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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
庞照宇 幸雪松 武治强 马茂原 毛良杰
随着深层油气资源的勘探开发，多钻遇非均质性强、可钻性差等复杂难钻地层，从而导致钻头适应性差、钻井效率低下，大幅延长钻井周期和钻井成本。因此，针对非均质地层钻头适应性差等问题，该研究利用全尺寸钻头实验架，开展了多类非均质岩心全尺寸钻头破岩实验，对比分析了不同非均质性地层对PDC钻头动力学特性（动态钻压、扭矩、进尺和三向加速度）的影响。研究结果表明：PDC在穿越地层交界处时，会产生剧烈的振动；从软地层穿越到硬地层，PDC钻头的激振要比从硬地层穿越到软地层更强；两种地层性质之间的差距越大，PDC钻头穿越两种地层交界处时振动越强。研究结果可为非均质地层钻进钻头选型提供一定的理论指导。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘永旺 陶兴华 张喆 管志川 于广海 周健 王斌 马广军
为提高深井钻井速度、延长钻头寿命及提高钻头破岩效率,以释放井底应力降低岩石抗钻能力为理论基础,设计并加工了中心外凸、中心内凹两种中部切削结构的PDC钻头,并与普通PDC钻头开展破岩效果对比实验。实验结果表明,与普通钻头相比,中心内凹钻头破岩钻进速度最大增幅达到了336%,中心外凸钻头破岩钻进速度最大增幅达到了89%。实验证明了释放井底应力来降低井底岩石抗钻能力可以提高破岩效率,为高效钻头的研制提供了参考。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
岳顺禹 龙增 仇培云 钟茂华 华福才
随着中国地下空间工程建设速度加快,在施工过程中存在的独头隧道数量逐年增加。为研究地铁施工阶段形成的独头隧道中发生火灾时的烟气蔓延特性,在某地铁隧道施工区间开展全尺寸现场火灾实验,通过分析隧道整体温度分布、风速分布、烟气层高度等参数并结合现场观测,研究烟气在独头隧道内的扩散和沉降规律。结果表明:在自然通风条件下,烟气向隧道封闭端方向扩散速度慢于向连通端方向扩散速度,扩散速度差异随火源距封闭端距离增加而减少。连通端方向的顶棚烟气温度衰减速率慢于封闭端。烟气在连通端的分布基本符合指数衰减模型,而在封闭端产生明显的蓄积现象,形成一段烟气层高度低至1.5m以下的危险区间,这是烟气控制和火灾应急中的重点区域。
关键词：
火灾 全尺寸实验 烟气扩散 独头隧道
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
龙增 刘畅 杨宇轩 仇培云 陈嘉诚 钟茂华
为研究特殊结构地铁车站火灾烟气蔓延特性,在某含阶梯式站厅的岛式车站内开展不同火灾场景下的全尺寸现场实验,通过分析烟气温度、烟气层高度、烟气扩散时间等重要参数,研究站台及阶梯式站厅2种火灾规模下车站各区域内的烟气扩散情况.结果表明:受自北向南的自然风压影响,站台起火时烟气在火源南侧积聚,导致站台南侧区域温升较大,下风向的3#楼扶梯处烟气层不稳定,火灾烟气扩散至连接通道;阶梯式站厅起火时,北侧出入口Ⅰ危险性较低,烟气未扩散至连接通道和站台内.研究结论可为该结构车站的防排烟设计提供实验数据支撑.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
龙增 刘畅 杨宇轩 仇培云 陈嘉诚 钟茂华
为研究特殊结构地铁车站火灾烟气蔓延特性,在某含阶梯式站厅的岛式车站内开展不同火灾场景下的全尺寸现场实验,通过分析烟气温度、烟气层高度、烟气扩散时间等重要参数,研究站台及阶梯式站厅2种火灾规模下车站各区域内的烟气扩散情况.结果表明:受自北向南的自然风压影响,站台起火时烟气在火源南侧积聚,导致站台南侧区域温升较大,下风向的3#楼扶梯处烟气层不稳定,火灾烟气扩散至连接通道;阶梯式站厅起火时,北侧出入口Ⅰ危险性较低,烟气未扩散至连接通道和站台内.研究结论可为该结构车站的防排烟设计提供实验数据支撑.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
钟茂华 程辉航 陈俊沣 韩玉珍
全尺寸实验能够获取实体车站火灾过程中的烟气扩散特征参数，为研究烟气扩散理论和防排烟设计提供了重要的数据支撑。随着地铁车站规模扩大、结构日趋复杂、客流量激增，车站火灾的防排烟控制和大客流疏散设计难度增大，运用全尺寸实验方法支撑地铁火灾防控技术和保障地铁火灾安全具有重大理论和实践价值。该文通过总结已开展的一系列全尺寸实验经验，提出了地铁车站火灾全尺寸实验设计方法，并介绍了全尺寸火灾实验在实体地铁工程的站厅、站台、车站隧道和设备区的火灾安全优化中的应用案例。
关键词：
地铁车站 火灾 全尺寸实验 工程实践
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈俊沣 程辉航 魏旋 温亲玮 吴乐 刘畅 钟茂华
在某大断面公路隧道开展火灾全尺寸实验,评估实验中的温度测量误差.利用同一工况的多次重复实验获得了火灾场景下隧道内的温度分布,随后利用统计学方法量化评估了隧道不同区域、不同时间的纵断面温度数据的误差.结果表明:隧道火灾全尺寸实验中温度数据误差最大可达到±20℃,最大相对误差可达40%.自然风和火源功率波动是影响温度数据不确定性的2个重要因素,并直接导致了烟气前锋到达阶段和火源功率衰减阶段温度数据标准差的显著增大.火源的上下风向区域温度数据的标准差存在较大的差异.上风向烟气扩散容易受到风速波动干扰,温度数据相对误差可达到20%.研究结果可为隧道全尺寸实验数据准确度评估和误差分析提供支撑.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
刘畅 钟茂华 林鹏 龚远平 田向亮 阴彬 龙增 杨宇轩
为研究水利水电工程洞室群连接节点的火灾烟气蔓延特性,在某水电站地下洞室分岔型隧道开展全尺寸现场实验,通过分析各隧道区段温度分布、烟气层高度等参数并结合现场观测,研究烟气由分岔节点向连接隧道的扩散和沉降规律.结果表明:分岔隧道火灾危险性受坡度结构和通风条件的影响,起火位置上风向隧道烟气温度稳定衰减且分层作用明显;下风向隧道烟气与空气的掺混破坏了烟气稳定分层结构,烟气沉降加剧并形成趋于均一的竖向温度分布,上坡结构导致烟气沉降作用更为明显,2#隧道中3m高度以下的烟气温度沿纵向反而呈现升高趋势.防排烟设计中应综合考虑不同隧道区段火灾危险的差异性,在实验火灾规模下,上风向隧道烟气层高度保持在4.2m,下风向低温烟气区域面临较高危险性,烟气层高度均降低至1.5m以下;2#隧道的上坡结构进一步加剧了烟气沉降,起火2min后即降低至0.8m以下,是烟气控制和火灾应急中应考虑的重点区域.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
潘荣亮 王亚南 岳顺禹 冉辰皓 程辉航 钟茂华
中国高铁隧道具有明显的高拱顶、大断面特点,为研究上述特征作用下高铁隧道火灾烟气纵向流动与温度分布特征,该文依托渝湘高铁重庆至黔江段的白家山隧道开展了全尺寸高铁隧道火灾实验,获取了火灾烟气在纵向方向上的蔓延速度与温度分布特征。研究发现:尽管高铁隧道净高、横截面积较常规公路隧道变大,高铁隧道火源热释放速率对烟气纵向蔓延的速度仍然起到重要作用。高铁隧道内火灾烟气温度在垂直方向上呈现出经典的“top-hat”分布,并且随着烟气远离火源位置,烟气垂直方向温度的“top-hat”分布特征逐渐趋于一致。此外,该文划定了高铁隧道热烟气纵向流动的一维过渡射流区(区域Ⅱ)与一维临界射流区(区域Ⅲ)分界线,探究了现有狭长受限空间内火灾烟气纵向流动与温度分布模型在高铁隧道火灾领域的适用性并分析误差原因,调整了适用于高铁隧道射流区域Ⅲ的热烟气温升纵向衰减模型,研究成果为评估高速铁路隧道内火灾烟气纵向蔓延对人员疏散的影响提供了数据和理论支撑。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
王京 高连兴 刘志侠 杨德旭
选择辽宁省主栽的６种典型花生为研究对象，对种子尺寸和均齐性进行分析。使用统计学方法，以种子的三轴尺寸、平均径、百粒重为指标，分析种子三轴尺寸的统计分布特性、均齐性以及种子尺寸与百粒重的关系。结果表明，不同品种花生种子的三轴尺寸总体上存在显著性差异，但均服从正态分布；花生种子的三轴尺寸间存在线性相关；不同品种花生种子的均齐性存在差异；花生种子的几何平均径、算数平均径与百粒重的变化趋势相似。研究结果表明，不同品种花生种子的尺寸及均齐性存在差异。因此，应综合考虑多种因素对种子进行清选分级。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨宇轩 刘畅 仇培云 龙增 钟茂华
针对含坡度隧道火灾烟囱效应和阻塞效应对烟气扩散影响机理欠明确等问题,该文以国内某城市轨道交通线路为研究对象,开展了车辆阻塞下的全尺寸火灾实验研究.通过改变通风方式和车辆的阻塞状态,重点研究了气流速度、烟气温度竖直分布、烟气层分布和烟气蔓延时间等问题.结果表明通风方式和车辆阻塞效应均会使火灾区域的流场产生变化,进而对气流速度、烟气分布和烟气蔓延时间造成影响,此外该文建立了烟气蔓延速度模型,揭示了车辆阻塞条件下含坡度隧道的火灾烟气特性和运移扩散规律,可为地铁火灾烟气控制和人员疏散提供数据和理论支撑.
关键词：
隧道 坡度 阻塞 火灾 全尺寸实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
龚攀 司明达 尹圣铭 张茂 唐学峰
采用铜模吸铸法制备了块体Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5)非晶合金,通过室温压缩实验研究了直径和高径比两种尺寸因子对非晶合金压缩变形行为的影响。研究结果表明,非晶合金存在尺寸效应,即随着高径比和直径的增大,试样内部的应力加载方式和剪切带密度发生改变。直径和高径比较小的试样内部剪切带更加密集,可实现剪切带的稳定扩展,进而呈现更高的塑性。屈服强度受尺寸因子影响较小,几乎保持不变。该实验融合了材料制备和表征等多方面知识,有利于学生对基础知识的理解,培养科研思维、逻辑推理和多因素思考能力,有利于他们接触新材料前沿领域知识。
关键词：
非晶合金 尺寸效应 塑性 综合实验
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
胡皓玮 祁桢尧 时敬军 纪杰
木材因其优异的隔热性能、力学强度和观赏价值而被广泛应用于建材、家具和工艺品中。作为一种可燃材料，木材的燃烧过程会经历热解、点燃、炭化与开裂。目前对于木材燃烧特性的研究，样本通常选用均质的人造板材或避开缺陷的原木。但实际情况下，不同树种结构各异，制备而成的原木板表面的纹理分布不均匀，同时原木中还存在木节等结构缺陷，这些因素都可能影响原木板材的燃烧过程。该文在火焰蔓延量热仪下开展小尺寸原木板材燃烧实验，使用3种树种(辐射松、白松、杉木)的原木，比较了不同外部辐射热流下原木的燃烧特性，获得了不同树种的典型燃烧行为、热释放速率曲线和点燃特性。结果表明，不同树种、不同纹理、结构缺陷(木节)会影响原木的燃烧行为。随着外部辐射热流的增加，原木的点燃时间缩短，热释放速率峰值增加。在该文实验工况范围内，外部辐射热流15 kW/m~2时原木点燃时间的重复性差异最大约35%,高于均质人造板材，体现了原木结构非均质性对其燃烧特性的影响，但这一差异随外部辐射热流的增加而减小。对于同一树种，疏、密纹理样本的燃烧特性存在差异，辐射松疏、密纹理原木点燃时间差值最大可达500 s以上，且平行于纹理方向上的炭化速率高于垂直于纹理方向上的。杉木中含有大量木节，低外部辐射热流条件下木节的存在会导致点燃时间缩短、热释放速率峰值增加。
关键词：
木材燃烧 原木 纹理 木节 炭化
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