2000-2019年新疆水-能源-粮食系统耦合协调发展研究

水、能源和粮食是区域可持续发展的关键要素。以新疆维吾尔自治区为研究区,构建水-能源-粮食(W-E-F)系统综合评价指标体系,利用耦合协调度模型和灰色GM(1,1)模型,分析新疆2000-2019年W-E-F系统耦合协调发展水平,并对2020-2031年的耦合协调度进行预测。结果表明：2000-2019年新疆W-E-F系统的综合评价指数由0.39增大至0.61,整体上呈现上升趋势;耦合协调度从0.59增大至0.77,3个子系统之间存在着密切的联系,目前整体表现为中级协调发展水平,并预测在2025年将过渡为高级协调发展阶段。水资源子系统仍是制约W-E-F系统协调发展的关键,农业用水占比过大,导致新疆总体上结构型缺水严重。未来应积极调整用水结构,提高水资源利用效率,优化粮食消费结构,以提升系统内部的协调性。     

热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构耦合力学特性及相互作用机制

在高海拔寒区,围岩与支护结构的相互作用过程是影响水工隧洞结构稳定的重要因素。为了研究热-力作用下水工隧洞围岩-支护结构相互作用的时空演化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于现场监测资料,采用有限元仿真模拟,计算温度效应下围岩-衬砌相互作用的弹塑性解析解,分析热力作用下隧洞耦合结构温度场和应力场的时空分布特征。结果表明：洞内低温对耦合结构的温度场和应力场影响较大,应实施防寒保温措施,保证在极端天气下,结构沿径向2.7 m内温度不低于0℃;通风前期,温度应力对耦合结构的应力变化起主导作用,21 d后还要考虑衬砌支反力、围岩被动支反力以及围岩外边界约束的共同耦合作用;对流前48 d结构内侧受拉,结构洞腰内侧出现最大拉应力155 kPa, 48 d后结构压应力激增,并且48～60 d内耦合应力增长速率最快。随着温度的降低,-1.95℃为洞顶和洞底的拉应力激增点,洞腰前期拉应力急剧增大,于-3.5℃开始缓慢减小。本次研究揭示了热-力作用下围岩支护结构相互作用的动态全过程,可为寒区隧洞安全施工提供依据。     

黄河水质与沿线城市社会适应能力耦合协调分析

通过建立黄河水质与社会适应能力评价指标体系,结合主成分分析法和熵权法,定量揭示2012-2019年黄河沿线11个城市的黄河水质与社会适应能力的演变趋势,并对两者的耦合协调发展态势进行了分析。结果表明：研究区内多数城市黄河水质多年平均状况良好,仅运城市和呼和浩特市河段水质较差,以营养物和有机物污染为主;多数城市社会适应能力呈波动上升趋势,运城市则稳定在最低水平,菏泽市次之,经济支撑薄弱是两城市低社会适应水平的主因;城市黄河水质与社会适应能力两系统整体处于良好耦合、中级协调状态,黄河水质整体上具备承载沿线城市经济社会发展的潜能,但社会适应能力系统应对黄河水环境恶化所能产生的社会修复稍有欠缺;菏泽市、呼和浩特市和银川市处于初级协调状态,运城市处于勉强协调状态,两系统间存在单向乃至双向约束。     

深孔分段注浆的数值模拟研究

注浆锚索作为巷道固定在深部岩层,为张拉锚杆产生可靠的注浆工具,对提高围岩自承能力及加固效果有着不可替代的作用。针对深孔注浆工艺效果差的问题,研究了深孔分段注浆的新工艺,通过改变注浆锚索构件组成、增加特殊装置设计出一种新型分段注浆锚索,实现由深到浅分段注浆;采用CFD方法对分段注浆锚索浆液在土壤中扩散进行数值模拟,并对模拟结果进行了分析。结果表明：在注浆底部孔隙率为0.4的土壤中,扩散半径增大了0.737 m,增加了68.2%;在注浆上部孔隙率为0.8的土壤中,扩散半径增大了0.692 m,增加了35.8%。     

计及氢能多元利用特性的电氢耦合系统容量优化配置方法

氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。     

大面积超薄蒸汽腔力学特性仿真分析

随着航空航天技术的发展,太空中电子元件的散热问题越发受到重视。蒸汽腔作为一种被动式的气液两相流传热器件,适用于解决航天器散热问题。然而当散热设备尺寸不断增大,常规厘米级尺度的蒸汽腔已经不能满足某些特定场景下的需求。然而蒸汽腔散热面积的增大,会带来更多变形和损坏的问题。本文对长宽尺寸为米级的大面积超薄蒸汽腔展开研究,通过代表体元法局部建模来探究整个腔体结构变化与腔体最大应力的关系。研究表明,蒸汽腔腔体最大应力受支撑柱直径、孔隙率、腔体上下板厚和腔体内外压差4个参数的共同影响,其中最大应力随着孔隙率、支撑柱直径和腔体内外压差的增大而增大,随着板厚的增大而减小。同时,给出了4个参数与最大应力的函数关系式,根据此关系式得到的最大应力与仿真计算结果的误差在15%以内。本文从力学角度分析了影响蒸汽腔结构稳定性的因素,为大面积超薄蒸汽腔设计提供了参考数据。     

铜表面氡子体去除方法研究

由于铜本身的放射性极低,因此铜是稀有衰变实验中经常使用的材料之一.在实验探测器的组装过程中,铜暴露在含有氡气的空气中,氡的衰变子体(210Pb、210Bi和210Po)沉积在铜表面,其α、β和γ衰变导致实验本底增加.为了抑制该类放射性本底,需要对铜表面进行清洁.采用8种酸洗配方对铜表面进行处理,在酸洗前后利用α探测器测...     

非制冷红外焦平面阵列进展

非制冷红外成像技术已广泛应用于军事和民用领域,一直是人们关注的焦点之一,其核心部件是非制冷红外焦平面阵列(IRFPA:Infrared Focal Plane Array)。综述了几种具有代表性的非制冷IRFPA的探测原理、发展历史和现状。它们是:热敏电阻型、热释电型、热电堆型、二极管型、热-电容型非制冷IRFPA和应用光力学效应的非制冷IRFPA、基于法布里-珀罗微腔阵列的非制冷IRFPA。     

引水隧洞围岩不同粒径下拉伸力学及渗透试验数据分析

为研究福鼎市东南沿海河库水系贯通A2标段引水隧洞围岩拉伸力学特性,利用室内试验设备开展热力耦合下拉伸力学破坏试验及渗透测试。研究获得该隧洞围岩试样拉伸应力受温度应具有门槛值,得到该节点温度为340℃,在低于节点温度时,随每梯次温度80℃增长,峰值拉伸应力具有平均降幅16.8%,而超过该节点值后,具有平均增幅22.2%。分析得到粒径愈大,围岩体试样拉伸应力愈低,且粗粒试样变形能力弱于细粒试样,若温度荷载超过节点门槛值,则粒径对围岩试样抗拉强度影响差异愈小,但超过节点温度后,态势相反。增大静水压力,渗透率愈低,且试样粒径愈大,则渗透率受静压影响更为敏感,细粒试样渗透率最低,颗粒结构最为紧密;增大静水压力,有助于减小不同粒径试样渗透率差异。结果可为岩石拉伸力学及渗透特性试验研究提供参考。