摘要：基于格库铁路新疆段风沙防护试验工程,以高立式芦苇沙障为研究对象,分析孔隙率对其流场分布特征和阻沙率的影响,为后期工程实践提供一定技术支持。研究结果表明,芦苇沙障孔隙率大小与背风侧涡旋区分布范围呈负相关变化,孔隙率越小,背风侧低速区水平分布范围越大,风力消减效果越显著;在沙障高度范围内,背风侧风力垂向分速度随沙障高度的增加呈现上升趋势;沙障高度一定时,孔隙率越大,沙障后垂向下的风力值越小,沙粒沉降能力越弱,积沙效果越差;在0~16 m/s风速范围内,沙障孔隙率大小与总阻沙率呈负相关变化,随着风速的逐渐增大,不同沙障阻沙率之间的差异越来越小。基于本文研究结果,建议在铁路防沙工程应用中将芦苇高立式沙障孔隙率设定为28.6%~37.5%。

摘要：装配式混凝土结构中存在大量新老混凝土连接界面,模板效应导致界面区水泥砂浆孔隙率相对增大,从而引起其力学及耐久性能的弱化。为定量描述界面区水泥砂浆孔隙率分布特征,制作了不同水灰比搭配的新老混凝土竖缝平整界面区试件。利用扫描电镜获取各试件距离界面不同位置处的灰度图像,并采用数字图像处理工具进行图像信息增强处理和二值化处理,从而获得孔隙像素占总像素的比值(即名义孔隙率),据此分析了新老混凝土竖缝平整界面区名义孔隙率的分布特征;基于名义孔隙率与真实孔隙率之间的稳定关系,建立了新老混凝土竖缝平整界面区孔隙率的分布模型;考虑凿毛区新老混凝土含量连续变化关系,建立了凿毛界面区孔隙率的分布模型。结果表明:名义孔隙率在界面处最大,向混凝土内部逐渐减小,最后趋于稳定,总体变化趋势具有高斯函数特征;随水灰比增大,从界面到内部各部位的名义孔隙率均呈现相对增大趋势,但不同水灰比混凝土各自界面区与内部稳定区的相对名义孔隙率却接近一致。

摘要：本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RTM模拟孔槽泡沫夹芯复合材料的VARI工艺过程,并与实验结果进行对比;然后,使用PAM-RTM研究了芯材加工参数、树脂灌注方式和导流网铺敷区域对成型过程的影响,并选出了最优方案;最后,在此方案的基础上研究了树脂黏度与灌注时间的关系,并拟合得到了预测函数。结果表明:实验结果与仿真结果基本一致;最优灌注方案可显著缩短树脂填充时间并降低整体孔隙率;预测函数可准确预测灌注时间,对实际生产具有一定的指导意义。

摘要：煤矸石山斜坡面矸石散体的颗粒偏析现象对其渗透特性有重要影响。为了研究斜坡面的空气渗流特性,基于自主设计的室内渗透率测定装置,结合散体岩土力学理论、通风理论及FLUENT数值模拟,研究了煤矸石山斜坡面不同高度不同深度处矸石散体孔隙率与渗透率的整体分布规律及空气渗流和温度分布特征,并通过现场实测进行验证。结果表明:在研究预设条件下,矸石山斜坡面浅部的孔隙率和渗透率分布特征受到颗粒偏析现象的显著影响,随着高度与深度增大,呈现出非线性负指数衰减规律;随着斜坡面矸石散体的粒径增大,其孔隙率也呈增大趋势,并且其增速逐渐放缓;矸石山顶部覆盖黄土层,导致渗流速度缓慢,氧气质量浓度较低,不利于氧化放热反应的进行,底部孔隙率较大风速过快,积热条件不佳,因此高温区域位于矸石山中上部距坡面2~3 m处,最高可达780 K;风速场在热风压与外界风压的共同影响下,最高风速位于中上部近坡面处,可达0.06 m/s。此外,沿矸石山X方向和Z方向深入,渗流速度与氧气浓度下降速率逐渐减小;整体而言,矸石山斜坡面孔隙率的分布是影响矸石山内部空气渗流特性的一个极为重要的因素。通过对矸石山风速氧气以及温度场的研究,将矸石山大致划分为表层冷却区、聚热易燃区以及内部低温区。研究成果可为我国干燥多风的中西部矿区煤矸石山自燃火区的准确预测和判定提供基础参考。

摘要：孔隙率直接关系到稻谷干燥介质迂曲度、能质传递、通风阻力的变化,是解析稻谷干燥过程和能耗的重要参数之一。为准确获取流动状态下稻谷层的孔隙率,设计稻谷流动层孔隙率检测装置;结合正交试验方法和参数的物理意义,分析检测装置的测量性能,并研究不同工况下稻谷流动层孔隙率的演变规律。结果显示,流动层孔隙率检测装置具有较好的可靠性,且多组试验结果的方差范围为0.010 1-0.022 9;在含水率为12.73%-32.01%区间,流动层孔隙率随稻谷含水率增大而逐渐减小;流动层孔隙率在稻谷流动层厚度为400-850 mm范围内呈现先减小后增大的规律变化,且其最小值为63.1%;在开度为0-80 mm区间内,流动层孔隙率随开度增大而升高。

摘要：为了解决沙粒掩埋挡沙墙造成挡沙墙防护效果降低,文中基于k-ε湍流模型的RANS方法和多孔介质模型对不同参数的吸沙式挡沙墙进行数值模拟计算,并采用风洞试验验证文中所选湍流模型和网格划分策略的正确性。研究结果表明:风沙流经过挡沙墙会形成速度分区,分别为墙前减速区、墙后墙体结构导致的局部加速区、墙体正上方加速区、墙后涡流区以及恢复区。随着挡沙墙孔隙率减小,背风侧有效遮蔽区域越大,背风侧积沙位置离墙体越近,吸沙式挡沙墙的最优孔隙率在25%~35%,考虑到制造工艺,孔隙率选35%为宜;文中所设计挡沙墙的吸沙功能良好,吸沙量的大小正相关于孔隙率和来流风速;吸沙式挡沙墙周围的水平风速随高度增加逐渐从“U”型转变为“V”型分布,风速廓线在垂直方向上呈现倒“S”形分布。当风速一定时,有效防护距离随着挡沙墙高度的增加而增大,积沙范围增大;当高度一定时,积沙位置随着来流风速的增大逐渐向下风向转移。挡沙墙高度越高,承受的风压越大,工程造价上升,从防护距离和工程造价两方面考虑,四块挡沙板是吸沙式挡沙墙最合理阻沙高度。

摘要：烃类燃料的直接使用造成固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳并导致性能下降的严峻问题,开展积碳原因分析并采取减少积碳形成的措施是加快固体氧化物燃料电池商业化的重要课题。提出三维瞬态多物理场耦合积碳模型,通过仿真模型计算,研究不同条件、不同参数对固体氧化物燃料电池性能的影响,以评估电池的长期性能。在电池工作电压和积碳速率方面,计算结果与已有试验结果吻合较好。结果表明,随着积碳含量增加,阳极电极材料的孔隙率将减小,催化剂活性降低。当预重整程度降低、入口速度增加、操作温度增加、工作电压下降和燃料中氢气比例增大,积碳量均呈上升趋势。通常来说,积碳的增加会造成电池性能下降,如预重整程度的降低及入口速度的增加符合这一趋势。操作温度增加、工作电压下降和燃料中氢气比例增加虽然也会造成积碳量增加、电性能衰减严重,但电池性能呈上升趋势。研究表明,这一现象与甲烷裂解反应关系密切。

摘要：获得仿真精确度高且计算成本低的仿真模型是高效设计织物基丝网印刷射频能量收集天线的基础。本文构建了长丝机织物天线基底的几种不同简化结构特征的仿真模型,采用HFSS仿真软件模拟了织物仿真模型与电磁波的相互作用,且以孔隙率和粗糙度为变量参数化分析了具有不同仿真结构基底的天线性能差异,并实际制备了几种不同简化结构基底的天线。结果表明:通过对比反射率和透射率发现,细观交织结构可以等效为具有孔洞和/或凹凸结构模型,均匀结构模型基底的天线辐射性能、增益及效率都显著偏高。进一步以射频能量收集为场景的模型有效性及验证结果表明,仿真模拟结果与实际测试结果吻合良好,且不同简化结构基底的天线性能也无显著性差异。在超高频范围内,不同简化结构基底的天线最大传输距离达220 cm,在1 m处的单位面积接收信号强度在8.442 mW/cm^(2)以上,天线输出电压和能量转换效率可分别达135 mV、60%。因此,为节约计算成本,就孔隙率不超过30%且粗糙度在5.39μm以下的长丝平纹机织物基底,在丝网印刷超高频射频能量收集天线仿真模拟中可将其等效为均匀介质模型。

摘要：晶态与玻璃态金属有机框架(MOF)的复合材料有望兼具晶态框架的高比表面积和玻璃态材料的高加工性,代表了新型多孔材料研究的重要机遇。本工作设计了一系列基于钛氧簇节点和多元醇配体的玻璃态MOF,其温和的合成条件、模块可设计性和均匀透明的特点令其成为与晶态框架进行复合的理想基质。通过在此类MOF玻璃中引入纳米尺寸、具有良好分散性的Ui O-66和HKUST-1晶体,可制得均匀的复合材料。在合成中此2种MOF都保持了良好的结晶性和气体吸附性能。相比之下,ZIF-8在与玻璃态网络中失去了高结晶性和气体吸附能力。此外,金属有机多面体(MOP),作为MOF在分子尺度的对应体,也可与玻璃态网络形成复合材料并体现出高气体吸附能力。本工作发展了一类新型的自下而上合成的玻璃态MOF,并利用其温和的合成条件和良好的合成兼容性实现了与晶态MOF和MOP的高比表面积复合材料,为发展基于玻璃态MOF的多孔材料提供了可靠途径。

摘要：为了在水声测试过程中提供尺寸小、成本低、应用灵活、低频和高目标强度的目标模拟器,文中根据水中气泡群具有强散射这一特性,提出了一种面向主动声呐试验的气泡群模拟器设计方法。基于等效介质理论(Effective Medium Theory,EMT)建立了气泡群声散射模型。首先将气泡群划分成立方体网格,然后应用图像处理方法获取立方体网格内气泡群的尺寸分布函数,接着使用EMT计算了每个立方体网格中的声反射系数和声波入射到立方体网格中产生的衰减,最后利用声波叠加原理计算了模拟器的反向散射目标强度。不同参数下的数值分析结果表明,气泡群尺寸分布函数呈伽马分布时,目标强度较高;目标强度随着尺寸分布区间减小和孔隙率增大而变大;共振频率随孔隙率增大而降低。结合气泡群孔隙率分布模型,文中给出了一组在低频时具有较高目标强度的小尺寸模拟器设计参数,可供相关设计者参考。