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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨卫波 严超逸 张来军 汪峰
为了探寻实际工程中能源桩桩周土壤地下水渗流对能源桩传热性能和热-力耦合特性的影响,建立了考虑地下水渗流的能源桩热-力耦合数值模型,探讨了夏季工况下地下水渗流对能源桩热力学性质的影响。结果表明:夏季工况下能源桩在60 m/a水平渗流场作用下的换热量相对于无渗流情况可增加1.34倍,桩体温升可降低9.12%,地下水的流动降低了桩体位移、桩体轴力、侧摩阻力的变化幅度,还使得能源桩可以更快地达到稳定运行工况;在地下水渗流的影响下,渗流上游的土壤热影响范围明显缩小,但渗流下游的热影响范围显著扩大。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王皓宇 张丹 钱征宇
通过掺入石墨可以提高相变材料的导热性能,为探究预应力高强度混凝土(pre-stressed high-strength concrete,PHC)能源桩桩芯回填材料中石墨体积分数对桩换热性能的影响,开展了PHC能源桩模型试验,并建立基于试验验证的数值模型。分析了不同石墨体积分数对PHC能源桩的进出口温差、桩身温度和回填材料相变状态的影响,结果表明:PHC能源桩的进出口温差随石墨体积分数的增加而增大; PHC能源桩换热时间一致时,桩身温度随着石墨体积分数的增加而上升,而桩体沿轴向的温度增量变化并不显著,分布较为均匀;回填材料的相变速度随石墨体积分数的增加而加快。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
马文魁 杨小勇 王捷
空间堆Brayton循环动力系统具有能量密度高、寿命长、运行稳定等优点,能满足未来大功率航天器的电力需求。回热器通过回收涡轮排气废热减小堆芯吸热量,是提高闭式Brayton循环性能的关键设备。该文基于Reynolds比拟理论,建立回热器传热和压损关联的空间Brayton循环热力学模型,分析了回热度对循环性能和关键参数的影响,并优化得到了循环最佳方案。结果表明:回热器传热和压损存在内在联系,压损随回热度的增大而增大。当回热度较低时,循环电效率随回热度单调增加;当回热度增加至接近1,压损增加导致涡轮膨胀比下降。闭式Brayton循环电效率先增加后减小,存在最佳回热度95.48%和最大循环电效率30.23%。分析了温比、压比、氦氙工质组分等参数对系统最佳回热度的影响机理。以循环电效率和比功为目标,优化得到循环的理论边界,最佳电效率方案电效率为32.92%,最佳比功方案比功为65.78kJ·kg~(-1)。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
崔宏志 黎海星 包小华 亓学栋 史嘉鑫 肖雄
采用钢球封装相变材料替换混凝土中粗骨料能够增加能源桩桩体的能量密度、提高换热量,从而减小热交换所需的地下空间资源。该文通过模型试验对非饱和黏土地层中的普通混凝土和相变储能混凝土能源桩进行冷热加载,对比研究了其热响应特性和对桩周土体的影响。试验结果表明:在冷热加载的热交换过程中,相变桩体周围土体传热主要范围约为1.5倍桩径,相变桩的换热管进出口温度变化大于普通桩,说明相变桩热交换效率高于普通桩;相变桩与普通桩在制热阶段的温差小于制冷阶段的温差,说明制冷加载在相同循环工况下的换热效率大于制热加载;在制冷过程中相变材料的加入加大了桩内竖向和横截面温度分布的不均匀性,在温度荷载作用下正常固结非饱和黏土地基产生明显的固结排水,发生不可恢复的沉降变形。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
于子绚 江泽慧 王戈 张文福 陈复明
为研究竹束单板层积材在不同温湿度环境下的力学行为,利用慈竹竹束单板和酚醛树脂制备了竹束单板层积材,通过20,36和60℃下的吸湿测试,研究了该材料的吸湿特性及湿热过程中弯曲性能和压缩性能变化。结果表明:竹束单板层积材吸湿前期符合Fick扩散;室温下随着吸湿量和吸湿时间增加,弯曲性能和压缩性能衰减先快后慢,最终趋于稳定;HRH=100%时,温度越高力学性能衰减越明显,且高温高湿环境下的弯曲破坏具有明显的剪切破坏特征,表明温度和吸湿量决定了竹束单板层积材力学性能的衰减。
关键词：
重组竹 湿热老化 吸湿特性 力学性能
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王言然 孔纲强 沈扬 孙智文 王新越 肖涵宇
能量桩的换热效率及其热致应力与变形问题,是影响其在实际工程中推广应用的重要因素之一.然而,针对在相互热干扰情况下能量桩群桩的换热效率及其热力响应特性的实测数据仍相对较少.该文依托1×3能量桩排桩基础,开展3.0k W加热工况下热响应特性现场试验,实测中间桩和边桩的温度、应变与应力等变化规律,着重分析中间桩与边桩热力响应特性的异同点,并与能量桩单桩试验响应特性进行对比,分析1×3排桩中能量桩换热效率、热致位移、热致侧摩阻力以及中性点位置等热力响应特性变化规律.结果表明:该试验条件下,1×3能量桩排桩的换热效率约为93%;热致侧摩阻力的中性点出现在桩体约0.4倍桩长位置;中间桩和边桩最终分别产生0.5‰倍桩径(0.28mm)和0.3‰倍桩径(0.18mm)的桩顶位移.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王言然 孔纲强 沈扬 孙智文 王新越 肖涵宇
能量桩的换热效率及其热致应力与变形问题,是影响其在实际工程中推广应用的重要因素之一.然而,针对在相互热干扰情况下能量桩群桩的换热效率及其热力响应特性的实测数据仍相对较少.该文依托1×3能量桩排桩基础,开展3.0k W加热工况下热响应特性现场试验,实测中间桩和边桩的温度、应变与应力等变化规律,着重分析中间桩与边桩热力响应特性的异同点,并与能量桩单桩试验响应特性进行对比,分析1×3排桩中能量桩换热效率、热致位移、热致侧摩阻力以及中性点位置等热力响应特性变化规律.结果表明:该试验条件下,1×3能量桩排桩的换热效率约为93%;热致侧摩阻力的中性点出现在桩体约0.4倍桩长位置;中间桩和边桩最终分别产生0.5‰倍桩径(0.28mm)和0.3‰倍桩径(0.18mm)的桩顶位移.
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
李守义 马成成 李炎隆 宋志强
【目的】研究混凝土面板开裂情况下堆石坝在应力场与渗流场耦合作用下的工作性态,为混凝土面板堆石坝的设计与施工提供参考。【方法】以多孔岩土介质渗透系数与体积应变之间的数学表达式为基础,研究建立了混凝土面板堆石坝应力场与渗流场耦合分析的数学模型,并基于等宽缝隙稳定流的运动规律,推导建立了混凝土面板裂缝的等效渗透系数计算模型。【结果】当混凝土面板发生开裂时,对于堆石体而言,应力场与渗流场的耦合效应是客观存在的。与不考虑耦合效应相比,考虑耦合效应时坝体的垂直位移最大值出现的位置相对偏向坝体下部,且数值增大了5.5%;坝体的水平位移最大值增大了8.9%,其分布规律也发生了较明显的变化;坝体内渗流自由面明显...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张友佳 蒋顺利 周慧辉 袁德文 吴张华 徐建军 闫晓 苏东川 田文喜
高可靠性与高能量密度的动力推进电源是空间与海洋探索载体的核心关键部件。该文针对高温热管耦合动态热电转换装置开展了高温钠热管集成热声发电机运行特性的试验研究，实现了热电能量的传递与转换，掌握了高温热管与热声发电机耦合启动的关键技术，在稳态运行工况下获得了不同输入功率的热管-热声发电机系统耦合运行特性。随着输入功率的提升，热声发电机的输出电参数变大，热电转化效率从16.60%提升至19.00%。在长期运行测试中，在输入功率为1 900 W条件下，输出功率约360 W,热电转换效率约19.00%,热管与热声发电机耦合系统性能稳定。在极限运行测试中，输入功率为2 300 W时，输出功率为463 W,热电转换效率为20.13%。该研究验证了热管反应堆与热声发电机耦合集成能量转换原理的可行性，可为后续开展基于热管堆的空间和海洋载体核动力原型设计提供试验数据支撑。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高志卫 袁宇 白章 胡文鑫
抛物槽式太阳能聚光集热作为重要的绿色节能技术，已广泛应用于热力发电和工业生产等领域，能够有效降低化石燃料消耗和CO2排放。然而复杂的光热耦合运行特性直接影响太阳能集热器的能量传递过程，对此，建立了基于导热油传热工质的抛物槽式太阳能聚光集热数值分析模型，以研究太阳能辐照强度和集热器倾角跟踪调节等多因素对集热利用效率和光热耦合特性的影响，分析得到集热管内工质流场和温度场的分布特性，将为优化抛物槽式太阳能集热器运行调控和开展太阳能热利用等相关理论教学及实践创新提供指导。
[期刊] 管理现代化
[作者]
马丁 崔晓亚
基于30个省的数据,采用耦合模型分析了新能源产业集聚与区域知识承载力的耦合关系。结果显示,区域知识承载力与新能源产业集聚具有耦合性。中国地区耦合协调发展水平差异较大,除广东省外其余省份均处于中低水平耦合状态。
关键词：
新能源产业集聚 区域知识承载力 耦合
[期刊] 管理现代化
[作者]
马丁 崔晓亚
基于30个省的数据,采用耦合模型分析了新能源产业集聚与区域知识承载力的耦合关系。结果显示,区域知识承载力与新能源产业集聚具有耦合性。中国地区耦合协调发展水平差异较大,除广东省外其余省份均处于中低水平耦合状态。
关键词：
新能源产业集聚 区域知识承载力 耦合
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
胡嘉英 邹光华 徐祚卉 陈学习 杨涛 师皓宇 周爱桃
富含瓦斯的煤系断层/裂缝等地质构造界面结构在自然界煤岩体中广泛存在，含瓦斯煤岩构造界面剪切渗流耦合作用机制与煤系构造区域瓦斯动力灾害密切相关。基于此，该文介绍了含瓦斯煤岩构造界面剪切渗流耦合系统试验方法，重点分析了煤岩试样滑动界面的剪切力学特征，以及界面物理结构特征演化和高度表征方法。结果表明：煤岩界面剪切力学响应由煤层构造界面凸体承担，界面凸体强度越高峰值剪切强度越大，同时黏滑应力降增大但相应黏滑事件频率降低；其他条件一定时，增大法向应力使得煤岩构造界面剪切强度增大，能够积累更多的应变能，在剪切过程内黏滑次数更少，但是在达到阈值破裂失稳时会产生更大的应力降，释放更多能量。该研究成果可对探究含瓦斯煤岩界面剪切力学特性以及阐明含瓦斯煤岩构造界面动力失稳诱发灾害提供理论指导；同时该文将科研成果反哺教学，基于“试验系统—试验方法—结果分析—物理表征”相结合的方法，把科研理论和现场技术难题相结合，为产学研融合以及科研-教学协同提升提供相应的探索。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
曹妙聪 谷中元 钱正昆
富水条件下，地下采矿工程的稳定性必须要考虑渗流作用的影响。以某矿山为研究对象，采用有限元连续介质分析法，模拟渗流场-应力场耦合作用下采区围岩的动态损伤规律。结果表明，随开采步距的增加，渗流场向掘进面方向发展，采场顶板的水压力和沉降量均增大，在开采步距84 m之前，增长较为缓慢，之后增长迅速。通过等效数值模型计算，确定最终的合理充填步距，设计合理的充填方案为：开采步距为84 m时充填步距为72 m，至开采步距为144 m时充填步距为48 m，至开采步距为180 m时，充填步距为36 m。
关键词：
地下采矿 耦合分析 采场稳定 合理步距
[期刊] 生态经济
[作者]
黄俊鑫 焦方太
以高质量经济发展为视角分析了能源消耗和碳排放的相互作用机制,在此基础上构建了耦合度计算模型,将能源消耗解构为煤炭、石油、天然气、电力等四大子系统,分别与碳排放进行耦合度实证计算分析,并对经济高质量发展、能源消耗与碳排放进行实证检验。结论为:能源消耗与碳排放高耦合度产生、持续已久,并将在短期内仍将继续维持在高位;非清洁能源在产生碳排放层面的综合贡献度约为清洁能源的2倍,在经济高质量发展下电力、天然气作为清洁能源的消耗量占比升高,而煤炭、石油作为非清洁能源其消耗量相应降低,这有助于显著减少碳排放;经济高质量发展能够对"能源消耗—碳排放"耦合度产生调节作用,而后者耦合度反过来可用于反映经济发展质量水平。
关键词：
经济高质量发展 能源消耗 碳排放 耦合性
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