微生物矿化动力学理论与模拟

微生物矿化技术作为一个新兴研究课题,近些年来得到了广泛关注,然而因其反应机制复杂,很难从时间和空间尺度对矿化反应过程进行定量表示。在微生物诱导碳酸盐沉淀原理的基础上,考虑细菌的吸附和筛滤效应,以及尿素水解动力学和沉淀动力学模型,对微生物矿化反应动力学理论进行了探究,并结合孔隙尺度下的微生物矿化反应试验,采用有限元软件进行多物理场耦合模拟。结果表明,细菌吸附和筛滤行为引起了细菌分布的差异性,而这种差异性进而影响了碳酸钙的沉积分布;溶液汇合初始段碳酸钙生成量横向分布不均匀,纵向分布呈增长趋势;经历40h的反应时间,渗透率可降低80%左右;当钙离子含量丰富时,碳酸钙沉淀速率受限于尿素水解速率;附着细菌量和沉淀速率的叠加效应表现为细菌被沉淀包裹的衰亡速率。本模型验证了微生物矿化沉积反应过程,丰富了微生物矿化反应理论,并有望为现场工程应用的效果预测提供参考。     

考虑变形效应的非饱和土相对渗透系数模型

 相对渗透系数是土体非饱和渗流分析的重要参数,Mualem统计模型在土体相对渗透系数预测中得到广泛应用。然而,Mualem统计模型假定土体具有刚性的孔隙结构,因而无法反映变形对非饱和渗透系数的影响。笔者最近提出的变形土土水特征曲线模型为基础,建立考虑变形效应的非饱和土相对渗透系数的修正Mualem统计模型。修正模型引入某一饱和度条件下被水充满的平均孔隙半径这一参量,来反映有效饱和度及土体变形过程中孔隙形态变化对其非饱和渗透特性的影响。采用4种不同类型土体的非饱和渗透试验数据对修正模型进行验证。结果表明,修正模型给出的相对渗透系数预测值与实测值的均根误差相比Mualem统计模型减小27%,说明修正模型对于变形条件下土体的相对渗透系数具有更强的预测能力。研究成果为非饱和土渗流规律以及水–力耦合数值模拟等研究提供了更为可靠的理论模型。     

水布垭地下厂房围岩渗控效应数值模拟与评价

 为减小水布垭地下厂房厂区渗漏并改善厂房围岩的渗透稳定性,工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水洞等防渗排水措施。为确保数值计算的稳定性和收敛性,采用Signorini型变分不等式和自适应罚函数相结合的稳定渗流分析方法,对厂房围岩的长期渗控效应进行计算分析;同时,采用基于等效模拟的整体模型分析和基于精细模拟的子模型分析相结合的方法,以减小有限元建模难度并协调计算量和计算精度之间的矛盾。建立评判渗流计算成果合理性的直观准则,即稳定渗流自由面在任意均匀介质内部必连续光滑且不产生回弯,除非自由面穿过渗透性相差悬殊的2种介质之间的界面。结合厂房围岩渗压监测数据,阐明运用上述方法求解含排水孔幕渗流问题的可行性和有效性,论证渗控设计的合理性和进一步优化的可能性。研究成果对类似工程渗控措施的优化设计具有指导意义。     

大岗山水电站右岸边坡开挖支护的有限元模拟

针对边坡开挖时可能对边坡稳定性产生的不利影响,基于锚固岩体弹塑性等效本构关系,以大岗山水电站右岸边坡为例,采用弹塑性有限元法对边坡开挖加固进行了数值模拟,分析了开挖边坡的稳定性,并对初拟的边挖边锚施工程序的合理性进行了评价,提出了若干对工程建设具有一定指导意义的建议.     

三维数字化电缆沟道管理系统

不同电缆井的多条电缆难以分辨故障线路,需要根据经验或借助仪器进行测量确认,不仅费事,还耽误大量抢修时间.信息获取往往需要查询纸质资料或预先通过配网生产系统获取图纸和设备等信息,缺少实时性.电力工程不断建设过程中,对于同一电力设备的电气连接关系可能会经历不同的变化,设备的信息挂牌也随之不断更新和更换,导致电气连接关系与挂牌上描述的信息不一致的情况.建立数字化电缆沟道管理系统,实现电缆沟道内电缆及辅助设备的规范化管理.     

钢闸门主梁可靠度敏感性分析

介绍了自适应重要抽样方法的基本原理,定义了均值敏感性因子和标准差敏感性因子.最后采用算例验证了自适应重要抽样方法分析钢闸门系统可靠度敏感性的有效性.由分析可得以下结论,当不考虑抗力间的相关性时,荷载、受剪破坏抗力和弯剪复合破坏抗力的敏感性因子最大.当考虑抗力间的相关性后,受弯破坏抗力、受剪破坏抗力、弯剪复合破坏抗力的敏感性因子都随抗力间相关系数的增大而明显增大,但是抗力间的相关性对上下翼缘厚度、面板厚度和腹板厚度的敏感性因子基本没有影响.抗力间相关性越高,3种失效模式抗力的敏感性因子间的差别越小.变量的均值敏感性因子和标准差敏感性因子是高度相关的,都可以用来识别最敏感的随机变量.     

一种无证书的在线/离线盲签名方案

无线通信终端处理能力和响应速度能力有限,普通的数字签名方案无法适用。为此,结合优化的在线/离线签名,构造一种无证书的在线/离线盲签名方案。在签名过程中,大部分运算在盲消息给出之前进行,在给出盲消息之后,再进行少量运算得出签名,签名人并不知道所签文件内容。性能分析结果表明,该方案可以应用在无线网络上,用于保护用户隐私。     

非稳定渗流问题的变分不等式方法及工程应用

Signorini型变法不等式方法是求解有自由面渗流问题的一种新方法,该方法理论基础严密,并克服了渗流溢出点的奇异性.通过给出一种含有Signorini型互补条件的抛物变分不等式(PVI)方法,将Signorini型变法不等式方法从稳定渗流分析拓展到非稳定渗流分析,并给出了其有限元数值计算格式和数值模拟流程.在此基础上,针对已有的砂槽模型试验数据,通过对比研究基于PVI方法的非稳定渗流分析成果和饱和一非饱和渗流分析结果,论证了该方法的有效性,并讨论了该方法的适用条件.最后,应用上述方法对含有复杂渗控措施的水布垭工程开展了非稳定渗流分析,通过与大坝坝体、趾板、灌浆廊道围岩、地下厂房围岩等部位实测渗压数据和坝后量水堰实测流量数据的对比分析,表明计算结果很好地反映了水布垭工程厂、坝区岩土体在蓄水及运行过程中渗流场的变化规律,系统揭示了混凝土面板、防渗帷幕、排水孔幕及排水廊道等工程渗控措施的渗流控制效应.研究成果对于含有复杂渗控措施、并具有稳定补给源的岩土工程非稳定渗流分析具有指导意义.     

滚筒洗衣机内桶接地问题探讨

本文阐述了困扰行业已久的滚筒洗衣机内桶接地问题。并从三个角度进行了分析,通过市场调查和比对测试得出最终结论。     

10kV三相电缆插接式中间接头结构设计与仿真分析

为了解决现有电缆接头安装工艺复杂且受施工条件影响较大的问题,针对10 kV三相电缆提出了一种趋于一体化的阴-阳头插接结构的插接式中间接头设计方案。考虑到温度对材料属性的影响,对阴、阳头绝缘材料进行介电性能测试,并将所得介电参数温谱曲线代入电热耦合仿真模型中,经有限元计算得到中间接头的场强和温度分布。结果表明:接头内部最大场强出现在阴、阳头交界面处,但远低于绝缘材料的击穿强度;由于金具间的电接触,最高温度80℃同样出现在阴、阳头交界面处,但仍低于电缆长期运行的最高温度90℃,验证了插接式中间接头长期运行的安全可靠性。