铂炭催化脱除超级电容器用多孔炭含氧官能团

开发可耐受高于2.7 V电压的多孔炭电极材料是双电层超级电容器（EDLCs）实现高能量密度的重要途径之一。以粒径小于10 nm的超细铂炭催化剂（Pt/C）引发了氢溢流,强化了高活性氢原子的解离,进而更加有效地脱除了多孔炭表面的含氧基团。利用5% Pt/C （质量分数,下同）可将多孔碳表面的含氧量降低至2%（摩尔分数,下同）。研究发现,重复使用多次后的Pt/C催化剂仍保持优于热还原法的脱氧效率。Pt/C催化剂作用下氢溢流脱氧后所得多孔炭（PC-Pt5/C-600-1st）的石墨微晶结构的有序度提高且孔结构得到较好保持,其作为EDLCs的电极材料可在3.3 V的高电压窗口下展现出良好的循环稳定性,在1 A·g^-1的电流密度下循环8 000圈后,容量保持率为88.4%。可重复使用的特点有利于降低相关工艺过程的成本负担。     

高应力大直径圆筒形洞室围岩变形破坏特征与失效机制

针对高应力大直径圆筒形洞室出现的岩爆、喷层开裂和钢绞线弹出等变形破坏现象,通过现场破坏调查、岩体位移和锚索应力监测,详细说明了围岩变形破坏的发展演化过程,并通过钻孔摄像观测了围岩内部破裂特征,进而总结了围岩变形破坏的演化模式。通过数值模拟揭示了洞室围岩变形破坏机制,并提出了合理的支护建议。高应力大直径圆筒型洞室变形破坏是一个链动灾害过程,围岩内部开裂导致了岩体位移和锚索荷载增加,锚索荷载超限时钢绞线断裂弹出,失去约束的洞壁围岩和喷层在卸荷作用下鼓胀开裂。高初始地应力和开挖后诱发的应力集中,玄武岩起裂强度低,临近洞室开挖诱发应力叠加,应力集中区支护强度较弱等综合因素导致了围岩内部开裂的产生。在洞室围岩应力集中区设置足够的预应力长锚索和合理的张拉力,可以有效减弱围岩内部破裂深度和程度。     

基于温控仿真的RCC重力坝施工期开裂风险分析

温度荷载是使大体积混凝土在施工期间产生裂缝的主要因素。为对大体积混凝土开展施工期开裂风险分析,以某碾压混凝土(RCC)重力坝为例,在对其温控措施进行仿真分析的基础上,利用结构的可靠度理论,将大体积混凝土开裂的影响因素作为变量,运用响应面法构建极限状态功能函数,利用Monte-Carlo法得到该重力坝施工期的开裂风险和可靠度。分析成果表明:推荐温控措施合理;开裂风险概率和可靠度指标计算成果能够反映内部特征点的开裂风险高于外部、一期冷却末期出现最大开裂风险的特点,该方法可用于施工期的混凝土开裂风险评价。     

粉煤灰氨含量检测方法研究

由于脱硝粉煤灰拌制混凝土时产生刺鼻性气味,需要为脱硝粉煤灰氨含量检测提供方法依据。为此,参照水质氨氮测定方法标准、外加剂氨含量测定方法和氨气敏电极法检测10个电厂的粉煤灰样品,研究现行标准方法检测粉煤灰氨含量的适用性。试验结果表明,粉煤灰氨含量在13～393mg/kg之间,不同方法检测结果最大相差78 mg/kg,相对误差在8%～87%之间,检测方法的关键在于样品制备时如何将粉煤灰中的铵(氨)彻底转移至待测溶液中。研究表明,将5 g粉煤灰与200 mL蒸馏水混合,加入强碱NaOH调整混合液的pH值大于12后蒸馏,能够将粉煤灰中铵(氨)较彻底地转移至待测溶液中,残留量小于15 mg/kg,然后利用滴定法可以精确测定氨含量。蒸馏-滴定法可以作为实验室粉煤灰氨含量检测方法。另外,氨气敏电极法通过溶解、搅拌、过滤等步骤将粉煤灰中的铵(氨)转移至待测溶液中,检测结果与蒸馏-滴定法测定值相差-7～23 mg/kg,可用于快速测定粉煤灰氨含量。     

三峡升船机下闸首工作门充压止水计算研究

三峡升船机下闸首工作门充气型充压止水的封水和抗磨损效果很好,但存在漏气和空压机保压时间短的问题,需优化充压止水型式以解决该问题。基于有限元计算的基本理论,采用二阶五项Rivlin模型模拟止水橡胶材料性能,并将拟合橡胶材质实验数据所得的超弹性参数应用于充压止水的非线性有限元计算中,通过计算分析对比原方案充压止水型式与优化方案的封水性能,并结合装置气密性和制造安装等方面进行综合比较,得到了更优的工作门充压止水型式,为工作门的止水改造和同类型闸门止水的设计提供有益的参考依据。     

系泊配重对浅水区浮式风力机动力学响应的影响

安装于浅水区域的浮式风力机,需采用配重增强系泊恢复力和平台运动稳定性。为了获取有效的系泊配重设计,文章首先通过AQWA和OpenFAST开发了通用的浮式风力机一体化仿真程序OpenF2A,并基于WindFloat概念进行了重新设计,得到了偏心式平台设计方案;然后计算了风-浪联合作用下5 MW浮式风力机平台运动和系泊张力,定量分析了系泊配重质量的影响。结果表明：在不同风况下,配重对平台运动和系泊张力的影响一致;配重可降低平台纵荡,配重质量越大,纵荡越小;在额定风速下,当配重为65 t时,平台纵荡最大值和平均值分别降低了33.1%和49.1%;配重质量对下风向系泊张力影响较大,可增大系泊张力1倍以上。     

三峡大坝排沙孔原型观测及通气管阀门操作优化研究

三峡大坝排沙孔工作门在高水头条件下启闭,且闸门后为有压流,闸门启闭过程中的水力特性复杂,水流空化等问题一直受到各方关注。研究介绍了三峡大坝排沙孔工作闸门启闭的水力学原型观测成果,三峡大坝设有7个排沙孔、2个冲沙孔和1个排沙洞,以左厂1号、2号排沙孔为监测对象,重点监测了通气孔风速、空气噪声、工作闸门区水下空化噪声。观测结果显示：当闸门处于开高3.8 m以上位置时,通气管被水流充满而不能补气,并开始成为分流通道,而且排沙孔工作闸门后通气管在大开度和全开状态下的分流会造成局部空化和声振的问题。经研究制定了合理的排沙孔工作闸门与通气管阀门适时配合操作原则。经过现场验证,采用该优化操作原则,初步解决了排沙孔工作闸门区的局部空化问题及闸门启闭过程中的声振问题。     

基于最小截平方和估计的混凝土坝变形监测粗差识别方法

粗差识别是混凝土坝安全监测数据预处理中的一项重要工作。结合变形监测统计分析模型,基于Fast-LTS算法,提出一种混凝土坝变形监测粗差最小截平方和估计识别方法。首先,基于最小截平方和估计,建立混凝土坝变形监测统计分析模型,挖潜变形监测序列与环境影响因子间的关系;其次,划分正常测值序列和疑似粗差测值序列,并针对疑似粗差序列,采用数理统计方法,逐一甄别直至判别出所有粗差。工程实例计算分析表明,本文方法粗差识别成功率达100%,远优于拉依达法则、格拉布斯准则与罗曼诺夫斯基准则等传统判别方法。更高的识别成功率,可为混凝土坝变形监测粗差识别提供一种新途径。     

海上风力发电集中系统稳态电压稳定分析

针对海上风力发电系统容易受到外界因素影响,难以精准地判断稳态电压运行状态的问题,设计一种海上风力发电集中系统稳态电压稳定分析方法。根据正切向量内部数据信息识别不同发电集中系统对电压数据的管理程度,抑制内部电压和电流并记录此时的频率值,设置相应的母线支路与变压器装置,控制电压负荷高低。分析发电系统电力输出功率与电压失稳状态瞬间数值,调整电压使其达到长期状态下的平衡点,增强整体系统的平衡点汇聚性能,时刻记录系统内部电压增幅震荡数值,通过数据获取不同时间段内的的稳定电压值。实验结果表明,当变压器出现故障时,故障持续时间仅为0.4 s,表明该文方法具有一定的调节能力,保持系统电压处于稳态。     

基于中国实测地震有效持续时间的风力机地震动力学研究

基于我国实测地震,对10 MW单桩陆上风力机在地震及湍流风载荷作用下的结构响应和局部损伤特性进行研究。采用阿里亚斯强度计算有效地震持续时间,从而对风力机进行时域分析。采用壳单元精细有限元模型,构建考虑湍流风、地震及土-构耦合效应的多物理场模型,开展10 MW单桩式陆上风力机的结构动力学研究。结果表明：湍流风载荷和地震载荷分别为影响风力机塔顶前后向位移和塔顶侧向位移的决定因素;地震载荷不同会导致地震诱导结构屈曲模态发生变化。