- 朱凯;杨亚鹏;孙峰;王强;孔杰;王小飞;
为了研究纯电动和燃油公交车火灾发展特性的异同，采用FDS数值模拟方法，考虑动力电池发生热失控喷射释放可燃气体并燃烧形成喷射火，对比电池包和燃油两类典型点火源下，公交车整车燃烧的热烟释放与火灾发展特性。结果表明：对于10.5 m长的纯电动和燃油公交车火灾，火灾增长速率均位于超快速火和快速火之间，在前500 s燃油公交车的热释放速率(Heat Release Rate, HRR)大于电动公交车，然而电动公交车HRR在500 s后大于燃油车；纯电动和燃油公交车峰值热释放速率(Peak Heat Release Rate, PHRR)分别为25.4 MW和24.2 MW,总热释放量(Total Heat Release, THR)分别为20.2 GJ和17.5 GJ,电动公交车相比燃油车具有更高的PHRR和THR,但PHRR达峰时间滞后144 s;在点火源距离后门较近和火灾前期100 s门窗均处于关闭状态最不利情况下，相比燃油公交车，电动车上部内饰的引燃时间提前、下部有所延迟，后天窗附近窗户破窗时间提前；在公交车火灾发展中，电动车窗户等开口部位处溢流火的高度大于燃油车，1 min内是人员逃生关键时间，且车厢内中后部温度均高于前部。
2024年08期 v.24;No.152 2904-2910页 [查看摘要][在线阅读][下载 2073K] [下载次数：484 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 徐志胜;刘祎;刘邱林;陈玉远;陈俊伟;谢宝超;
为研究隧道火灾单侧集中排烟模式的烟气流动特性，采用缩尺寸模型试验研究了隧道温度分布和烟气蔓延距离。定量分析不同火源热释放速率及排烟量作用下单侧集中排烟模式隧道纵向温度的变化规律，并通过温度场判断不同火灾工况下的烟气蔓延距离，探究火源热释放速率、排烟量与烟气蔓延距离的数学模型。结果表明：在隧道单侧集中排烟模式下，温度场呈非对称分布，排烟风机侧烟气蔓延距离大于封闭侧；火源上、下游的烟气蔓延距离随火源热释放速率的增大而增大，随排烟量的增大而减小；通过理论分析，得到单侧集中排烟模式下火源上、下游烟气蔓延距离的预测模型。
2024年08期 v.24;No.152 2911-2919页 [查看摘要][在线阅读][下载 3025K] [下载次数：474 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 贺锋;梁一鸣;李季;高超;慕孟;白家琦;祁少博;
负泊松比结构由于优异的力学特性，逐渐被广泛应用于抗爆炸、抗侵彻等领域。提出了一种基于负泊松比结构的复合结构，从抗侵彻、抗爆炸两个角度设计了三个主要功能层，运用有限元仿真方法探究了异型陶瓷负泊松比复合结构在爆炸环境和弹丸侵彻下的响应特征，分析了防护机理并设计了参数优化方案，研究了陶瓷层最低厚度、负泊松比结构纵向蜂窝数、内凹六边形凹角、钢板厚度、聚脲层厚度等参数对结构抗爆抗弹性能的影响。通过能量吸收率(Specific Energy Absorption, SEA)、侵彻深度、中心点位移等指标评估不同参数组对应复合结构的防护能力。结果表明，陶瓷层最低厚度是影响结构抗侵彻能力的最大因素，聚脲层厚度和负泊松比结构纵向蜂窝数是影响结构抗爆能力的较大因素。在降低面密度的同时调整各参数，获得了最优抗爆抗侵彻的复合结构设计方案，实现了低面密度与高强防护的结合。研究提供了工程防护增强设计的新思路，助力推进了防护工程轻质化、模块化发展。
2024年08期 v.24;No.152 2919-2928页 [查看摘要][在线阅读][下载 3204K] [下载次数：399 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 鲁寨军;冯书颖;孙永龙;刘杰夫;
十字开槽正拱形爆破片具有响应快、无碎片飞溅等优点，在使用过程中操作比(工作压力与爆破压力的比值)对爆破性能的影响值得研究。对十字开槽正拱形爆破片进行动态爆破试验，并建立有限元仿真模型，通过动态爆破试验结果验证有限元模型的可靠性；对不同操作比下的爆破片爆破性能进行研究，总结爆破压力变化规律，发现随着操作比的增大，爆破压力出现了减小，在部分情况下，与无操作比影响时的相对偏差大于10%,爆破压力的相对偏差随操作比的增加先增大后减小，转折点出现在操作比为30%～70%的范围内，且转折点对应的操作比随拱高的增加逐渐增大，爆破片的拱高增大，爆破压力的相对偏差整体变小，主要原因与残余应力和塑性形变有关。
2024年08期 v.24;No.152 2929-2939页 [查看摘要][在线阅读][下载 3238K] [下载次数：254 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 贾进章;肖聆伊;王枫潇;
为了探寻高效的抑爆剂，有效降低甲烷爆炸事故发生率，最大限度地降低事故损失，利用自主搭建的爆炸管网测试系统进行了膨润土粉体抑爆试验。将爆炸超压峰值、爆炸威力指数和爆炸火焰首次到达管网两出口的时刻作为表征抑制剂抑爆性能的参数，探究了不同粒径膨润土粉体对管网甲烷爆炸的抑制性能，利用热解特性分析和分子动力学仿真探究了膨润土粉体的物理和化学抑爆机理。结果表明，粒径为>27～33μm的膨润土粉体对于管网甲烷爆炸的抑制性能最佳。膨润土粉体的物理抑爆机理为通过热解吸收反应热来实现抑爆目的；其化学抑爆机理为膨润土分子能够有效消耗反应体系中的自由电子和活性自由基，减缓甲烷链式反应速率。研究结论可为提高甲烷运输的安全性、有效降低灾害风险提供理论参考。
2024年08期 v.24;No.152 2940-2948页 [查看摘要][在线阅读][下载 3307K] [下载次数：158 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 罗振敏;罗传旭;刘利涛;张帆;
为探究多元气体对瓦斯爆炸的影响及机理，利用20 L爆炸球研究了多元混合气体[V(C_2H_6)∶V(C_2H_4)∶V(CO)∶V(H_2)=5∶5∶1∶1]分别对体积分数为7%、9.5%和11%甲烷的爆炸特性的影响规律，进一步利用CHEMKIN软件分析了不同工况下爆炸反应中关键自由基和基元反应的演化过程。结果表明，在体积分数7%甲烷中加入多元混合气体后，最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率增大，最大压力出现时间延后，在体积分数9.5%和11%甲烷中掺混多元混合气体后则出现相反的效果。对于体积分数7%甲烷，多元混合气体的掺混会使H·和·OH摩尔分数峰值上升，且达到峰值时间提前；对于体积分数9.5%和11%的甲烷，多元混合气体的掺混使H·摩尔分数峰值增大，O·和·OH摩尔分数峰值减小。最大爆炸压力与H·、O·和·OH摩尔分数峰值存在线性关系。最大爆炸压力与H·摩尔分数峰值呈分段线性关系，分割点出现在当量比为1和1.37处。总体来说，最大爆炸压力与摩尔分数峰值相关性随当量比增大而减小。R38(H+O_2?O+OH)是主要的耗氧反应，也是控制甲烷消耗速率和爆炸反应能量释放的主要基元反应之一。因此，当O_2较少时，R38反应受限，宏观上表现为高当量比时爆炸效应较弱。
2024年08期 v.24;No.152 2949-2960页 [查看摘要][在线阅读][下载 4470K] [下载次数：524 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 孙闯;王宇;郭良银;付常鹏;孙菡誉;
为探究渗流作用下深部高温巷道围岩温度场分布规律，以新城金矿为工程背景，运用Fluent软件模拟不同渗流因素下围岩温度场分布规律。结果显示：深部巷道围岩在渗流作用下温度场分布特征发生改变，等温线沿渗流方向分布；随着围岩孔隙率增大，温度场受扰动范围及调热圈半径不断增大，围岩径向温度和壁面温度随之降低；渗流水速度对围岩温度场分布特征影响较大，当渗流水速度≥2×10~(-8) m/s时，等温线沿渗流方向分布，渗流水速度<2×10~(-8) m/s时，等温线呈对称分布；随着渗流水速度增加，围岩温度场受扰动范围、调热圈半径、壁面温度升高，围岩径向温度随之降低；水流温度对围岩温度场分布特征、调热圈半径、温度场受扰动范围影响较小，围岩径向温度、壁面温度随水温升高而升高。
2024年08期 v.24;No.152 2961-2970页 [查看摘要][在线阅读][下载 3126K] [下载次数：413 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 张春华;李崎纶;
孔隙是煤层瓦斯赋存和运移的重要影响因素，但目前煤与瓦斯突出相似试验材料较少考虑孔隙率相似性。优选樟脑颗粒作为煤体孔隙率调控材料，考虑不同樟脑颗粒级配、质量分数、成型压力及水泥质量分数因素影响，基于正交设计制备16个相似材料试件，通过测试各试件的孔隙率、坚固性系数、瓦斯放散初速度和渗透率参数，建立诸影响因素与试件参数间的量化关系式，进而获得了林盛煤矿突出煤层煤样相似材料的配比，并进行了验证。结果显示：樟脑颗粒比干冰颗粒更适合作为孔隙率调控材料，樟脑颗粒质量分数对材料孔隙率影响较大，级配影响较小；通过樟脑颗粒孔隙率调控所制备的试件与原煤样坚固性系数、放散初速度和渗透率均具有良好的相似性。
2024年08期 v.24;No.152 2970-2980页 [查看摘要][在线阅读][下载 1553K] [下载次数：558 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 李俊平;王瑞瑶;刘先珊;王海泉;王友元;雷高;张文锋;崔晓林;
在阶段矿房二步骤开采时，为了减小上盘岩移量，常采纳采场中部切槽并向上盘、下盘两侧回采，从而缩短采场暴露时间，以便减小上盘岩移量。当地压达到流变发生的条件后，缩短采场暴露时间并不能有效控制上盘巷道发生岩移破坏。为此，利用三维连续体快速拉格朗日分析数值模拟采场上盘地压，并根据流变理论分析，采纳低松弛预应力大直径钢绞线锚索支护上盘顶板以便减小上盘地压，从而克服发生流变变形的应力条件。结果表明：在上盘岩体上施加支护抗力可减小或消除高地压导致的流变变形；采纳7排7.0 m长的锚索、每排6根支护上盘顶板后大幅度减小了上盘岩移量，但采场第2分层上排锚索及一步骤采场第3分层局部锚索的锚固力超过设计值；采纳8排7.0 m长的锚索、一步骤采场每排7根、二步骤采场每排6根支护上盘顶板后，即使回采底柱，锚索锚固力也不会达到设计值。监测表明，大直径钢绞线锚索支护后上盘岩移量减小到一般不超过6 mm。
2024年08期 v.24;No.152 2981-2986页 [查看摘要][在线阅读][下载 3452K] [下载次数：215 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 曹兰柱;胡亚涛;姜聚宇;蔡明祥;李磊;
合理地设计端帮充填开采下支撑煤柱参数是端帮开采工艺推广应用的前提。对端帮充填开采前后煤柱受力变化进行了分析，阐明了充填体提高煤柱强度的机理。根据有效区域理论计算了煤柱上方载荷，推导了基于土压力公式的煤柱侧向约束力，结合CIMFR煤柱强度经验公式和Mohr-Coulomb强度准则获得了充填条件下煤柱强度，提出了兼顾煤柱安全系数的非均布载荷下端帮充填开采支撑煤柱参数设计方法。基于端帮充填开采支撑煤柱参数计算方法，考虑端帮充填开采三角载荷作用，提出了对采硐分段充填的方法，并且给出了不同条块充填高度的计算方法。考虑充填环节与端帮采煤时间的协调性，在一步式开采不合理的情况下，设计了两步式充填开采顺序、三步式充填开采顺序。以某露天矿为工程背景，设计了端帮充填开采支撑煤柱参数，较非充填开采单个煤柱宽度减小3.5 m,资源回收率由33.7%提升至68.4%,在分段充填条件下，单个采硐充填材料用量减少2 053.6 m~3。提出了端帮充填开采条件下支撑煤柱设计方法，对推动露天煤矿端帮充填开采具有科学意义。
2024年08期 v.24;No.152 2987-2993页 [查看摘要][在线阅读][下载 1776K] [下载次数：312 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 王孝东;杨懿杰;吕玉琪;刘唱;陈炫中;谢博;杜青文;
露天矿坑涌水量变化影响着边坡的稳定性、工程进度和设备使用寿命，在矿山汛期，涌水量的突增给矿山带来巨大的安全隐患。为了做好涌水量突增安全防范，对于汛期涌水量的精准预测成为矿山安全生产的一大难题。针对这一问题，提出了一种基于改进蜣螂优化算法(Sparrow Initialization Dung Beetle Optimizer, SIDBO)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)-双向长短周期神经网络(Bi-directional Long Short-Term Memory, BiLSTM)时序模型预测露天矿坑涌水量的方法。对于难以确定VMD参数的问题，利用改进蜣螂优化算法寻找最优VMD核心参数组合。SIDBO算法首先基于t分布的差分策略优化勘探阶段，使用最优解和第二解中位搜寻策略增强全局最优解搜索能力，最后采用麻雀优化算法优化开发阶段。结果表明，与VMD-SIDBO-LSTM等模型相比较，SIDBO-VMD-SIDBO-BiLSTM模型预测精度更高，均方根误差(R_(MSE))、平均绝对误差(M_(AE))、平均绝对百分比误差(M_(APE))、R~2分别为5.96、4.96、0.41%、0.98,并将该模型与传统地质方法——水均衡法在实际工程实例中进行对比，该时序模型相对于水均衡法对于矿坑汛期涌水量预测精度提升了3.8%,为露天矿汛期涌水量预测提供了新的技术方法与思路。
2024年08期 v.24;No.152 2994-3004页 [查看摘要][在线阅读][下载 3342K] [下载次数：483 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 齐金平;冯洪;刘晓宇;薛康;何鹏;贺元玉;
由于动车组车轮受加工装配及工况载荷等不确定因素的影响，车轮退化过程复杂，存在显著的个体差异及多个性能退化特征量，且多个退化特征量间相互耦合，仅考虑单个性能特征量难以全面反映其退化过程。因此，以轮缘和轮径作为车轮退化特征量，通过随机化尺度参数表征车轮个体差异，采用Gamma过程和Copula函数建立二元相关退化模型，并根据赤池信息准则(Akaike Information Criterion, AIC)筛选Copula函数，得到可靠度解析式。基于某型动车组车轮实测磨耗数据，对车轮进行可靠性分析，同时通过车辆动力学模型进行仿真验证。结果显示：考虑二元相关时的可靠性结果比仅考虑一元退化更贴近车辆实际运行情况；根据动力学仿真结果体现了考虑个体差异的必要性，表明所提模型能够更准确地表征车轮退化过程，可为可靠性分析以及维修决策优化提供理论支撑。
2024年08期 v.24;No.152 3005-3014页 [查看摘要][在线阅读][下载 2474K] [下载次数：231 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 戢晓峰;薛唯;卢梦媛;覃文文;李太峰;
为识别山区双车道公路货车移动遮断下的小客车险态跟驰行为，基于无人机拍摄和视频轨迹提取技术提取车辆轨迹，利用人工少数类过采样法(Synthetic Minority Oversampling Technique, SMOTE)对不平衡轨迹数据过采样，并对驾驶行为聚类分析，将跟驰行为标定为危险和安全两种类别；依据紧迫跟驰、偏移过大和车速变化大三种险态跟驰行为诱因，确定险态跟驰行为风险测度(Measure of Driving Risk, MOR),包括碰撞时间倒数、相对横向偏移量和速度变异系数，并将MOR和聚类标定标签作为识别模型输入变量；通过轻量梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine, LGBM)建立险态跟驰行为识别模型，再通过支持向量机(Support Vector Machines, SVM)、随机森林(Random Forest, RF)和自适应增强(Adaptive Boosting, AdaBoost)算法验证模型的有效性。以云南省某山区双车道公路为例进行试验，共提取543对小客车跟驰货车轨迹数据，数据预处理后筛选出467对有效跟驰数据；经过采样处理和聚类标定，结果表明：小客车跟驰货车时，超三成小客车处于险态跟驰状态；险态跟驰行为直道和弯道识别模型的精确率分别达95.49%和95.48%,其中LGBM表现最稳定，而RF和AdaBoost的稳定性较差且精确率不高。基于LGBM的险态跟驰行为识别模型具有较高的准确率和稳定性，在车路协同和自动驾驶等领域有应用前景。
2024年08期 v.24;No.152 3015-3027页 [查看摘要][在线阅读][下载 3243K] [下载次数：345 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 卢飞;宋佳佳;
为实现对擦机尾事件的预测，研究提出一种以非超限飞行数据为基础，运用随机森林算法建立擦机尾事件的预测模型。首先，以B737-800机型的数据为基础，根据对着陆运行过程及擦机尾形成机理的分析得出影响着陆擦机尾事件的特征参数。其次，利用袋外数据计算不同特征的重要性分数，并以此为基础提取适用于随机森林预测的最优特征组合。最后，运用随机森林算法建立着陆擦机尾事件预测模型并与支持向量回归和长短期记忆网络模型进行对比。运用随机森林所建立的航空器擦机尾预测方法可以有效利用大量存在潜在价值的数据，实现对擦机尾风险告警的关口前移的目的。结果显示：在着陆前7 s预测的情况下，所建模型测试集的决定系数在0.85以上，且在改变数据规模的情况下仍能保持预测精确率，与支持向量回归和长短期记忆网络相比，随机森林模型具有较好的拟合度和更高的预测精度，可为飞行员提供足够的反应时间来采取必要的措施，进而避免擦机尾事件的发生。
2024年08期 v.24;No.152 3028-3035页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K] [下载次数：1147 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 申皓;张锦;陈朗;李国旗;
合理评估工程物流网络抗毁性有助于保障工程物资及时准确供应，为制定物资运输计划与交通中断疏通应急预案提供科学支撑。针对复杂环境下工程物流网络运输通道承载能力不足且风险多样的特征，在考虑路段状态的基础上提出了拥堵效应分配策略，选择与复杂环境下工程物流网络中断成因相对应的三种攻击方式进行级联失效模拟。构建了反映路段抗毁能力、网络结构完整性及网络服务能力的评价指标，评估了复杂环境下工程物流网络和路段的抗毁性。最后，以复杂环境下某交通基础设施建设工程物流网络为例，验证了模型的有效性和合理性。结果表明：当路段容差参数β和失效阈值参数λ取值为0.5时，工程物流网络抗毁能力提升最为经济合理；工程物流网络中的路段在面临不同规模级联失效时存活率排序稳定，需要对存活率较低的路段制定针对性保通策略；工程物流网络抵抗介数降序蓄意攻击的能力较弱，面对风险降序蓄意攻击时抗毁性较强；相较于传统负载重分配策略，所提出的拥堵效应分配策略可以使工程物流网络抗毁性提升约38%。
2024年08期 v.24;No.152 3036-3045页 [查看摘要][在线阅读][下载 2779K] [下载次数：490 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 白万民;孙俪珉;张凌博;刘京红;赵川;
盘扣式模板支架是一种由国家大力推崇的新型模板支架。盘扣节点的转动刚度对于盘扣式钢管脚手架的稳定承载力起着重要作用。但现有研究均未考虑盘扣节点顺/逆时针转动刚度差异对模板支架承载力的影响。为验证数值模拟所得盘扣节点力矩-转角曲线的准确性，通过对盘扣式支撑脚手架水平杆与立杆连接处节点进行试验研究，考虑顺、逆时针加载两种方案，依据试验结果得出两种方案下的支撑脚手架半刚性节点的M-θ曲线，基于有限元方法对盘扣节点的转动刚度性能进行了数值研究。结果表明：逆时针转动的承载能力和转动刚度均大于顺时针转动的情况，考虑顺/逆时针转动刚度差异的完整力矩-转角曲线更适用于盘扣式钢管脚手架稳定承载力计算；试验验证了有限元法在模拟盘扣节点加载过程中的适用性，证明了有限元方法在研究盘扣节点力学性能方面的适用性和有效性。
2024年08期 v.24;No.152 3046-3052页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K] [下载次数：177 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 胡瑾秋;张来斌;李瑜环;李馨怡;
在数据驱动的复杂油气生产系统中，存在故障数据干扰攻击识别的问题，忽视系统内部可能存在的故障数据对攻击检测的影响，则难以及时防御攻击或解决故障。因此，为了提高复杂油气生产系统中信息物理攻击检测的准确性，提出了一种基于支持向量机的无向图联合检测方法。首先，对复杂油气生产系统中的关键传感器拓扑化形成无向图，建立传感器之间的连接关系并捕捉数据交互。然后，利用支持向量机检测传感器系统异常原因，并选择接收站低压泵及接收站储罐系统作为示例验证，前者的准确率、精确度、召回率和F1分数均高于99%,后者F1分数高于99%,其余均高于97%。与传统方法K均值聚类相比，本方法具有更高的准确性、鲁棒性和完整性，有助于防范攻击和生产事故，保障油气生产系统的安全。
2024年08期 v.24;No.152 3053-3062页 [查看摘要][在线阅读][下载 1774K] [下载次数：595 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 吴瑕;谭旻倩;张沁蕊;贾文龙;
天然气管道掺氢输送是实现大规模输氢的有效方式，然而管道钢本体及焊缝在渗氢后会因氢脆而裂纹扩展加剧。综述了不同氢分压、加载频率、残余应力等条件下，管道本体与焊缝渗氢后的裂纹扩展试验研究进展，总结了渗氢钢材的裂纹扩展机制，分析了钢材裂纹扩展的理论和唯象模型，介绍了分子动力学模拟、有限元方法等数值模拟技术在掺氢钢材裂纹扩展研究领域的应用。对照天然气管道掺氢输送后本体及焊缝的安全性管理需求，分析了试验、理论及数值模拟三方面研究在预测和防止管道裂纹扩展方面存在的不足，阐明了下一步研究的机遇与挑战，提出了试验、理论及模拟三方面的协同研究方法，为维护掺氢天然气管道运行全生命周期的安全提供了借鉴。
2024年08期 v.24;No.152 3063-3073页 [查看摘要][在线阅读][下载 1771K] [下载次数：1228 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 腰世哲;牛雅娜;丁世浩;王亚;任宗孝;靳文博;
天然气管道球阀在长期使用中易出现冲蚀现象，准确预测球阀的冲蚀深度对于管道的安全运行具有重要的实际意义。针对传统Elman神经网络(Elman Neural Network, ENN)模型的不足，提出了一种基于引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm, GSA)的优化Elman神经网络模型并预测了不同影响因素下球阀的冲蚀深度，探讨了种群规模和隐含层节点个数对优化模型预测精度的影响。结果表明：传统模型预测所得的平均相对误差和均方误差分别为14.382%和0.042 5,优化模型预测所得的平均相对误差和均方误差分别为3.850%和0.003 9,因此，优化模型的预测精度大幅度高于传统模型；随着隐含层节点个数的增加，优化模型的预测精度先升高后降低；种群规模越大并不意味着优化模型的预测精度越高，合理的种群规模可使优化模型达到较好的预测精度；当种群规模和隐含层节点个数不同时，优化模型的预测精度始终高于传统模型，因此所提优化模型具有可靠性，可用于天然气管道球阀冲蚀深度的预测。
2024年08期 v.24;No.152 3074-3081页 [查看摘要][在线阅读][下载 1272K] [下载次数：183 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 郭颖赫;李冬辉;孙志钜;柳静献;邱乾胜;
随着环保标准的不断提高，国家对工业烟气中微细颗粒物的排放提出了更高的要求。目前，工业除尘滤料中基于聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)膜的覆膜针刺毡滤料对微细颗粒物有较高的过滤效率。然而，PTFE膜在长期使用过程中有脱落的风险，进而影响除尘器的除尘效果。因此，PTFE膜与针刺毡滤料基底间的覆膜牢度至关重要。研究选取市场上常用的5种PTFE覆膜滤料，对其覆膜牢度进行系统评估，并分析覆膜牢度的影响因素。结果显示：同样以PTFE为基底的覆膜滤料的覆膜牢度最大，其值大于0.074 MPa;以芳纶、聚酰亚胺(Polyimide, P84)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)针刺毡滤料为基底的覆膜滤料覆膜牢度为0.027～0.029 MPa。经分析，覆膜的处理温度对覆膜牢度有较大影响，而实际处理温度需根据针刺毡基底的材质选择；针刺毡基底表面的纤维面积占比也是影响覆膜牢度的因素之一。此外，研究对膜脱落后滤料的过滤性能变化进行评估发现，膜脱落对滤料过滤性能有较大影响，其中P84覆膜滤料的膜脱落后过滤性能变化幅度最大，对PM_(2.5)的过滤效率由95.25%降低至78.66%。研究成果对覆膜滤料的选择以及增强覆膜滤料的覆膜牢度具有指导作用。
2024年08期 v.24;No.152 3081-3088页 [查看摘要][在线阅读][下载 3053K] [下载次数：219 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 贾宝山;陈鑫;吴钧;贾牛骏;
为了解决传统旋风除尘器对颗粒捕集效率差、袋式除尘器使用寿命短等问题，将传统旋风除尘与滤布除尘有效结合，形成一种优势互补的一体式旋风滤布除尘装置。采用数值模拟和试验相结合的方法，探究在不同出口压力的条件下，旋风滤布除尘器的除尘效率及压力损失情况。利用Fluent软件对旋风滤布除尘器的除尘性能进行模拟，模拟采用雷诺应力模型(Reynolds Stress Model, RSM)和多相流模型(Discrete Phase Model, DPM)。通过搭建试验平台，测试除尘装置的除尘性能，验证数值模拟的可靠性与正确性。结果表明：旋风滤布除尘器的除尘效率相对于旋风除尘有明显的提高，旋风滤布除尘器的除尘效率与出口负压呈正相关，旋风滤布除尘总效率随出口负压的增加而逐渐增加，且旋风滤布除尘器除尘效率的最小值都高于旋风除尘部分除尘效率的最大值；旋风滤布除尘器的压力损失随出口负压的增加而线性增大，压力损失增大使得除尘器损耗的功率也增多，且压力损失的上升速度快于除尘效率的提升速度；在旋风滤布除尘器中，负压增大后，旋风除尘捕获大粒径颗粒，逃逸到滤布部分的颗粒粒径都较小，降低了滤布被大颗粒划破的风险，提高了滤袋的使用寿命。
2024年08期 v.24;No.152 3089-3096页 [查看摘要][在线阅读][下载 2010K] [下载次数：921 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 胡泊;邹博文;刘建国;杨鑫;刘云岗;张超;
为解决碎软煤层干式钻进施工过程中粉尘污染严重的问题，采用多级湿式除尘技术，并基于气水射流泵喷雾除尘原理，研发了一种新型煤层钻孔孔口除尘装置。通过数值模拟对除尘装置的结构参数进行了优化，并在中煤平朔小回沟煤矿开展了现场试验。结果表明，煤层钻孔孔口除尘装置二级除尘单元的最优喉嘴距为180 mm。煤层钻孔孔口除尘装置一级除尘单元的喷嘴角度选择95°最为合适，可实现集尘罩内全空间覆盖。供气压力0.6 MPa、供水压力0.3 MPa为二级除尘单元的最佳工作参数，该气水压配比下钻孔下风侧15 m内除尘效率可达到87.5%。在煤层钻孔孔口除尘装置采用二级湿式除尘并连接瓦斯抽采系统时，钻孔下风侧15 m内除尘效率达到了90.1%,此除尘模式可有效改善钻孔施工作业环境。
2024年08期 v.24;No.152 3097-3105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1873K] [下载次数：146 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 游波;龚哲;曾磊;汪欣怡;杨芯宇;
为寻找对煤尘抑制具有良好效果的表面活性剂，以Wiser煤化学结构模型为附着基底，利用Materials Studio分子模拟软件建立水-表面活性剂-煤吸附体系，以研究有机硅表面活性剂在煤表面的润湿机制。分别以阴离子型碳氢表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate, SDBS)、非离子型碳氢表面活性剂烷基糖苷(Alkyl Polyglucoside, APG-0810)、MD′M型聚醚改性三硅氧烷表面活性剂、Si—C侧链型聚醚改性聚硅氧烷表面活性剂等4种润湿剂构建润湿体系，模拟烟煤-表面活性剂-水体系对水分子的吸附过程，深入分析吸附构型、空间分布，以及相互作用能、静电势、水分子均方位移等，进而研究煤表面润湿作用机理和界面行为。模拟结果显示：有机硅表面活性剂对煤表面的润湿性能明显优于碳氢表面活性剂；在范德华力作用下，硅氧烷链段可与烟煤稳定结合；聚醚链段具有亲水性以及良好的静电驱动作用，在煤表面形成对水分子的紧密吸附层；在润湿过程中，有机硅表面活性剂的聚醚长链吸附聚集更多水分子在煤表面，促进煤的润湿进程。研究结果为有机硅表面活性剂在煤尘控制的应用提供了理论依据。
2024年08期 v.24;No.152 3106-3115页 [查看摘要][在线阅读][下载 3994K] [下载次数：950 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 高飞;张芸鸣;杨玉龙;侯渊;申佳琦;
为研究煤层H_2S与煤脱硫的协同治理，自制装置对复配碱液进行H_2S吸收和煤脱硫试验。采用离子色谱法、X射线光电子能谱、形态硫测试对吸收液和煤样进行表征，分析协同治理机理，利用响应面法分析各因素对H_2S吸收和煤脱硫的影响程度。结果显示：单一碱液均可吸收H_2S,但脱硫效果微弱；添加NaClO后，协同治理效果显著且能避免H_2S二次逸散，其中NaOH+NaClO协同治理效果最优。在反应后，H_2S及煤中低价态硫噻吩、硫醇和硫醚减少，吸收液中SO_4~(2-)及煤中高价态硫(亚)砜增加，表明NaOH为元素硫歧化提供碱性条件，元素硫继而被NaClO氧化。NaOH质量浓度对H_2S吸收影响最大，NaClO质量浓度对煤脱硫影响最大，NaOH和NaClO交互对煤脱硫与H_2S吸收影响显著。利用Design-Expert软件确定最佳参数：NaOH质量浓度为54 g/L、NaClO质量浓度为54 g/L、温度为21.4℃。
2024年08期 v.24;No.152 3116-3125页 [查看摘要][在线阅读][下载 2642K] [下载次数：284 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 沈志远;杨镇隆;焦莉;赵丹;
为解决矿井通风系统故障分支判识不准确的问题，引入单分类算法，构建了多个单分类支持向量机(One-Class Support Vector Machines, OCSVM)集成的通风系统故障诊断模型。模型采用统一超参数并设计了尺度统一公式以实现多个输出尺度的统一，将通风系统故障诊断问题转变为最大决策距离问题，建立仅需正常样本参与训练的通风系统故障诊断半监督学习模型，实现对矿井监测风速数据的有效利用。进行了KEEL公开数据集和东山煤矿生产矿井实例试验，结果表明，单分类集成模型能够解决多分类问题，与其他单分类集成模型相比，单分类支持向量机集成(Multi-Class One-Class SVM,MC-OCSVM)模型具有最佳的泛化性，所提模型能够快速准确地识别通风系统故障分支，故障诊断准确率达93.2%,单次故障诊断时间为1.2 s,具有较强的鲁棒性。研究工作是实现矿井通风智能化的基础，为通风系统故障诊断提供技术支撑。
2024年08期 v.24;No.152 3126-3132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2173K] [下载次数：317 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 叶勇军;尚善伟;周宁;王皓枫;
氡及氡子体暴露剂量是地下放射性矿山工作人员辐射剂量的主要来源。为了掌握氡及氡子体浓度分布并估算氡暴露剂量，对某放射性矿山井下6个典型场所的氡、结合态和未结合态氡子体浓度和通风情况进行了监测，并确定平衡因子和氡子体未结合态份额，依据氡及氡子体浓度特征参数估算该矿井的典型场所的氡暴露有效剂量；基于估算得到的氡暴露有效剂量、生产要求和通风现状，提出了通风降氡的管理措施以确保矿井生产安全。结果显示：(1)该放射性矿山井下典型场所的平衡因子在0.02～0.29,氡子体未结合态份额在0.034～0.098,平衡因子与氡子体未结合态份额之间存在负相关性。(2)正常生产场所的氡暴露年有效剂量E_(Rn1)和E_(Rn2)分别为0.17～19.70 mSv和0.11～16.52 mSv,均低于20 mSv。
2024年08期 v.24;No.152 3133-3137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1120K] [下载次数：128 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孟晓静;刘启薇;曹莹雪;阿鑫;
为了对室内热环境进行空间评价，探究平均辐射温度与湿球黑球温度(t_(WBG))的空间分布规律，通过对存在辐射热源与室温两种工况下的室内空气温度、相对湿度、风速、黑球温度、表面温度进行测试，考察红外热成像法计算空间平均辐射温度的可靠性，并结合Python数字图像设计一种热环境空间评价结果的可视化方法，研究存在辐射源与室温两种工况平均辐射温度与t_(WBG)的空间分布规律。结果显示：不同工况下红外热成像法与黑球法的差异均在2℃以内，红外热成像法计算平均辐射温度具有较高的可靠性。平均辐射温度、空气温度、t_(WBG)的空间变化规律相似，当室内存在辐射热源时平均辐射温度的空间差异为6.4℃,t_(WBG)的空间差异为3.9℃。研究结果可以为室内热环境的空间评价提供参考。
2024年08期 v.24;No.152 3138-3143页 [查看摘要][在线阅读][下载 2259K] [下载次数：326 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 李敏;赵冰;李传斌;王露;成焦;文志东;王海超;
为实现电镀过程中高毒性含Cr(Ⅵ)废水的深度处理，研究以8-羟基喹啉纳米纤维(8-HQ纳米纤维)为吸附材料，系统研究了废水中Cr(Ⅵ)的去除性能。动力学试验显示，吸附过程符合准二级吸附模型，并在90 min内达到吸附平衡；等温线试验显示，该材料对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量为460 mg/g,且该吸附过程符合Langmuir吸附模型。此外，该材料在K(Ⅰ)、Na(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)共存条件下，对Cr(Ⅵ)仍具有较好的选择性。此外，在6次再生循环后，8-HQ纳米纤维对Cr(Ⅵ)仍保持较好吸附效果。通过傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrogram)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy)、热重分析(Thermogravimetric Analysis)探究吸附位点与Cr(Ⅵ)的作用机理。研究对处理极端体系下的含Cr(Ⅵ)废水提供了新途径，并具有工业应用前景。
2024年08期 v.24;No.152 3227-3234页 [查看摘要][在线阅读][下载 2563K] [下载次数：224 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 郭娜;赵莹;李浩然;廖兵;
为了有效分离软锰矿浸出液的镍离子，研究采用离子印迹技术，以壳聚糖为基体，制备了镍印迹壳聚糖珠体(Ni~(2+)-imprinted Chitosan Beads, Ni-CTS)。采用傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR)对Ni-CTS进行了表征，考察了不同锰离子质量浓度背景及实际软锰矿浸出液中Ni-CTS对镍离子的选择性分离效果，以乙二胺四乙酸二钠(Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid, EDTA)为解吸液对吸附剂的再生性能进行了研究。试验结果显示：在高质量浓度锰离子背景下，Ni-CTS对镍离子显示了较高的选择性，且先被吸附的锰离子会被后面吸附的镍离子取代，在Ni-CTS上存在对镍离子特异性吸附的活性位点。经过5次再生试验后，Ni-CTS对镍离子吸附质量比约为12.1 mg/g,仍表现出良好的吸附性能。在实际软锰矿浸出液中，吸附反应后浸出液中的锰镍质量浓度的比值由3 020提高到了8 635。
2024年08期 v.24;No.152 3235-3242页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K] [下载次数：248 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 郭婷;高捷;杨钦羽;徐海涛;杨唯甜;赵佐平;
赤铁矿会影响地下水砷的迁移转化，探索赤铁矿对As(Ⅲ)吸附的晶面依赖性对理解地下水As(Ⅲ)迁移转化和吸附去除具有重要意义。研究制备3种不同晶面暴露的赤铁矿纳米晶并用于水中As(Ⅲ)的去除，在室温条件下，当As(Ⅲ)初始质量浓度为1 mg/L、原始pH值为6.10、吸附剂质量浓度为0.20 g/L时，赤铁矿纳米棒(Hematite Nanoplates, HNRs)在吸附平衡时对As(Ⅲ)的去除率最高为73.95%,吸附容量为8.23 mg/g,吸附行为符合Langmuir模型，As(Ⅲ)在赤铁矿表面形成了单层吸附。不同晶面暴露赤铁矿纳米晶在pH值为6时对As(Ⅲ)的去除率最高，尤其是HNRs,可达到81.67%;HNRs去除水中As(Ⅲ)受共存离子F~-和PO_4~(3-)的静电吸附、络合效应影响较大。As(Ⅲ)通过在赤铁矿纳米晶表面形成As(Ⅲ)—OH、Fe(Ⅲ)—O—As(Ⅲ)进行去除，As(Ⅲ)能优先吸附在{110}晶面上并在赤铁矿表面形成Fe(Ⅲ)—O—As(Ⅲ)络合物。研究为赤铁矿对地下水中As(Ⅲ)迁移和吸附的晶面依赖性提供了新的思路和策略。
2024年08期 v.24;No.152 3243-3250页 [查看摘要][在线阅读][下载 2935K] [下载次数：303 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 王艳;张李奕岚;朱鹏;王恒宇;
针对土壤铬污染严重的问题，通过自行设置的电动去除装置，研究电动法在不同电压、电解液种类和浓度的条件下对铬去除效果的影响。结果显示：电动法能够有效去除土壤中的重金属铬，并且土壤中铬(Ⅵ)的迁移受电压的影响较大，当电压从10 V增大至40 V时，铬(Ⅵ)的去除率提高了12.25百分点。电解液中加入0.05 mol/L十二烷基苯磺酸钠(Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate, SDBS)后铬(总)的去除率提高了5.94百分点，但增大SDBS浓度对提升铬的去除率没有明显效果。柠檬酸(Citric Acid, CA)可显著促进铬的迁移，柠檬酸浓度越大，铬的去除效率越高。在电解液中加入0.15 mol/L柠檬酸后铬(总)的去除率增长幅度达到最大，提高了18.03百分点，铬(Ⅵ)的去除率达到了93.4%,铬(总)的去除率达到了74.96%。其中，弱酸提取态和可还原态铬的去除量占铬(总)去除量的95%左右，CA能够促进残渣态铬向弱酸提取态转换并促进铬的迁移，使各形态铬的残余量均有所下降，进而使铬污染土壤的毒性大幅降低。经电动去除后，土壤表面呈现出针状、絮状或颗粒状，并出现了大量细小的孔隙，结构变得相对松散。
2024年08期 v.24;No.152 3251-3259页 [查看摘要][在线阅读][下载 2837K] [下载次数：323 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 黄粉莲;周正伟;朱玉;万明定;王正江;申立忠;
为改善柴油微引燃双燃料发动机的燃烧过程、经济性及排放特性，通过数值仿真方法研究了大负荷工况下喷油策略、废气再循环(Exhaust Gas Recirculation, EGR)及进气门晚关(Late Intake Valve Closing, LIVC)对柴油微引燃双燃料发动机缸内燃烧及排放特性的影响。结果显示：随着预喷时刻提前，缸压和放热率峰值降低，NO_x排放量降低，但预喷时刻过早导致缸内燃烧状况恶化，热效率下降。随着主喷时刻提前，缸压和放热率峰值先升高后逐渐降低，碳烟、碳氢化合物(Hydrocarbon, HC)和CO排放量先逐渐降低后略微升高，NO_x排放量先增多后减少；燃烧相位受主喷时刻的影响较大，合理调节主喷时刻可有效控制天然气/柴油反应活性控制压燃(Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI)燃烧相位和污染物排放。随着EGR率增加，缸压及放热率峰值减小，缸内温度降低，燃烧相位推迟，有利于发动机向更高负荷范围拓展。当进气门晚关角度为0时，EGR率从32%增至48%,NO_x排放量下降66.21%;当EGR率大于40%后，碳烟、HC和CO排放量随EGR率增加而急剧升高。随着LIVC增大，缸压峰值和放热率峰值显著下降，指示热效率和NO_x排放量逐渐降低，碳烟、HC和CO排放量增加。在大负荷工况下，采用合适的主喷时刻、较小的LIVC耦合较低的EGR率可提高发动机的热效率，维持NO_x排放量较低的同时能有效减少碳烟、HC和CO排放量。
2024年08期 v.24;No.152 3260-3270页 [查看摘要][在线阅读][下载 3613K] [下载次数：465 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]