衰变子体对241Am2Zr2O7固化体晶胞体积影响的模拟

为探索241 Am核素衰变子体对241Am2Zr2O7烧绿石固化体晶胞体积的影响,根据递次衰变理论计算了241Am衰变子体种类及其含量随时间的变化值,并以Nd2Zr2O7作为Am2Zr2O7的模拟物,La作为241Am衰变子体Np的模拟元素,采用Sol-喷雾热解法合成了(Nd1-xLax)2Zr2O7(0.1≤x≤0.9)系列模拟固化体.利用XRD和SEM研究了该固化体晶胞参数(α、V)随x的变化关系以及其烧结体的微观结构.结果表明,经103 a后,241 Am核素的相对摩尔分数仅为最初的10-5at％,其子体237Np的摩尔分数将达到70at％以上,并在4.3×103a后达到峰值(约99at％).相较其他常规方法,Sol-喷雾热解法能在更低温度、更温和的条件下获得纯相的(Nd1-xLax)2Zr2O7烧绿石样品,且能保证其烧结体晶粒细小(约10 μm),结构致密,残余气孔率可减少到5％.(Nd1-xLax)2Zr2O7模拟固化体的晶胞参数(α、V)均随x的增加而逐渐增大,在相同x条件下,其晶格常数理论值较试验值大0.2％,其晶胞体积在x为0.9时将膨胀约4％.(Nd1-xLax)2Zr2O7模拟固化体晶胞参数变化趋势与(Am1-xNpx)2Zr2O7固化体的理论值基本一致.     

SDS对烟煤润湿性能和机理的分子模拟研究

为探究十二烷基硫酸钠(SDS)对烟煤的润湿机理,首先通过实验分析SDS对烟煤润湿性能影响,然后利用分子模拟对SDS在烟煤表面的润湿过程进行研究。研究结果表明：SDS溶液改善烟煤的润湿性能,全尘、呼吸性粉尘降尘效率分别比纯水提高7.95%和10%;根据轨道能级差和静电势分析得出,SDS分子尾链吸附烟煤表面、头基朝向水中的吸附构型降低水和烟煤的液-固界面张力;SDS分子覆盖烟煤表面后,系统中烟煤与水分子的非键作用能、氢键数量、水分子的起始位点分别由-1 114.91 kcal/mol, 1 810个,1.59?变为-3 405.68 kcal/mol, 1 996个,1.57?,在SDS分子的作用下烟煤表面与水分子结合能力变强,大量水分子通过氢键作用凝聚在头基附近,水分子整体移向烟煤使烟煤表面得到充分的浸润和渗透。研究结果可为新型表面活性剂润湿煤尘性能检验提供参考。     

空中危险接近的系统动力学机理及仿真研究

为了探索空中危险接近的形成过程与反馈机制,运用系统动力学的方法深入分析了空中危险接近影响因素间的复杂相互作用和回馈效应,建立了空中危险接近发生机理的动态模型,包括管制服务、人力资源和安全三大子系统,利用Vensim软件对其进行模拟仿真,可预测不同场景下空中危险接近的变化趋势。结果表明:乐观场景时,2005—2015年空中危险接近数量呈缓慢增长趋势,2015年之后保持不变,这表明在国内航班量稳步增长时,空中危险接近事件的数量不变,事故率越来越低;悲观场景时,空中危险接近数量一直处于上升趋势,2021年之前缓慢增长,这表明虽然设备故障率和管制员的防撞培训频率不高,但缩短TCAS(Traffic Alert and Collision Avoidance System,空中交通预警和防撞系统)反应时间能在短期内明显提高管制员的专注程度,从而延缓空中不安全事件的数量增长,但随着2021年后指挥架次的增加,反应时间越短,空中危险接近事件会越多。     

新型油烟净化装置机理分析及其数值模拟

针对现有油烟净化技术存在的问题,提出了一种将惯性分离、过滤和湿式洗涤相结合的复合式油烟净化方法.为深入研究该净化装置的性能,利用CFD(计算流体力学)仿真技术,采用多参考系模型(MRF)、多孔介质模型和颗粒随机轨道模型(DPM)对净化装置进行数值模拟.对比分析叶片不同转速下装置内部流场区域的压力分布、速度分布和颗粒的运动状态,选择最适宜的转速,可保证装置有较好离心效果的同时,压力损失不会过大.     

深部大跨度硐室顶部卸压应力控制机理及数值模拟研究

深部大跨度硐室在高应力下常出现明显的围岩变形破坏,严重的会影响矿井的正常生产甚至引发事故。以新庄煤矿机头硐室受围压破坏变形为工程背景,分析机头硐室巷变形破坏的地质因素,提出采用顶部卸压法进行硐室维护的方案,并模拟卸压前后围岩应力及变形的变化。数值模拟结果表明顶部卸压后,硐室围岩应力重新分布,围岩应力下降和向深部转移;硐室顶底板围岩铅垂应力及两帮水平应力均减小,顶板围岩铅垂应力平均减少61.5%,底板浅部0-2 m区间内围岩铅垂应力接近0,水平应力平均减小75.4%。从模拟结果看,顶部卸压实施后有利于机头硐室的长期稳定。     

Experimental study on the competing effect of ceramic pellets on premixed methane-air flame propagation in a duct

It is urgent to explore effective suppression methods for gas fires and explosions to ensure the safe utilizations of combustible gases in industrial processes. In this work, experiments are performed to study the effect of spherical ceramic pellets on premixed methane-air flame propagation in a closed duct. High-speed schlieren photography and pressure transducers are used to record the flame propagation and pressure transient, respectively. Behaviors of the flame propagating through a section of the duct filled with ceramic pellets in mixtures at different equivalence ratios are scrutinized. Three different diameters of pellets are considered in the experiments. The result shows that the flame can be quenched in the case with a smaller pellet diameter (3 mm) for a wide range of equivalence ratios from fuel-lean to fuel-rich mixture. For larger pellet diameter (5 or 10 mm), flame extinction occurs in fuel-rich mixtures (e.g. Φ = 1.1, 1.2). For the cases of flame surviving through the pellets bed, the pellets show a significant influence on the flame structure and behavior. The flame propagation depends on the porosity and the mean void diameter of the porous media in the pellets bed. Small void diameter is beneficial to flame quenching, while large porosity can accelerate the flame propagation. The pressure dynamics evolution is closely related to the interaction of flame with the pellets, and it depends on whether the flame quenches in the pellets bed. Overall, d = 3 mm ceramic pellets display the best suppression effect on flame propagation and pressure buildup in this study. The results of this study are of great significance to guide the safety design of spherical suppression materials in engineering applications for process safety researchers and engineers.     

基于FLAC3D的复合煤岩受载破裂数值模拟及试验研究

采用FLAC~(3D)对复合煤岩模型的单轴压缩破裂进行数值模拟及试验,研究复合煤岩受载破裂应力与应变关系变化规律。针对煤样厚度、复合煤岩组合比、煤层参数、顶底板岩性等参数,对复合煤岩模型进行加载仿真研究,仿真及试验结果表明:单一煤样模型随着高度的减小,应力应变曲线整体阶段存在尺寸效应;改变煤岩组合比例时,其抗压强度基本不变,随煤样比例增大,复合煤岩的整体弹性模量减小,整体刚度减小;单一改变复合煤岩的煤样参数时,随煤样弹性模量增大,复合煤岩的弹性模量越强,应力应变曲线峰值点越高,对应应变越小;单一改变顶底板岩性,对复合煤岩模型的应力应变曲线影响不大。试验结果和仿真结果变化趋势一致,表明所建模型具有一定正确性和适用性。     

火灾疏散中羊群效应的理论探析与模拟研究

将羊群效应这个社会行为学概念引申到火灾安全科学领域,运用信息阶梯式传播的社会心理学理论,解释紧急疏散中可能存在的羊群效应。以＂信息传播＂和＂情感传染＂的视角,分析了羊群效应的形成过程、机理和特征,同时指出羊群效应的两种随机性。以某大型阅览室为例,运用计算机数值模拟和虚拟现实技术,设置多种有羊群行为的疏散场景,测试羊群效应及两种随机性对疏散的影响。结论表明：非理性的羊群效应显著增加了必须疏散时间,降低了群体疏散效率和人员疏散可靠性,增大了疏散失败和拥挤踩踏的风险。建议火灾风险评价、应急预案制定和疏散设计应考虑羊群行为等极端情况下对疏散出口个数、疏散出口宽度、疏散距离、疏散路线、疏散方式的影响。     

大型水电工程构建双重预防机制的探索与实践——以白鹤滩水电站为例

为有效遏制大型水电工程中重特大事故的发生,探索并构建双重预防机制。以白鹤滩水电站为例,系统介绍双重预防机制构建流程,在大量工程项目风险控制实践的基础上,总结提炼出“以安全设计减少风险源头、以本质安全强化风险管控、以安全隐患微信系统深化隐患排查治理”作为重要途径和手段。结果表明:以建设单位为主导,在参建单位主动参与的管理模式下,使用反馈分析并持续改进的方法,可形成统一、规范、高效的双重预防机制。     

CO在烟煤中吸附与扩散的分子模拟研究

为揭示CO在烟煤中的微观吸附和扩散机理,利用Wiser烟煤分子模型,通过巨正则蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学方法,研究5种不同温度(293.15,303.15,313.15,323.15,333.15 K)下,压力为0.1～3.0 MPa时CO吸附量、吸附热的变化,采用能量分布分析CO在烟煤中的吸附行为,利用扩散系数和扩散活化能研究CO在烟煤中的扩散特性。研究结果表明：CO在烟煤分子中的模拟结果符合朗格缪尔(Langmuir)吸附规律,随着温度的升高,Langmuir参数a和b减小,CO在烟煤分子中饱和吸附量和吸附能力降低。温度越高,烟煤分子的等量吸附热越低,烟煤分子吸附CO分子的平均等量吸附热为21.20～23.11 kJ/mol,小于42 kJ/mol,属于物理吸附;随着压力的升高,CO分子由能量较高的优势吸附位点逐渐向相对较弱的吸附位点移动;在模拟的温度和压力条件下,CO在烟煤分子模型中的扩散系数随温度和压力的升高而增加,扩散活化能随压力的升高而减小。研究结果为揭示CO在烟煤分子中微观吸附与扩散规律,准确预测采空区封闭火区煤自燃情况具有重要意义。     

医院住院楼层人员疏散的观测及模拟研究

研究医院这类特殊公共场所的人员疏散,提出了一种对特殊公共场所人员疏散研究的思路和方法,首先分析医院人群组成复杂、速度差异大等的特点,然后通过调研采集医院人群类别及速度等真实数据,重新标定经验模型中的运动参数,进而通过模拟对某医院住院楼的骨科楼层和儿科楼层分别从速度和人员对出口熟悉度两个方面进行分析,结果发现速度差异过大会产生间歇性人流,熟悉度对人员疏散的影响会因人的跟随行为而削弱,但对疏散过程中滞后的人员至关重要。