高含铝炸药爆炸过程中的能量分析

在野外静爆实验中,利用高分辨率、高精度冲击波超压系统分别测试了高含铝炸药和TNT的爆炸场冲击波超压,根据试验数据,计算该含铝炸药的爆炸场冲击波超压的TNT当量,利用TNT当量评价该高含铝炸药的威力,用能量反演方法分析该含铝炸药中可燃组分的反应程度和可能的反应模式,计算可得该含铝炸药爆炸反应释放能量的有效利用率为65.41％,为高含铝炸药配方优化设计提供新的研究方法.     

柱状炸药水下冲击波连续测量研究

通过自制的压导探针,对柱状装药水下爆炸过程进行连续测量,获得了柱状炸药的爆轰波和水下近场冲击波头的时间历程演化曲线。由此计算出柱状炸药的爆速、水的冲击波速度随时间的变化曲线;进一步由水的冲击雨果尼奥关系式和界面压力、速度连续方程,计算得到了炸药爆压、水下近场冲击波超压变化曲线。结果表明,水下爆炸近场的冲击波速度近似以指数形式衰减,最初阶段衰减很快,随时间推移,衰减越来越慢,最终水中冲击波速度趋于声速。近场冲击波超压的衰减形式与冲击波速度的衰减形式相似。     

柱状炸药水下冲击波连续测量研究

通过自制的压导探针,对柱状装药水下爆炸过程进行连续测量,获得了柱状炸药的爆轰波和水下近场冲击波头的时间历程演化曲线。由此计算出柱状炸药的爆速、水的冲击波速度随时间的变化曲线;进一步由水的冲击雨果尼奥关系式和界面压力、速度连续方程,计算得到了炸药爆压、水下近场冲击波超压变化曲线。结果表明,水下爆炸近场的冲击波速度近似以指数形式衰减,最初阶段衰减很快,随时间推移,衰减越来越慢,最终水中冲击波速度趋于声速。近场冲击波超压的衰减形式与冲击波速度的衰减形式相似。     

浅水爆炸下高桩钢管柱表面作用荷载实验研究

通过不同炸药量、不同爆炸距离、不同起爆深度的水中爆炸模型实验,研究了浅水爆炸条件下高桩钢管柱表面压力特征和空间分布规律,分析了比例爆距对冲击波峰值及空间分布影响,给出了钢管柱表面冲击波反射系数、绕射系数和抗爆设计中实际作用冲击波的工程算法。研究结果表明:水中爆炸作用下,反射和绕射冲击波近似同时作用在钢管柱表面,峰值沿柱身高度方向非均匀分;冲击波受水面影响程度相对较小,二次气泡脉动受水面影响程度较大;反射和绕射冲击波峰值均随炸药量增加、作用距离减小而增加。比例爆距相同,反射冲击波峰值相同,但炸药量小、爆炸距离近的实验工况绕射冲击波峰值相对较小;钢管柱表面冲击波反射系数和绕射系数随比例爆距增加而减小。比例爆距≥1.71时,钢管柱实际作用冲击波峰值可近似按自由场冲击波峰值的1.37倍计算。     

不同长径比柱形装药水下爆炸冲击波演化规律

为分析药柱形状对水下爆炸冲击波演化的影响。针对圆柱形装药中心起爆问题,在理论上建立了炸药与水交界面上初始冲击波压力及其传播方向的二维计算方法,借助于AUTODYN有限元计算程序开展了长径比1:2～10:1的圆柱形TNT在无限水域爆炸的数值模拟,并开展了长径比为1:1和2.6:1的圆柱形TNT的水下爆炸试验;对比理论、仿真和试验结果,验证了理论模型的合理性和数值模拟的有效性,分析了柱形装药水下爆炸冲击波的传播规律,重点分析了药柱长径比对不同爆距处冲击波压力分布及传播方向的影响。结果表明：圆柱形装药水下爆炸后,冲击波波阵面逐渐从柱形趋向椭球型再趋向球型,当冲击波传播至10倍无量纲爆距时高压区的转移结束;当长径比大于1:1时,炸药轴向(端面)的冲击波压力衰减速率大于径向(圆柱面)的衰减速率,冲击波峰值压力随着方向角的增大而单调增长;在1:1～5:1的长径比和20倍无量纲爆距范围内,增大药柱长径比可定向增强炸药径向的冲击波压力,药柱的形状对冲击波压力分布影响随着爆距增大而减小。     

空气冲击波在爆炸塔有限空间内传播规律研究

为了研究爆炸塔内乳化炸药爆炸冲击波的传播规律,利用冲击波传感器对不同药量和不同距离条件下冲击波超压进行了测试。结果表明:空爆冲击波超压随着爆心距的增加而减小但并不是呈线性递减,并且随着药量的增大而增大;反射波平均超压约为入射波的1.2倍。通过比较实验测试值与传统的理论经验公式计算值,发现入射冲击波超压相对误差在5%～40%,主要因为乳化炸药的TNT当量系数选择偏小;而反射冲击波超压相对误差在50%～133%,其原因为传统的反射超压计算公式主要针对刚性壁面,但爆炸塔内地表和墙壁铺设的为多孔隙材料,具有一定的吸能作用,且雷管碎片及爆炸产物飞出影响爆炸塔内流场。最后,基于实验测试结果及爆炸相似律原理回归拟合出适用于爆炸塔的冲击波超压计算公式,经过拟合修正后平均相对误差约在12%左右。     

粉状乳化炸药爆温的理论计算

文章对粉状乳化炸药的爆温进行了计算：用B-W法确定了粉状乳化炸药的爆炸反应方程式,用盖斯定律以炸药原料和爆炸产物各组分的定容生成热为基础计算了其定容爆热,用加权法算得了爆炸产物的摩尔定容热容,最终计算得到岩石粉状乳化炸药的爆温为2695 K,一级、二级、三级煤矿许用粉状乳化炸药的爆温依次为2651 K、2597 K、2510 K.计算结果显示随着氯化钾含量的增加,煤矿许用粉状乳化炸药的爆热、爆温均呈现降低的趋势.当氯化钾含量在4%～9%范围内递增时,炸药的爆热、爆温的降低与氯化钾含量呈线性关系.     

硼粉型含能微囊乳化炸药的制备及其爆轰性能研究

针对传统乳化炸药高能敏感问题,采用悬浮聚合法设计了一种利用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）包覆硼粉的含能微囊。利用该硼粉型含能微囊作为添加剂制备了乳化炸药。通过激光粒度分析仪和扫描电镜,对硼粉型含能微囊的微观结构进行了表征;利用同步热分析仪、爆热弹和空中爆炸测试系统,研究了硼粉型含能微囊对乳化炸药热稳定性、爆热以及冲击波参数的影响。实验结果表明:硼粉能够提高乳化炸药的冲击波特征参数和爆热,其中,冲击波峰值压力和爆热分别提高了29%和42%以上;而微囊包覆技术可以增加含硼乳化炸药的初始分解温度和活化能,改善其热稳定性。利用微囊包覆含能添加剂的方法,可以在不影响乳化炸药安全性的前提下提高其做功能力,改善工程爆破和爆炸加工效果,为研制安全高能乳化炸药提供了新的思路。     

两种介质中爆轰波和冲击波连续测量技术研究

通过自制的有机玻璃压导探针,对炸药、有机玻璃和水中的爆轰波和冲击波进行连续测量,得到了爆轰波和冲击波的时间历程演化曲线。由此计算出炸药爆速、有机玻璃和水中冲击波速度随时间的变化曲线;再由有机玻璃和水的冲击雨果尼奥关系式和动量定理,计算得到了炸药爆压、有机玻璃和水近场冲击波速度、压力变化曲线。结果表明:理论计算结果与有机玻璃和水的冲击波和炸药爆压试验结果基本吻合,能够准确反映冲击波在有机玻璃和水中的衰减规律。     

爆炸焊接对炸药性能要求的探讨

为了保证爆炸焊接复合板达到良好的质量和能否在爆炸焊接中使用非理想爆轰炸药,对所使用的炸药性能进行了探讨。结合爆炸焊"窗口"理论以及工程实例对用于爆炸焊接的炸药爆速、密度、爆轰状态等参数进行计算,得到了爆炸焊接中炸药爆速的上、下限,密度的取值范围以及提高炸药能量利用率的途径,并在铝-钢焊接工程中取得了较好的效果,以期对爆炸焊接工作有所裨益。     

我国能源形势及发展对策

总结了近年来我国能源发展取得的成绩,研究分析了我国能源发展面临的形势和挑战,提出了当前和今后一个时期能源工作的主要任务。特别强调保证能源安全供应是能源战线的一项首要任务、基本任务和长期任务,同时要大力节约能源,调整优化能源结构,加快能源科技自主创新,扩大能源国际合作,推动能源科学发展,为经济社会健康、持续、协调发展提供保障。     

Feasibility analysis of an OTEC plant as the bottom cycle of the third nuclear power plant

Abstract

A conceptual design, performance analysis, system optimization and simulation of an OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) power plant was carried out in the present study. The OTEC plant acts as the bottom cycle of the Third Nuclear Power Plant, utilizing the warm water discharged from the nuclear plant as the heat source and the cold deep seawater pumped from the nearby sea bottom as the heat sink. The nominal net power output from the OTEC plant is estimated to be 8.74 MWe. A plant simulation was further carried out to study the OTEC plant performance due to seasonal variation of the warm water temperature, which shows that the OTEC plant is able to deliver an electricity of 5.18×10⁷ kWH per year. The net power output in the winter season will be reduced to about one eighth of that in the summer season. The final discharged warm water temperature was shown to be below 29°C all year around, so that the current thermal pollution problem of the nuclear power plant can be eliminated. Additionally there is the side benefit of 8.74 MWe net power generation from ocean energy resource. This OTEC plant will become economically feasible if the installation cost is considered as a thermal pollution control investment.     

广州市能源计量与管理系统建设指引

受广州市建委委托,广州市设计院承担编写“广州市能源计量与管理系统建设技术指引”。由于篇幅所限,对编写内容压缩较大。     

岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究

岩石变形破坏的过程是和外界产生能量交换的过程。从理论上分析了用能量方法研究岩石破坏问题的合理性,以及岩石在变形过程中弹性能、塑性能、表面能、辐射能、动能之间相互转化的过程、计算原理、以及对岩石破坏所起的不同作用。并分别从宏观和微观的角度研究了在不同的变形阶段中岩石能量耗散与释放问题。在宏观上,岩石变形前期以弹性应变能的方式存储外界提供的能量,同时又通过损伤演化等向外界耗散能量;变形的后期以剧烈的能量释放为主。微观上,存在多种引起岩石应变硬化和应变软化的机制,岩石存储能量还是向外界释放能量取决于这些微观机制竞争的最后结果,基于此推导了岩石变形中能量的传递方程,用试验研究了能量的转化和平衡,以及耗散能和释放能之间的比例关系。结果表明能量耗散导致岩石强度的降低,而能量释放是造成岩石灾变破坏的真正原因。从能量耗散与释放的观点研究岩石的破坏,可以从本质上把握岩石变形和破坏的物理机理,寻找岩石破坏的真正原因,为实际工程提供参考。     

Hybrid Energy Harvesters: Toward Sustainable Energy Harvesting

Recently, sustainable green energy harvesting systems have been receiving great attention for their potential use in self‐powered smart wireless sensor network (WSN) systems. In particular, though the developed WSN systems are able to advance public good, very high and long‐term budgets will be required in order to use them to supply electrical energy through temporary batteries or connecting power cables. This report summarizes recent significant progress in the development of hybrid nanogenerators for a sustainable energy harvesting system that use natural and artificial energies such as solar, wind, wave, heat, machine vibration, and automobile noise. It starts with a brief introduction of energy harvesting systems, and then summarizes the different hybrid energy harvesting systems: integration of mechanical and photovoltaic energy harvesters, integration of mechanical and thermal energy harvesters, integration of thermal and photovoltaic energy harvesters, and others. In terms of the reported hybrid nanogenerators, a systematic summary of their structures, working mechanisms, and output performances is provided. Specifically, electromagnetic induction, triboelectric, piezoelectric, photovoltaic, thermoelectric, and pyroelectric effects are reviewed on the basis of the individual and hybrid power performances of hybrid nanogenerators and their practical applications with various device designs. Finally, the perspectives on and challenges in developing high performance and sustainable hybrid nanogenerator systems are presented.     

Key performance indicators for assessing inherent energy performance of machine tools in industries

Increasing attention has been paid toward enhancing energy retrofitting in machine tools due to its enormous energy consumption and high energy-saving potential. Developing energy-efficient machine tools and selecting appropriate machine tools in procurement processes are two effective approaches for saving energy. However, existing studies on the evaluation of energy performance to support the design and selection of machine tools, rarely consider various process controls, which have considerable impact on the energy performance of machine tools. This study proposes a group of key performance indicators, which are referred to as ‘inherent energy performance’ (IEP) indexes, to support the design and selection of machine tools with the consideration of the main process controls in the usage phase and their interaction. A systematic method is introduced to acquire the IEP indexes. The method involves a simplified measurement of basic data and the calculation of the indexes from the data. A case study indicates that the proposed indicators succeed in obtaining the energy demand information of almost all machine system activities and can be used to provide basic data for developing energy information labels, selecting matching machine tools, and designing energy-efficient machine tools.     

我国建筑节能战略研究

给出了我国建筑运行能耗现状,并按照北方城镇建筑采暖、长江流域住宅采暖、住宅用能、非住宅建筑用能以及农村民用建筑用能的分类方法,分别分析了各类建筑能耗的特点、问题和节能的主要途径,同时对比了发达国家同类建筑用能与我国的差别。在基于数据和实际现象的分析的基础上,提出我国建筑能耗显著低于发达国家的主要原因是由于不同的生活方式和建筑使用模式所致,而维持目前这种相对节约的建筑使用方式与生活模式是实现我国建筑节能目标的基础。不同的生活方式和建筑使用方式需要不同的技术措施去实现节能,因此我国一定要采用与发达国家不同的技术途径来实现建筑节能目标。     

生态文明建设与能源生产消费革命

能源是人类活动的物质基础,推动了人类文明的演进与社会的发展。化石能源消费为全球带来工业文明巨大进步的同时,也带来了环境问题加剧、气候变化显著、能源贫困突出、能源安全问题凸显等负面影响。我国以煤为主的高碳能源结构和能源消费总量持续快速增长,已成为国内包括大气、水、土壤等关系民生的重大领域环境质量恶化、生态失衡的根本原因之一。开启新的能源革命,实现能源生产、流通、消费等全过程的绿色低碳化,是解决环境和气候变化问题的关键,也是推动我国由工业文明向生态文明转变的基础。本文回顾了人类文明与能源革命的发展历史,从推动文明发展的角度出发,分析全球能源革命的总体趋势,并基于我国国情,提出了生态文明建设背景下,推动能源革命的途径与建议。     

夏热冬冷地区新风能耗分析

新风能耗大致要占到空调总能耗的25%～30%.为了有效地降低新风能耗,达到节能的目的,必须清楚地知道新风的全年能耗.本文主要对夏热冬冷地区新风全年能耗进行了分析.