温度效应对覆冰导线舞动特征的影响研究

以某耐张段单跨导线作为研究对象,基于哈密顿原理和增量热场理论,建立了考虑温度效应的覆冰导线非线性舞动模型并推导出其舞动方程。分别使用近似模态和复杂模态得到离散后的面内-面外耦合的有限维度舞动方程,接着采用多尺度法得到该方程的近似解。数值算例研究表明,温度对频率的影响与Irvine参数有关,对张力的影响与初始张力的范围有关,而且降温会增大导线舞动幅值;采用精确模态计算得到的舞动幅值显著小于使用近似模态计算得到的幅值。     

基于近场动力学的单晶冰弹性各向异性数值模拟方法

天然冰材料在变形与破坏行为上的各向异性特征是冰与结构相互作用中产生复杂载荷过程的关键诱因, 而天然冰各向异性的根源则在于单晶冰的各向异性. 目前, 学术界针对单晶冰各向异性的数值模拟方法研究仍较为缺乏. 为了准确再现天然冰材料的特殊力学性质, 本文基于近场动力学理论, 提出了一种单晶冰弹性各向异性的数值模拟方法. 该方法的核心思想是将单晶冰杨氏模量沿不同加载方向的变化规律引入到近场动力学力密度向量的影响函数中. 以前人实验测试得到的杨氏模量值为参考, 通过开展与C轴呈0°, 45°和90°三个加载方向的单晶冰单轴压缩数值模拟实验, 提出了针对该影响函数的修正和辅助参数标定方法, 最终在15°, 30°, 60°和75°等其他四个加载方向进行了验证. 结果表明: 本文提出的针对影响函数的修正与参数标定方法, 能够较为便捷地找到数值模型杨氏模量与参考杨氏模量相一致的影响函数最优解, 即本文提出的基于影响函数的近场动力学数值模拟方法, 能够合理、准确地模拟单晶冰的弹性各向异性行为. 本文研究成果可为后续多晶冰各向异性数值模拟方法的建立提供基础性参考.      

基于时空图卷积网络的输电线路覆冰预测

针对已有的输电线路覆冰预测模型鲜有考虑覆冰过程中的空间特征信息,从而导致预测精度欠佳的问题,本文从时空序列预测的角度建立输电线路覆冰方面的预测体系,采用图卷积网络(Graph Convolutional Network, GCN)构建输电线路覆冰预测模型,基于图神经网络设计对输电线路覆冰拉力的图数据进行深度特征学习与图特征向量表示,以更好地提取电网塔杆覆冰拉力值的时空分布特征,从而准确预测未来的拉力值。基于南方电网的真实实验数据,设计一套可靠的数据预处理流程,将电网覆冰拉力数据转化为可以深度学习的时空序列大数据进行训练和验证。实验结果表明,本文提出的模型较已有的主流覆冰预测模型具有更加优异和稳定的预测结果,能够为输电线路及时除冰工作提供决策参考。     

磁性固体中的"冰原则"

按照热力学第三定律,所有物质在Ｔ=0Ｋ的温度下它的熵应等于零.也就是说,在零温平衡状态下,任何一种物质的分子只具有唯一的排列方式.然而,在实验上,人们仍然能够观察到一些零温下的“剩熵”现象———某些物质在Ｔ=0Ｋ具有“零点熵”.一般认为,实验上测出的零点熵起因于?..     

二维冰相I的电子和光学性质

二维冰是典型的原子制造技术获得的新型原子级材料,其结构和成核生长在材料科学、摩擦学、生物学、大气科学和行星科学等众多领域具有至关重要的作用.虽然二维冰的结构性质已被广泛研究,但对其电学和光学性质知之甚少.本文通过密度泛函理论和线性响应理论计算了二维冰相I在零温时的主要电学、光学、介电性质和红外光谱.其次,利用从头算分子...     

青藏高原雪冰样品中低含量水溶金属离子分析方法对比研究

从采自青藏高原阿汝和古里雅冰川的两支冰芯中选取31个样品,分别用三种仪器对比分析K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)四种水溶金属离子,寻求最佳分析方案。分析结果对比发现,电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法在K~+测量中存在困难,而离子色谱(IC)法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法均能够满足要求,且分析结果具有高度的一致性,四种离子的相关系数(R~2)均在0.97以上,且并未出现ICP-MS法比IC法测量值明显偏高的现象。因此,除IC法外,ICP-MS法也是检测青藏高原雪冰样品中水溶金属离子的有效手段,其测定速度更快,且可以同时进行微、痕量元素检测,适用于大批量冰芯样品的快速分析。     

低温下饱水粉砂岩的动态力学特性及本构模型研究

寒区工程岩体常常受到动力荷载以及低温联合作用的影响,研究低温条件下岩石的动态力学响应对于寒区岩土工程建设有着十分重要的意义。围绕低温岩石动力学特性及损伤机理等问题,首先将饱水粉砂岩试样冻结至不同的负温水平(-10～-50℃),然后采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对低温饱水试样开展动力冲击试验,研究不同低温和不同应变率下饱水粉砂岩试样的变形特征和动力学性能演变规律,最后基于Z-W-T非线性黏弹性模型构建了考虑应变率和低温效应的冻结粉砂岩动态本构模型。结果表明：试样的裂纹闭合应变随着应变率的增加而增大,而弹性应变和塑性应变随应变率没有明显变化规律;动态弹性模量和压缩强度随着温度的下降呈现先增大后减小的趋势,且在-30℃达到最大值;冻结岩石力学性能取决于其内部的水、冰混合物含量以及由此产生的弱化和强化联合作用;提出的考虑应变率和低温效应的动态本构模型可以较好地拟合应变率下(大于150 s^-1)冻结粉砂岩的全阶段应力应变关系。     

平整冰和碎冰区单桩锥体风电基础结构冰载荷离散元分析

在渤海和北黄海海域,冰载荷是影响风电基础结构振动响应及疲劳寿命的关键因素.对于单桩风电柔性结构而言,在水线处安装抗冰锥可有效降低冰载荷,保障海上风电安全运行.为分析海冰对锥体风电结构的冰载荷,基于扩展多面体离散元方法模拟了平整冰和碎冰对锥体风电结构的作用过程,分析了不同锥径和海冰密集度下的锥体风电结构冰载荷及冰激结构振...     

直接蒸发式冰蓄冷空调的蓄冰槽融冰强化换热

现有的直接蒸发式冰蓄冷空调蓄冰槽内在融冰运行时都存在不利于传热的较大垂直温差.本文通过在蓄冰槽中下部位置处设置水平交叉盘管,使蓄冰槽内的坚直冰柱易于断裂,从而改善槽内自然对流条件,达到强化换热的目的.实验表明,水半盘管的布置明显减小了蓄冰槽内在融冰过程中的上下层温差,传热过程得到强化,融冰速度加快,制冷系统的COP也相应得到提高.     

降冰片二烯衍生物光敏异构化反应的机理研究

利用甲基卡唑为光敏剂，实现了三个降冰片二烯衍生物的光诱导介键异构化反应，荧光猝灭，化学诱导动态核极化（ＣＩＤＮＰ）以及热力学讨论都支持电子转移敏化机理，有关量子效率的计算表明单重态电子转移机制对光异构化反应的贡献远大于三重态能传递机制，此外还探讨了光异构化反应中的溶剂极性效应。