钢筋锈蚀行为影响。研究发现:随着保护层厚度的增加,E_(corr)和R_(p)逐渐增大,表明NMC中钢筋的耐蚀性能不断增强。此外,当保护层厚度为5.5 cm时,NMC具有较优防锈效果,且满足结构要求。当暴露时间小于180 d时,NMC中不同类别钢筋的耐蚀性能为改性环氧沥青涂层钢筋>316不锈钢筋>普通钢筋,表明暴露较短时间,改性环氧沥青涂层钢筋的耐蚀性能优于316不锈钢筋。基于不同防锈措施的耐蚀性能和成本因素分析,建议海洋NMC结构优先选用改性环氧沥青涂层钢筋,保护层厚度至少为5.5 cm,有利于提升NMC结构的耐蚀性能,延长其服役寿命。

基于神经网络的小型水库洪水预报研究

针对经验预测方法精度不高,传统水文模型应用至小型水库进行洪水预报工作量大、推广较难的问题,引入具有强大特征学习能力的人工神经网络(ANN)方法,结合遗传算法(GA)寻参,对小型水库进行洪水预报。利用GA实现ANN中时间步长和隐含层神经元节点参数自动寻优,可避免寻参盲目性,针对性地为各小型水库构建个性化洪水预报模型。通过构建反向传播(BP)、长短期记忆(LSTM)、门控循环单元(GRU)神经网络洪水预报模型,对实测洪水过程进行模拟对比试验。结果表明:LSTM模型预报精度高、稳定性良好,能学习并模拟实际洪水过程水位变化规律,预报性能优于BP和GRU模型。

内河航道网络优化研究

针对内河水运发展结构不合理的问题,考虑货主和航运企业与航道网络规划者之间的博弈关系,构建了一个航道网络优化的双层规划模型,上层模型以航道网络优化方案的建设成本和运行成本之和最小为目标函数,下层模型采用用户均衡的航道网络配流模型,并运用遗传算法对模型求解。以山东省为例进行实证分析,选择3个评价指标对优化方案结果与原规划结果进行对比评价,结果表明,该航道网络优化的双层规划模型所得山东省航道网络优化方案比原方案更优越,提升了区域航道网络的运行效率,验证了模型的有效性。

循环温度下能源桩土热传导解析计算模型研究

在实际工程中能源桩与周围的热传递作用是一个长期多次循环的过程。依托能源桩土热传导离心机模型试验结果,基于有限长热源模型,对长期冷热循环温度作用下能源桩桩周土体温度场进行了理论计算,并将所得解析解与室内试验桩周土体温度实测值进行了对比分析,结果表明:有限长线热源模型相较于无限长线热源模型精度更高,且无论是冷循环还是热循环,在循环后期延米换热功率都存在一定程度的降低,冷效率的降低相较于热效率更为显著,降幅可达13.15%;桩周土温在桩身中段范围呈现较为稳定的态势,而桩端由于竖向传热的影响,桩端土体变温区间显著收缩;在同一时刻处,能源桩传热效率随着距桩中心距离增大而逐渐减小。

振荡体式波浪能装置功率控制研究进展

由于波浪多自由度、随机性和低速等特点,波浪能发电系统整体转换效率仍处于较低水平,限制了波浪能发电技术的发展。与此同时,电能滤波并网方法也间接制约着波浪发电系统的整体转换效率。分类梳理国内外振荡体式波浪能装置功率控制方法,总结各类波能装置电能滤波并网技术,阐述波浪能装置功率控制未来研究方向,可供波浪能发电功率控制和电能并网滤波领域的研究者参考。最终,应用波浪能装置功率控制可以提高初级俘能效率,对提高波浪能发电技术的工程经济性有重要意义。

混凝土中钢筋腐蚀与防护研究进展

综述了严酷环境下混凝土中钢筋锈蚀的研究现状,论述了钢筋在混凝土碱性环境中的钝化机理,以及碳化和氯盐作用下的钢筋锈蚀机理;讨论了表面防护、阻锈剂、电化学阴极保护和钢筋表面涂镀等钢筋腐蚀防护措施的作用机理及优缺点。

镁合金微弧氧化着色电解液的研究进展

微弧氧化能提高镁合金表面硬度、耐磨性和耐蚀性,作为一种实用性强的新型表面改性技术,其装饰性也日渐受到关注。在电解液中添加着色盐,可改变氧化膜层颜色,并直接影响膜层组织和性能。简述了微弧氧化着色原理及其特点,重点分析了近年来着色电解液中基础电解液、着色盐和添加剂的研究进展及不同组分对膜层性能的影响,初步探讨了着色电解液的未来发展方向。

TiO_2纳米管阵列的制备与改性研究进展

TiO_2纳米管阵列具有比表面积大、吸附能力强和电子迁移率高等优点,在光催化降解有机污染物、染料敏化太阳能电池、光解水制氢、气敏元器件等领域具有广阔的应用前景,是当前人们的研究热点之一。对TiO_2纳米管阵列的常见制备方法及其制备原理进行了综述,并分析了各种制备方法的优缺点。同时,TiO_2由于是宽禁带半导体,其光吸收波长主要集中在紫外光区,光响应范围窄导致其对可见光的利用率较低。降低TiO_2的禁带宽度、抑制光生载流子-空穴的复合,成为提高TiO_2纳米管阵列的光催化效率及太阳能利用率的改性研究重点。着重阐述了国内外通过掺杂金属和非金属离子、沉积贵金属、复合半导体等方法来引入杂质或缺陷,使其光生载流子-空穴的复合减缓,或使其吸收光谱红移,从而达到提高光催化效果的相关研究进展,并指出了今后TiO_2纳米管阵列在制备、改性和应用等方面的研究重点和方向。

等通道转角挤压制备超细晶镁合金腐蚀行为研究进展

镁合金较差的耐蚀性制约着其应用进程,等通道转角挤压(ECAP)可实现镁合金的组织超细化,有望在提高镁合金力学性能的同时改善其耐蚀性。综述了当前ECAP制备超细晶镁合金腐蚀行为的研究进展,通过对纯镁、Mg-Al合金、Mg-RE合金等典型镁材腐蚀行为与机理的分析,初步探索了借助ECAP同时实现镁合金强韧化和耐蚀化的可能途径。