摘要:为解决反硝化除磷技术中反硝化聚糖菌（DGAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs）竞争碳源造成除磷性能恶化的问题,试验设置3组同规格的SBR反应器,通过对比不同厌/缺氧段HRT下的运行情况,探究各系统内碳源转化、脱氮除磷性能及DPAOs和DGAOs丰度比的变化。结果表明:厌/缺氧段HRT为90 min/170 min时,DGAOs与DPAOs丰度之比为1.97,内碳源储量（182.81 mg/L）和释磷量（31.72 mg/L）最大,COD、TP和NO^-₂-N去除率分别为94.69%、96.37%和90.40%；厌/缺氧段HRT为50 min/210 min时,厌氧时间过短导致微生物吸收碳源不充分,内碳源储量（141.59 mg/L）最低,同时,缺氧时间过长导致DGAOs因储存的糖原（Gly）被反硝化利用而影响生长,DGAOs与DPAOs丰度之比最低（0.49）；厌/缺氧段HRT为130 min/130 min时,DGAOs与DPAOs丰度之比升至2.63,厌氧时间过长不利于DPAOs储存内碳源,出水TP大于0.5 mg/L,同时,缺氧时间过短不利于反硝化作用,NO^-₂-N去除率降至81.05%；在50 min/210 min时,DPAOs占比较高更有利于PN分泌,促进成粒（平均粒径为517.6 μm）,130 min/130 min时DGAOs占比更大促使PS分泌,不利于成粒（平均粒径为255.3 μm）；厌/缺氧段HRT为90 min/170 min时,污泥平均粒径为480.1 μm,此时建立的DGAOs-DPAOs平衡,系统稳定性和污染物去除性能均为最佳。

摘要:为探究外源添加物如何影响水稻根际微环境,进而对水稻Cd积累过程产生影响,采用生物炭（BC）和丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi, AMF）作为非生物与生物制剂的代表,联合添加修饰水稻根际环境应对土壤Cd污染。结果表明:生物炭和AMF的添加均促使土壤有机质质量分数提高,且对土壤有效磷、速效钾质量分数以及土壤碳、氮固定具有积极的影响,同时缓解了Cd胁迫对土壤脲酶的活性抑制作用,使土壤DTPA-Cd占比从58.95%提高到64.42%；Cd胁迫影响了水稻根际土壤微生物群落的丰富度和多样性,而生物炭和AMF的添加促使土壤中变形菌门的丰度由29.7%恢复到33.1%；土壤Cd质量分数为1 mg/kg时,BC+AMF处理组较CK处理组Bacillus群落丰度提高88.5%；在5 mg/kg土壤Cd胁迫下,生物炭和AMF的联合施加使水稻根系Cd积累量占比由CK处理组的60.4%提高到联合处理组的77.1%,而籽实Cd积累量占比由4.4%降低到1.6%；生物炭和AMF的施加可通过提高水稻根际土壤的营养条件和微生物群落结构和功能,促进Cd在水稻根系的固定,减少了向地上部籽实的迁移。这一结果为联合生物和非生物因子对重金属污染土壤环境的改善提供了理论支持。

摘要:为探究氧化应激和炎症在多环芳烃暴露和血压升高风险关系中的中介作用,筛选746名石化工人为对象,基于血压水平将其分为正常血压组和高血压组,同时测定尿液中10种羟基多环芳烃（OH-PAHs）和6种氧化应激生物标志物（OSBs）,结合外周血白细胞计数（WBC）,利用回归模型分析OH-PAHs、OSBs、WBC与血压之间的关联,并采用中介效应模型评估OSBs和WBC在OH-PAHs与血压关联中的作用。结果表明:高血压组尿液中2-羟基萘（2-OH-Nap）和2&3-羟基芴（2&3-OH-Flu）水平显著高于正常血压组（P<0.05）；OH-PAHs与6种OSBs均显著相关（P<0.001）；2-OH-Nap和2&3-OH-Flu质量分数每增加一个lg单位,外周血WBC分别升高17.0%（β=0.170,P=0.002）和23.3%（β=0.233,P<0.001）；尿液8-异前列腺素F_2α（8-PGF_2α）和外周血WBC质量分数每增加一个lg单位,高血压发生风险分别增加6.16倍（R_O=6.16,P=0.031）和27.8倍（R_O=27.8,P=0.018）；8-PGF_2α和WBC在2-OH-Nap与舒张压的关系中起中介作用,中介比例分别为21.0%和37.0%,仅WBC在2&3-OH-Flu引起血压升高中起中介作用。石化工人多环芳烃暴露主要通过诱导炎症反应而增加患高血压风险。

摘要:为解决室内氧含量不足的问题,提出一种基于中空纤维膜的富氧供氧系统模型。采用微元方法建立中空纤维膜分离空气过程数学模型并与实验数据进行对比,结果显示其平均误差不超过15%,表明膜分离模型具有一定可靠性。然后设计一种含有中空纤维膜组件与空气压缩机的富氧供氧稳态系统,分析压缩机压比和房间管道回风氧体积分数的设定值对空气压缩机的功耗与体积的影响。结果表明:减小膜组件入口压力虽然可以减小压缩机的功耗,但是体积并不会减小,因此,需要选择功耗与体积都相对较小的膜组件入口压力,适宜压力为200 kPa；房间管道回风氧体积分数设定值的增加会使压缩机的功耗和体积均增大,当管道回风氧体积分数为21%时,压缩机功耗与体积最小。基于研究结果可以为供氧系统中空纤维膜选择最优的工作参数。

摘要:结霜是日常生活与工业生产中常见的低温物理现象,且往往产生负面影响。结霜模拟技术不仅有助于深入理解结霜过程,还可为防/除霜技术的发展提供理论指导,降低或避免能源、航天、交通、电力、冷藏等领域因霜导致的潜在危害。为充分理解结霜这一非均匀、变密度、移动边界、连续相变的复杂传热传质与流动耦合过程,分别基于低温表面冷凝结霜过程中液滴冷凝、凝固凸起、虚霜生长、霜层成熟四阶段及霜冻气候的既有模型研究成果进行梳理分析。结果表明:液滴冷凝阶段,既有模型对液滴粒径、成核速率等指标的模拟精度可达80%以上；凝固凸起阶段,冻结锋面高度、冻结时长等参数的模拟精度可达85.3%；虚霜生长与霜层成熟阶段,霜层厚度、霜层密度等指标的模拟精度可达82%以上；霜冻气候模拟与预测的准确率最高则可达88.4%。既有结霜模拟技术依原理差异可分为基于物理学和数学的数理模型、基于计算流体力学和数值方法的数值模拟和基于统计学和机器学习的数据分析模型3种,其中,数据分析模型类结霜模型多用于霜层生长阶段,因该阶段在结霜全周期中占时长、预测参数多且精度高而具最大发展潜力。低温表面冷凝结霜全过程中,液滴成核过程模拟因尺度小、变化快、影响因素多且处于枝晶生长前期而难度大,霜层生长中后期的枝晶周期性倒融再生过程因霜层内部微孔隙结构变化剧烈、精密测量时因物理遮挡无法观察而亦属当下挑战。本文结论为复杂场景下结/除/防/控霜等涉霜涉冰基础研究及技术开发等提供了参考与借鉴。

摘要:针对传统单一尺度优化范式在填料拓扑调控机制、分子有序度耦合效应及跨尺度协同作用方面的理论缺失,通过“填料拓扑设计-分子有序排列-密度协调”多级协同策略,研究填料拓扑设计与树脂基体改性对环氧树脂基复合材料导热性能的协同调控机制。基于有限元均匀化理论构建纤维、片状及椭球体模型,揭示填料体积分数、长径比及空间取向对传热网络的调控规律。结合反向非平衡分子动力学（RNEMD）方法,提出通过分子有序排列与密度诱导非键相互作用协同提升树脂本征热导率的新策略。结果表明:片状填料（体积分数25%）的有效导热系数(ETC)达4.2 W/(m·K)；有序交联结构与密度诱导非键相互作用增强（非键能占比60%）使树脂本征热导率从0.3 W/(m·K)提升至2.85 W/(m·K)。多尺度协同分析显示,掺杂有序交联体系在25%填充与密度增强耦合作用下,ETC突破6.8 W/(m·K),密度协同效应（ρ>1.5 g/cm³）使热流密度标准差降低64%。研究建立的跨尺度模拟框架揭示了传热网络构建与分子有序排列的定量关联,为设计高导热复合材料提供了理论新范式。

摘要:分析霍尔推力器在工作过程中陶瓷通道壁的侵蚀特性,对评估霍尔推力器的性能和寿命具有重要意义。传统的侵蚀评价方法主要依靠对侵蚀深度的测量,这种方法耗时长、无法提供在线实时监测以及多工况监测。为此,首先,利用具备非侵入式、原位在线特点的发射光谱法对霍尔推力器工作过程中侵蚀情况进行监测,成功监测到硼原子信号。然后,利用先进光度法基于硼原子谱线与氙原子谱线比,以及基于氙原子碰撞辐射模型计算的电子温度,对不同工况下硼原子约化浓度进行计算。结果表明,硼的约化浓度随着质量流量和电压的增大而增大,而磁场强度对硼约化浓度的影响较复杂,还需进一步研究。采用发射光谱法和先进的光度法可以实时和原位高效地评估不同操作条件下航空航天设备的侵蚀特性,对深空探测和引力波探测等关键应用中推力器的设计和寿命优化等具有指导作用。

摘要:为解决对流干燥过程中极片湿涂层热质传递过程数值计算复杂的问题,综合考虑热风和基材铝板对湿涂层热质传递特性的共同影响,基于多孔介质多场耦合理论,采用无网格并行方法建立三维热风极片湿涂层热质传递数理模型,提出湿涂层热质传递过程的差分计算方法。由于数理模型对计算精度要求较高,模拟计算时间长,为提高计算效率,基于相似理论提出缩尺模拟方法,并通过对比不同缩尺比例湿涂层的温、湿度变化规律验证其可靠性。结果表明:不同缩尺比例下湿涂层湿度判定系数R²均大于0.99;原尺模型的模拟时间为5 h,缩尺倍数为800的缩尺模型的模拟计算时间为2.77 h,相比原尺模型减少了44.6%,有效提高了数值计算效率。最后,基于缩尺模拟方法对数理模型进行可靠性验证,结果表明,热风极片湿涂层热质传递数理模型温、湿度模拟结果与实验数据的误差均在±15%以内,仅个别数据点偏大,说明该模型具有可靠性。

摘要:为考察板受拉纵筋屈服的板柱节点冲切破坏情况,提出一种新的试验方案,该方案能够在板自由端施加力偶和板周边施加竖向荷载。基于所提试验方案,完成了3个冲跨比和相对受压区高度不同的板柱节点冲切试验。结果表明:3个试件达到峰值荷载时,板受拉纵筋在柱边处均已屈服；板受拉纵筋配筋率从1.04%增加到1.25%,冲切破坏面割线倾角从46.3°降低到39.4°。基于本文和收集到的板柱节点冲切试验数据,建立考虑冲跨比、混凝土轴心抗压强度、板受拉纵筋配筋率和板有效高度影响的板柱节点冲切破坏面割线倾角计算公式。并给出考虑冲跨比、相对受压区高度和冲切破坏面割线倾角影响的板柱节点受冲切承载力计算公式。

摘要:为研究套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）连接的T型全预制剪力墙的抗震性能,在I、II型APC接头的基础上,对1片现浇墙和2片预制墙进行拟静力试验。结果表明:现浇墙初始水平裂缝出现在基础顶面,由于套筒对混凝土的约束,预制墙的初始水平裂缝出现在套筒上方；极限状态下,试件均为弯剪破坏,现浇墙墙脚边缘混凝土压碎、钢筋压屈,预制墙为套筒上方钢筋压屈、混凝土压碎、套筒外混凝土剥落；在开裂、屈服、峰值荷载,刚度、延性和耗能能力方面,采用I型套筒的预制墙与现浇墙相当,而采用II型套筒的预制墙大于现浇墙；两种套筒在预制剪力墙的受力过程中保持弹性状态,均能有效传递钢筋应力；预制试件平面外位移在加载过程中出现负向累积,但相同加载级时预制墙与现浇墙平面外位移绝对值相当。

摘要:为研究早龄期混凝土劈裂抗拉性能,基于ABAQUS软件平台使用Python脚本语言进行二次开发,建立粗骨料体积分数为35%的三维细观混凝土模型,在砂浆单元界面和砂浆-骨料界面过渡区(ITZ)嵌入三维零厚度内聚力单元,分别对4、5、6 mm3种网格尺寸以及不同龄期的混凝土圆柱体进行劈裂抗拉数值模拟。结果表明:三维随机多面体骨料细观混凝土模型与内聚力单元相结合适用于早龄期混凝土圆柱体劈裂抗拉的破坏模拟,可以真实地展现出实际骨料的几何形状和空间分布,并能预测混凝土的力学性能和破坏状态,具有很高的可视化程度；3种不同网格尺寸对劈裂抗拉强度影响较小,但对荷载-位移曲线下降段有一定的影响；混凝土劈裂抗拉强度公式计算值、拉应力平均值和试验值之间的误差均在1 d时最大,最大误差分别为17.65%和16.18%,在其余龄期的误差均小于5%,验证了模型的适用性和可靠性；不同龄期模型的破坏过程以及最终破坏状态相似,微裂缝在ITZ处萌生并发展,局部区域混凝土出现压碎的现象,最终形成贯穿混凝土圆柱体横截面的竖向主裂缝。

摘要:为提高型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）梁柱构件的弹塑性分析精度,提出基于随机森林算法的SRC梁柱纤维单元参数预测模型（PMFEP-SRC）,对SRC梁柱纤维单元的滞回曲线拟合效果进行优化。基于收集的153根SRC梁柱试件试验数据,以极限承载力比值R_F和耗能能力比值R_E为目标参数,承载力调整系数C_F和刚度调整系数C_S为调整参数,爬山算法作为寻优手段,实现纤维单元最优调整参数的求解。通过随机森林算法,以SRC梁柱试件的试验控制参数作为特征参数,纤维单元最优调整参数（求解的承载力调整系数C_F与刚度调整系数C_S）作为标签,训练并建立PMFEP-SRC。设计并完成一批不同剪跨比的SRC柱低周往复加载试验,通过试验数据进一步验证了PMFEP-SRC的准确性与可靠性。结果表明:PMFEP-SRC能够较好地拟合不同破坏形态SRC梁柱试件的滞回曲线,对SRC试件的极限承载力和耗能面积的拟合精度远高于未经参数优化的纤维单元。

摘要:装配式防屈曲支撑具有便于拆卸、加工精度易于控制、自重较轻等优点。但传统装配式防屈曲支撑通常无法在震后快速完成损伤检测,且需要对支撑进行整体拆装更换发生局部损伤的元件。为此,提出一种分段装配式防屈曲支撑（SA-BRB）,其具有震后便于视检、局部更换损伤部件等优点。通过简化的SA-BRB螺栓连接等效梁模型确定内芯接触力、螺栓撬力以及螺栓轴力三者间关系,提出SA-BRB螺栓连接方法,并结合有限元模拟结果拟合确定SA-BRB螺栓轴力计算公式。结果表明:槽钢翼缘的高度及厚度、槽钢腹板厚度、盖板及垫板的宽度、内芯宽度及螺栓间距等对螺栓撬力系数影响较大；相比中部螺栓连接,相关参数对端部螺栓连接撬力放大作用更为明显,设计时建议考虑1.1倍螺栓轴力放大系数,螺栓纵向间距宜为100~200 mm。建议的螺栓连接设计方法可较好地预测SA-BRB螺栓连接失效模式,为防屈曲支撑相关研究及设计方法提供理论参考。

摘要:闭口型压型钢板再生混凝土组合板在充分利用组合板优点的同时实现废弃混凝土再利用,为此,针对该新型组合板,开展受弯性能试验,考察不同粗骨料取代率下再生混凝土组合板的破坏形态、荷载位移曲线和跨中截面应变发展情况。建立闭口型压型钢板再生混凝土组合板有限元模型,重点分析粗骨料取代率、净跨度与钢板厚度对受弯承载力的影响。最后,基于试验与有限元参数分析结果提出该新型组合板正截面受弯承载力计算公式。结果表明:受弯过程中,中和轴上移幅度随着取代率的增大而减小；不同取代率的闭口型组合板整体呈弯曲破坏形态；再生混凝土组合板的受弯承载力较普通混凝土板下降6.6%~8.9%；考虑钢材截面部分塑性发展及再生骨料取代率影响的简化计算公式可较好预测组合板的受弯承载力。

摘要:为了将隔震技术推广应用至低层村镇建筑,研发一种造价低廉、制造工艺简单的层间黏结废旧轮胎隔震垫（LBSTP）。选用3种高韧性黏结剂,以层间黏结的方式对废旧轮胎隔震垫（STP）进行增韧补强,并开展黏结破坏试验和力学性能试验。观察废旧轮胎黏结剥离与黏结剪切的破坏现象,结合黏结破坏机制,对LBSTP力学性能进行分析。结果表明:V-SC2000黏结剂强度最高而延展性最差,鱼珠牌万能胶强度最低而延展性最好,且与压剪试验中LBSTP角部翘曲的受拉黏结破坏现象对应；卫力固-801黏结剂黏结的LBSTP-2竖向极限承载力显著高于其他支座；LBSTP-2的极限剪应变为150%,相比STP提升了50%,且具有更强的耗能能力和复位能力。LBSTP呈现出良好的力学性能,研究成果可为废旧轮胎隔震垫在村镇隔震技术中的应用提供理论参考。

摘要:为提高恒压法安全壳泄漏率测量技术的成熟度,评估恒压法安全壳泄漏率理论模型的适用性与可靠性,提出了标况均值法和工况均值法理论分析模型。理论模型的验证须在壳内压力恒定的环境下获取壳内气体参数并计算泄漏率。首先,在自由容积1 000 m³的钢制安全壳模拟体内布置传感器监测壳内气体状态,并在充气管路上设计流量调节装置维持壳内恒压,分别在正压和负压环境下开展实验,探究了应用标况均值法和工况均值法计算安全壳泄漏率的稳定性和一致性。其次,应用恒压法理论模型分析某核电厂压降法试验获取的工程数据,探究了恒压法理论模型对工程尺度安全壳的适用性和对压降法的包容性。研究结果表明:两种恒压法理论模型计算的安全壳泄漏率具有较好的一致性,相对偏差小于±0.2%；工程尺度试验数据分析中恒压法理论模型计算的泄漏率可以达到压降法的精度,两种方法之间相对偏差不足5%,恒压法理论模型可用于分析压降法试验数据。本研究成果可为恒压法安全壳泄漏率测量技术的理论研究和工程应用提供支撑。