Static and dynamic oxidation behaviour of silicon carbide at high temperature

SiC has extensive applications in high-temperature oxidation environments. However, few studies have investigated the differences between the static and dynamic oxidation behaviour. In this study, the static and dynamic oxidation of SiC were investigated in air and in plasma wind tunnels, respectively. The results demonstrated that the activation energy of static oxidation was ～68.02 kJ/mol at 1300–1600 ℃, which was approximately ten times that of dynamic oxidation ～7.05 kJ/mol at 1290–1534 ℃. The observed Si-O-C transition layer located at the SiO₂/SiC interface, and its thickness after dynamic oxidation for 300 s was thicker than that after static oxidation for 30 h. In dynamic oxidation, high-speed flowing atomic oxygen reacted directly with SiC, whereas molecular oxygen needed extra energy to break the OO bond and react with SiC in static oxidation. Atomic oxygen also migrated easier in the amorphous SiO₂ coating, contributing to a thicker Si-O-C layer and lower activation energy.     

隧道预应力锚杆锚固结构承载效应及围岩力学分析

隧道中锚杆与围岩作用机理比较复杂，设计多偏于类比法和经验法，以锚杆在连续均匀地层中形成锚固结构为出发点，建立锚固结构承载强度表达式，并确定锚杆设计参数。通过对锚固结构承载特性分析，得到各影响因素对承载强度的贡献程度，在此基础上提出了“支护力放大系数”和“锚固界限强度”概念，再将锚固结构整体考虑并等效成支护力对隧道围岩应力分布、塑性区、位移进行重新求解，最终结合数值模拟和算例验证。研究结果表明：锚固结构对锚杆支护力具有放大作用，对隧道深部围岩也提供一个较强的支护力，锚固结构强度影响程度由大到小依次为力学参数、锚固厚度、支护强度，其中力学参数对锚固承载强度起着至关重要作用，合理锚固厚度为洞径的0.4～0.8倍，进一步提出了围岩稳定性控制原则。数值模拟中锚杆支护、等效力支护与理论结果加以比较，隧道周边的塑性区、应力分布、位移基本一致，可为锚杆支护下隧道围岩控制提供一种科学的分析方法。     

隧洞开挖典型掏槽设计方法

针对目前隧洞开挖爆破施工中缺少具体、详细的掏槽设计方法的现状,提出了最常用的2种典型掏槽方式,并详细论述了其设计方法。这些掏槽方式及设计方法均在实际施工中得到了推广应用,并且取得了良好的爆破效果。实际应用表明:这些典型掏槽方式及设计方法能有效提高硬质岩石开挖的钻孔利用率,能将钻孔利用率提高到98%～100%,实现掌子面基本无残孔,从而有效提高单循环进尺,加快开挖进度,降低开挖成本。     

我国北方火炕烟囱中回风洞的数值模拟与分析

火炕采暖在我国北方农村地区非常普遍,为了取得更好的采暖效果,在原有火炕的基础上,以我国北方农村地区火炕中的回风洞(俗称“狗洞”)为研究对象,通过三组实验对烟囱进口处高温烟气的温度和速度进行了测定,依据流体运动中的三大守恒定律,分别建立了三组实验中烟囱内高温烟气流动的平面二维数学模型,利用FLUENT软件对烟囱内烟气的流动状态进行数值模拟,分析了烟囱进口烟气的运动趋势以及回风洞的有无对反风时火炕采暖系统的影响,最后得出结论是回风洞能有效地减弱外界风流的反向作用,阻止了突然自然反风而造成的烟气回流,甚至是火苗外窜的安全隐患。     

环保型隧道防火涂料

研制了一种有机—无机复配型隧道防火涂料。通过正交试验优化涂料配方,研究了黏结剂、防火填料、阻燃剂含量变化对耐火极限和黏结强度的影响。该环保型隧道防火涂料的耐火极限达200 min,黏结强度为0.2 MPa,遇火时不会释放出有毒气体。     

地铁隧道用纳米酚醛复合材料电缆支架的研制

为了解决地铁工程中金属材料腐蚀的技术难题,本文采用纳米酚醛复合材料取代传统的金属材料,制备电缆支架的底座和托臂,研制了一种新型地铁隧道用可调式电缆支架。该新型电缆支架具有良好的耐火阻燃性能,在280℃的温度下保温0.5 h后弯曲强度保持率≥90%。在3倍于实际使用载荷的受力情况下的最大变形只有4.5 mm,安全系数介于3.4~15,能完全满足设计和使用要求。该新型电缆支架的设计与开发为地铁隧道用电缆支架的应用提出了一种全新的方法和思路。     

巷道截面变窄瓦斯爆炸传播特性的数值模拟

为获得井下巷道截面变窄对瓦斯爆炸传播特性的影响,利用Fluent流体力学软件建立相应的数值模型,对井下截面变窄的巷道瓦斯爆炸进行数值模拟研究。探讨了巷道截面变窄的大小对瓦斯爆炸的影响程度以及瓦斯爆炸后压力和温度的变化。巷道截面变窄对瓦斯爆炸有明显的激励作用,且巷道越窄,激励作用越明显。在此基础上,分析了巷道壁面和三波结构对瓦斯爆炸的影响。结果表明,经壁面反射后的反射波和三波点的碰撞使爆炸的压力和温度显著升高且持续时间较长。研究结果对矿井建设的安全设计与安全设施设备的实施有重要意义。     

水解酸化SBR工艺处理污泥的研究

为了提高污泥水解酸化产酸率,采用SBR工艺处理污水厂污泥,研究了不同水力停留时间时间隔排泥天数(决定生物固体停留时间)对污泥水解酸化过程的影响。结果表明,在HRT 6.6d和HRT 3d时,污泥产酸率随着排泥间隔天数的增加而增加。排泥间隔天数2d时达最大,分别为135.62mg/g、125.61mg/g;排泥间隔天数3d时,污泥产酸率稍有下降。HRT 4.4d,污泥产酸率随着排泥间隔天数的增加而增加。排泥间隔天数3d时,污泥产酸率达57.88mg/g。所以,最优工况为HRT6.6d、排泥间隔天数2d的运行方式。