一种计算扩散系数的有效方法

依据液－ 固扩散过程的机理建立浸取过程的数学模型。利用实验数据应用参数估值方法对该模型中的参数进行估值,并介绍了一种计算扩散系数的有效方法,通过实验证明：把等温过程得到的数据与根据模型预测的数据相比较,可 以发现干菌 体的浸取过 程可以被描 述为适用于 费克定律的 扩散过程;数模的精度取决于消除外扩散影响程度的大小;同时还得出在 不同温度下求得扩散系数 与温度的关系。文献报道的溶质在固体中的扩散系数一般为１０ － ９ ～１０ － １４ ｍ ２／ｓ ,经本实验求出的扩散系数值在此范围内。采用本方法得到的扩散系数 与温度符合 阿仑尼乌斯 方程,该模型 与传统方法 比较具有实 验参数少、规律性好及计算简单等优点。验证结果表明：采用建立模型计 算所得扩散系数与实验结 果的平均相对误差为±４ ．３ ％     

固体孔隙结构随反应进程变化的气-固反应模型

提出了一个描述固体孔隙结构参数随反应进程变化的气-固反应模型,推导出了一级不可逆气-固反应的解析解。在模型中,用实验可测的＂扩散因子＂建立起有效扩散系数与固体反应进程的关系,表示固体孔隙的变化对反应速率的影响。     

系统参数对浮环轴承转速比的动态影响

转速比即环速比和轴颈涡动比是涡轮增压器浮环轴承系统的功耗和稳定性研究的重要指标.基于经典短轴承理论,考虑浮环和轴颈的回转变位角速度,推导出内外层非线性动载油膜力的解析模型.考虑轴系的偏心质量引起的离心力,建立了涡轮增压器浮环轴承系统非线性动力学模型.仿真得到环速比和轴颈涡动比随转速的变化曲线,并分析研究了不同转速下偏心质量、润滑油粘度、浮环结构参数等对环速比和涡动比的动态影响机制,及转速比对系统参数敏感程度的变化规律.为浮环轴承的设计研发和涡轮增压器浮环轴承系统的性能评价提供了重要参考.     

养护湿度对混凝土内氯离子传输的影响

为得出早期养护湿度对混凝土内腐蚀介质传输的定量影响,以氯盐侵蚀为例,从水化度及孔隙率角度分析了混凝土养护湿度与氯离子扩散系数之间的相互关系,建立了不同养护湿度下氯离子扩散系数的计算模型.对制作的普通混凝土及掺纤维混凝土试件采用不同湿度进行养护,然后将试件在Na Cl溶液中分别浸泡60 d和180 d,测试得到的氯离子质量分数表明,早期养护湿度越大,混凝土的表观氯离子扩散系数越小.相对于正常浇水养护,饱水养护可降低氯离子扩散系数10%~20%,而不养护将使氯离子扩散系数增大14%~29%.纤维的加入能减弱不正常养护对混凝土耐久性的影响.最终利用试验数据回归得出了模型中不同材料所对应的参数,给出了不同湿度养护后混凝土的表观氯离子扩散系数计算公式.     

混凝土多孔砖砌体墙的开裂性能实用解析研究

为解决混凝土多孔砖砌体墙的裂缝问题,提出了一种基于竖向灰缝模型的求解其等效断裂韧度(线弹性断裂力学中裂缝发生失稳扩展的临界值)的实用解析方法.首先,运用修正的剪滞理论,分区引入变异层,建立了分层剪滞模型;然后,根据能量法则,推导出了求解其等效断裂韧度的解析计算模式.通过与3组11个试件的试验结果对比发现,该解析解的均方差和变异系数更小,且其等效断裂韧度是与试件尺寸无关的等效断裂参数,这为研究混凝土多孔砖砌体墙的开裂与破坏的预测预报提供了新的方法,在工程上具有较强的适用性.     

顶拉抗拔桩轴向荷载-位移曲线的解析拟合方法

针对顶拉抗拔桩试验的数据处理问题,采用荷载传递解析法和实测数据拟合,提出一种顶拉抗拔桩轴向荷载-位移曲线的解析拟合方法.该方法首先假定桩侧土符合双折线硬化模型,推导出一组顶拉抗拔桩在轴向荷载作用下荷载-位移曲线的解析解;然后通过实测数据,对桩侧土的传递函数曲线进行拟合,得到抗剪刚度系数、弹性极限位移等计算参数;最后利用...     

预估混凝土氯离子分布的新方法

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀是沿海地区钢筋混凝土结构失效的一个主要原因.目前在应用Fick定律进行氯离子扩散分析时,一般不考虑混凝土对氯离子的固化作用以及扩散系数在服役期间的变化.本文基于Fick第一、第二扩散定律,提出了一种简单而可靠的推算氯离子质量分数的方法.该方法考虑了混凝土对氯离子的线性固化,以及扩散系数在服役期间的变化.根据一个自然环境中对混凝土试件现场氯离子质量分数试验的数值分析发现,混凝土中的氯离子质量分数随服役时间的增加而增加,随扩散深度的增加而减少.氯离子扩散系数是一个随时间、扩散深度和氯离子质量分数变化的变量.     

砌体等效断裂韧度的实用解析方法研究

根据砌体准脆性材料的断裂特性,提出了一种基于竖向灰缝模型的求解砌体等效断裂韧度的实用解析方法.首先根据复合材料力学和线弹性断裂力学的基本原理,运用修正的剪滞理论,分区引入变异层,建立了分层剪滞模型;然后根据能量法则,推导出了求解无筋砌体等效断裂韧度的解析计算模式;最后针对相关试验数据,得到了对应数值解的解析解,且与相关试验对应的数值解相比,解析解的均方差和变异系数更小,由此可以看出,本文的解析方法具有很好的鲁棒性.结果还证明了无筋砌体等效断裂韧度是与试件尺寸无关的断裂参数.该方法为砌体结构开裂机理的研究和发展,砌体结构力学性能的研究提供了新的技术路径.     

巷道通风预测的非定常解析系统的开发

研究开发了一种用于地下通风巷道网络的非定常预测解析系统,解析系统包含了巷道外气候的季节变化及巷道壁的围岩与巷道内气流的热传递关系对预测解析的影响因素。采用差分法计算巷道围岩内的温度分布,在自然通风条件下,使用某隧道口的一年间季节变化的实测数据,对一地下通风巷道网络模型进行了预测解析。解析结果表明,该预测解析系统能时时刻刻同时详细地计算地下通风巷道的风量,温度,湿度等通风参数,解析得到的有关通风参数是合理的。     

混凝土氯离子扩散系数预测的两步解析法

针对现有混凝土氯离子扩散理论模型的不足,提出了混凝土氯离子扩散系数预测的两步解析 法．将混凝土看成一种是由骨料、水泥石基体和界面组成的三相复合材料,基于非均匀界面模型,估 算出水泥石基体和界面的水灰比、水化度和氯离子扩散系数,然后根据微分有效介质方法,提出了 混凝土氯离子扩散系数的简单解析解．做了一组混凝土氯离子扩散试验,通过与试验结果比较初步 证实了所提出的两步解析法的有效性．最后通过敏感性分析量化了影响混凝土氯离子扩散系数的 两个主要因素,结果表明：随着水灰比增大或骨料体积分数减小,混凝土氯离子扩散系数增大．     

Theoretical determination of thermal diffusivity of composite material

A very simple model based on the Quadrupole method was used in the theoretical analysis of thermal diffusivity of composite materials of Cu-PVC, PVC-Cu-PVC, and Cu-PVC-Cu. The use of MATLAB software with a return to real space using the Stehfest algorithm makes the time of calculation very short. The thermal responses on the rear face of each considered sample, which determine the thermal diffusivity were represented. A mathematical demonstration which confirmed the results was given. Thermal diffusivity determined from the rear face thermal responses were compared with the results of the thermal diffusivity calculated by considering the composite materials to be homogeneous, and a discussion on the two kinds of results was provided.     

Simple method of calculating the transient thermal performance of composite material and its applicable condition

Degree of mixing of composite material is defined and the condition of using the effective thermal diffusivity for calculating the transient thermal performance of composite material is studied. The analytical result shows that for a prescribed precision of temperature, there is a condition under which the transient temperature distribution in composite material can be calculated by using the effective thermal diffusivity. As illustration, for the composite material whose temperatures of both ends are constant, the condition is presented and the factors affecting the relative error of calculated temperature of composite materials by using effective thermal diffusivity are discussed.     

活性炭纤维间歇吸附系统表面扩散模型与孔扩散模型的比较

比较了活性炭纤维间歇系统当吸附等温方程为Ｌａｎｇｍｕｉｒ型时表面扩散模型与孔扩散模型，获得了两模型扩散系数可相互转换的条件，分析了用间歇吸附实验研究溶质在活性炭纤维内扩散机理的可行性，同时给出当吸附等温方程为矩型时两模型的解析解。通过实验验证了部分结论。     

Nonlinear chaotic characteristic in leaching process and prediction of leaching cycle period

A laboratory leaching experiment with samples of different grades was carried out, and an analytical method of concentration of leaching solution was put forward. For each sample, respectively, by applying phase space reconstruction for time series of monitoring data, the saturated embedding dimension and the correlation dimension were obtained, and the evolution laws between neighboring points in the reconstructed phase space were revealed. With BP neural network, a prediction model of concentration of leaching solution was set up and the maximum error of which was less than 2%. The results show that there exist chaotic characteristics in leaching system, and samples of different grades have different nonlinear dynamic features; the higher the grade of sample, the smaller the correlation dimension; furthermore, the maximum Lyapunov index, energy dissipation and chaotic extent of the leaching system increase with grade of the sample; by phase space reconstruction, the subtle change features of concentration of leaching solution can be magnified and the inherent laws can be fully demonstrated. According to the laws, a prediction model of leaching cycle period has been established to provide a theoretical foundation for solution mining.     

Multi-scale Modeling of the Ionic Diffusivity of Cement-based Materials

A new multiscale numerical approach was presented to predict the ionic diffusivity of cement based materials,which incorporated the lattice Boltzmann method,the conjugate gradient method,and the random walk method.In particular,the lattice Boltzmann method was applied to model the ionic diffusion in pore space of cement paste,while the upscaling of effective ionic diffusivity from cement paste(mortar) to concrete was processed by means of the conjugate gradient method and the random walk method.A case study was then presented,i e,the chloride diffusivity of concrete affected by sand content and gravel content.It is shown that the results of numerical prediction agree well with those of experimental measurements adopted from literatures.The multiscale numerical approach provides a prior assessment of ionic diffusivity for cement based materials from a microstructural basis.     

Lateral Dynamic Analysis and Motion Control of a Jet Trencher in Ocean Currents

论文标题：射流式挖沟机在海流环境中的横向动力学分析和运动控制

作者：李翔,王涛,赵敏,葛彤（上海交通大学）

创新点说明：

1 建立了水下挖沟机在海流条件下的横向偏移振动的动力学模型,以往研究关注点主要在于水下系统的垂向振动;

2 对建立的动力学模型进行简化,并采用解析方法得到其近似解析解。

目的：

在海流环境中,由于水面母船和脐带缆传递的外部激励影响,水下挖沟机会发生垂向振荡和横向偏移,其运动特性十分复杂。横向偏移运动对海底管线埋设作业影响巨大,挖沟机偏移预定管线路径,很有可能穿过或压到管线,对管线造成切割等损伤破坏。为了控制水下挖沟机在管线上方的悬停和定位,需要研究水下挖沟机在海流等外部激励作用下的横向偏移运动特性,进而对水下挖沟机的横向偏移进行控制,实现对海底管线的对中悬停和定位,保持作业点位置的稳定,使其不偏离海底管线路经中心线。

方法：

1 对建立的水下挖沟机在海流条件下的横向偏移振动的动力学模型进行简化,并采用解析方法——平均法,得到其近似解析解;

2 采用双回路控制器对水下挖沟机进行横向振动控制,实现对海底管线的对中定位。

结果：

1 采用解析方法得到水下挖沟机在海流条件下的横向偏移振动的近似解析解,在分析不同物理参数（不同吊缆长度、不同海流速度）对挖沟机悬吊系统横向振动的影响后,发现近似解析解与数值结果吻合较好。但解析法得到的振动幅值比数值方法略大,用解析法和数值法得到的横向位移之间的最大差值小于0.5m,所以用解析解去估计挖沟机的在海流中的振动是保守和安全的。

2 对于振幅微弱情形,双回路控制器具有和单回路控制器相似的控制效果。但是振荡剧烈、振动频率较高情形,双回路控制器的调整时间更短、振动幅值控制的更小和控制力更平滑。综上,双回路PID控制器对于在海流条件下的挖沟机的横向振动运动具有良好的控制效果。

结论：

1 建立的水下挖沟机在海流条件下的横向偏移振动的动力学模型具有非线性特性,为了在实际工程中进行快速求解和应用,可以采用简化非线性绝对值项的方法,求得模型的近似解析解。

2 在研究不同物理参数对挖沟机悬吊系统横向振动的影响,和分析不同类型阻尼振动的特征后,得到采用平均法求得的近似解析解与数值结果吻合较好,对海流环境中水下挖沟机的横向振动模拟的是适用的。

3 双回路PID控制器对于水下挖沟机的横向振动运动具有良好的控制效果,可以对类似水下作业悬吊系统的控制方法提供参考和借鉴。

关键词：水下挖沟机,动力学模型,解析解,双回路控制,海流

     

固态物料升华干燥过程传输特性的测定

本文建立固态物料升华干燥过程中干燥层传输特性的数学模型，利用由实验测得的牛肉干燥速率，计算出牛肉干燥层的有效导热系数和有效质扩散系数．把两个传输特性参数与文献值进行比较，证明传输特性模型合理，所得传输特性数据基本可靠．分析发现有效导热系数主要受真空空压力的影响；有效质扩散系数不仅受真空室压力的影响，也受物料表面温度的影响．     

一类非线性渗流数学模拟

活动边界非线性渗流是现代渗流力学的前沿研究领域之一。在中建立的低渗透介质非线性渗流数学模型为活动边界非线性模型,不能求出其严格解析解,因此分别运用平均质量守恒法、数值模拟法求得了其近似解析解、数值解、二吻合得较好;并得了低渗透介质非线性渗流活动边界的运动规律和压力分布特征。结果表明：起始比降越大,则活动边界发展的速度越小,压力传播越慢。近似解工程意义明确、分析计算简洁,变步长离散数值方法为求解活动边界非线性问题提供了好的工具。     

中心直裂纹Ⅰ型问题双参数模型的解析解

基于虚裂纹模型的概念 ,导出了无限大板中心直裂纹在远场均匀拉应力作用下双参数模型的应力函数和位移函数 ,其解由线弹性断裂力学解、Dudale的解答和加权积分法导出的虚裂纹模型解所构成 ,最后给出了虚裂纹长度与应力强度因子及张开位移的关系     

测定水溶性酚醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量方法的改进

改进了乙酰丙酮分光光度法测定水溶性酚醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量的方法。研究了方法的影响因素,确定了测定条件。本方法采用添加乙酸-乙酸铵缓冲溶液后,过滤来制备试样液。排除了树脂和样品颜色的干扰。与传统的蒸馏法相比,回收率高,操作方便。回收率可达97.7%～99.3%。而蒸馏法的回收率是91.1%。方法的相对标准偏差小于2.1%。研究发现含缓冲溶液的标准溶液和试样液,在室温下稳定。不必现配现用或储存在冰箱中。2 000倍苯酚对甲醛测定不产生干扰。与化学滴定法相比,检测限低,试剂用量少。在测定低含量的甲醛时准确度高。适合于水溶性酚醛树脂中游离甲醛含量的测定。