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关键词： 钠冷快堆   纳米流体   过渡金属   计算化学   纳米团簇  

摘要： 为提高钠冷快堆冷却剂的安全性，本文提出了钠基纳米流体的研究方向。在钠基纳米流体中，通过向钠中添加纳米粒子的方法，来改变金属钠流体原有的性质，可在保证原有优秀换热特性的前提下，改变冷却剂化学反应截面，进而有效控制冷却剂发生钠火或钠水反应性事故的后果。本文基于密度泛函理论和电子结构分析方法，计算分析了钛、铁和铜纳米团簇(TMn，TM = Ti、Fe和Cu，n = 2～13)及其与钠原子间形成复合物(Na-TMn)的结构，探讨了TMn的热稳定性及其与Na原子间的相互作用。分析结果表明，所选过渡金属纳米团簇本身具有较高的热稳定性和结合能，且与钠原子间存在显著的电负性差。这些本征特性从理论上支持其作为钠基纳米流体添加剂的潜力，有助于在液态钠中保持结构完整并可能通过电子相互作用抑制钠的化学活性。本研究为后续研究中纳米颗粒的选取及钠基纳米流体的制备提供了理论依据。

关键词： 火干扰   火行为   燃烧剩余物   土壤氮动态   火烧迹地  

摘要： 燃烧剩余物作为森林火灾后土壤表面的复杂残留物，通过释放有机质与矿物质，持续影响火烧迹地土壤氮循环及生态系统恢复。火过程（火前可燃物含水率、载量及火中火行为）的复杂性导致燃烧剩余物特征存在差异，为明确其对土壤氮的影响，先通过不同预设条件（可燃物含水率、载量）的实验室燃烧实验获取样品，再开展土壤培养实验，结合单因素与多因素方差分析，探究燃烧实验预设条件、火行为及燃烧剩余物特征对土壤氮动态的影响。使用冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探究了火过程及燃烧剩余物特征对土壤氮动态的影响。研究结果表明：可燃物含水率、可燃物载量极显著影响土壤硝态氮（Nitrate Nitrogen,NO3-）、总无机氮（Total Inorganic Nitrogen,TIN）含量（P<0.01），显著影响氨态氮（Ammonium nitrogen,NH4+）含量（P<0.05）；火过程对于土壤无机氮与可溶性全氮影响极显著（P<0.01）；燃烧剩余物特征显著影响土壤无机氮TIN、NO3-以及土壤可溶性全氮（Dissolved Total Nitrogen,DTN）(P<0.05)。火干扰的差异性通过直接调控燃烧过程，驱动燃烧剩余物特征产生分异；而燃烧剩余物特征的分异会进一步影响土壤氮素的转化过程，最终导致土壤无机氮、可溶性全氮含量呈现显著差异。由此可见，火干扰直接影响燃烧剩余物特征，对土壤无机氮、可溶性全氮含量则以野火灰为中介间接作用。燃烧剩余物相关条件、特征及火过程，通过改变土壤理化特性、作用于微生物群落等机制影响土壤氮动态。深入研究上述要素与作用路径，可为火烧迹地土壤养分恢复管理及生态系统平衡研究提供支撑与指导。

关键词： 防渗墙   渗流场   稳定性   强降雨   库水位上升  

摘要： 防渗墙缺陷是诱发堤防渗漏破坏的关键隐患，但在极端水力条件影响下，不同缺陷对渗流场演化及稳定性的动态影响机理尚不明确。采用非饱和渗流—应力耦合数值分析方法，依据有限元模型对贯通空洞、裂缝及入岩深度不足三类缺陷对堤防渗流场及稳定性的劣化影响机理进行了系统研究。结果表明：缺陷影响具有显著的地层敏感性，高渗地层中缺陷防渗墙两侧水头落差较完好工况减少最高达58.7%；深部空洞及入岩深度不足在缺陷处引发局部渗流集中，流速峰值达4.7×10-4 m/s，易诱发缺陷扩张。而0.1 m以下的狭长裂缝对整体渗流场扰动有限；堤防失稳受表层基质吸力丧失和深部孔压抬升驱动，防渗墙较完整时失稳模式以背水坡浅层滑散为主；深部缺陷工况下失稳模式演变为切入堤基的整体圆弧滑动。未来的研究可进一步引入概率统计方法，探讨缺陷几何特征分布对堤防整体风险的贡献，以实现更具普适性的堤防安全评价。

关键词： 围岩应力释放   等效支护荷载   斜井TBM   围岩变形   时空演化模型  

摘要： 针对TBM斜井穿越弱胶结地层过程中围岩受力状态及变形具有显著时空效应的问题，开展考虑围岩应力释放及等效支护荷载的围岩-支护协同作用弹塑性解析模型研究。首先，将锚杆、锚索、锚网、反底拱、TBM自重等对围岩的荷载等效为均布荷载施加于围岩，结合围岩应力释放效应，推导出斜井围岩变形时空演化模型；然后通过室内试验获取现场弱胶结岩石的物理力学参数并验证理论解析解；最后将预设函数应用于有限差分法数值模型中以模拟围岩应力逐渐释放过程。研究结果表明：（1）TBM开挖极早期的围岩力学响应强烈，支护荷载在前3天内骤增，并受重力影响呈现“拱顶>拱肩>拱腰”的空间不对称演化规律；（2）所构建的考虑工序滞后联合支护解析模型证实，通过将TBM主机压覆力等效为早期底板约束，合理修正了反底拱约1天的实际施工滞后误差，获得了早期协同支护弹塑性解析解；（3）现场顶板位移变化趋势与理论值变化趋势类似，且现场监测及理论的顶板位移最大收敛值分别为49 mm及68mm，处于同一数量级，验证了考虑围岩应力释放及现场支护的围岩弹塑性解能较好描述围岩塑性区发展及塑性位移发展规律；（4）通过将围岩应力释放效应引入数值模拟中，验证了考虑围岩应力释放效应的必要性，支护对围岩变形的保护作用集中于顶板、底板，塑性区范围较无支护时分别减少14.78％～15.10％、14.99％～15.91％，且对于西部弱胶结岩石现场支护手段能有效限制围岩变形。对比无支护及支护下最大、最小主应力，可知支护限制了围岩应力释放。研究结果可为西部弱胶结地层斜井支护方式、时机设计提供一定理论依据。

关键词： 仿生鱼   数值模拟   刚度分布   水动力  

摘要： 聚焦仿生鱼身体与尾鳍刚度匹配机制,建立动力学模型.通过调控身体和尾鳍的柔性系数模拟刚度变化,研究其对推进性能的影响.基于Fluent平台构建数值模型,在均匀来流条件下开展摆动实验,系统分析刚度组合对净推力、阻力、功率消耗及推进效率的影响规律.结果表明,尾鳍刚度减小显著提升净推力,但增大阻力和功率消耗;身体刚度减小则降低净推力,但提高推进效率.身体与尾鳍刚度需独立优化匹配,特定组合可最大化推力性能,较基准提升74.25%.身体尾鳍刚度匹配为仿生鱼游动性能和机器鱼刚度协同设计提供了参考依据.

关键词： 大空心颗粒氧化硅@氧化铝   分子动力学模拟   高温结构稳定性   低热导率   原位烧结实验  

摘要： 抑制纳米多孔隔热材料高温烧结、提升其结构稳定性是拓展使役温度的首要环节。采用硬模板辅助沉淀法制备了Al2O3包覆的SiO2大空心颗粒（大空心颗粒SiO2@Al2O3，直径约130 nm，壁厚约15 nm），协同利用Al2O3的抗烧结性与SiO2空心结构的低热导率、低密度优势，解决传统隔热材料热导率与结构热稳定性难以兼顾的难题。原位TEM结果表明，当Al2O3包覆量为3.9%（质量分数）时，颗粒经1200℃热处理30 min后仍保持空心结构完整，收缩率<9%；而未包覆SiO2大空心颗粒仅2 min即显著收缩并破裂。该样品室温有效热导率为0.036 W·m-1·K-1,1100℃条件下仅升至0.074 W·m-1·K-1，密度低至0.268 6 g·cm-3，较10 nm实心SiO2颗粒(密度0.312 8 g·cm-3)降低14%。基于分子动力学模拟，系统揭示了升温过程中该复合颗粒的高温演化行为，阐明了Al2O3壳层抑制类液态原子扩散的作用机制，该制备策略为轻质、高流动性高温隔热粉体的可控制备提供了实验与理论依据。

关键词： 自复位耗能支撑   组合碟簧   拟静力试验   滞回性能   快速修复  

摘要： 为提高自复位耗能支撑轴向伸长能力与震后修复效率，本文提出了一种碟簧-预应力筋串联自复位耗能支撑（DP-SCEB），该支撑直接在预应力筋端部串联组合碟簧以提高自复位系统的轴向伸长能力，并通过将耗能组件外置来实现震后快速的损伤修复。本文首先介绍了DP-SCEB的构造和工作机制，随后基于同一DP-SCEB试验试件，通过更换损伤耗能部件，开展两个工况的拟静力试验。重点研究该新型支撑损伤修复前后的受力特性，包括损伤分布与失效模式、变形模式及其轴向伸长能力、耗能和复位性能，并考察损伤修复方法的可行性。试验结果表明：DP-SCEB滞回曲线呈现理想的旗形滞回特性。试验试件第一次拟静力加载结束后，通过更换耗能部件快速完成损伤修复，且试验试件修复前后的滞回曲线基本重合，实现了预期的损伤恢复目标。DP-SCEB的最终失效模式为预期的核心耗能板疲劳断裂导致的承载能力下降，其它部件始终保持弹性。当核心耗能板疲劳失效时，其轴向伸长率达到2.0%的较好水平。

关键词： 斜拉桥   有限元法   荷载组合   安全性   稳定性   运营阶段  

摘要： 以某主跨165.0m的非对称单索面独塔斜拉桥为研究对象,采用有限元法建立结构精细化模型,以现行桥梁设计规范为评价指标,系统分析该类结构在运营阶段各类荷载组合下的结构响应、安全性及稳定性.研究结果表明:1)主塔侧弯刚度显著低于主梁的竖弯和侧弯刚度,是结构的最薄弱部位,稳定性分析进一步证实,主塔平面外左倾失稳是控制结构整体稳定的最不利模式;2)在正常使用极限状态下,独塔斜拉桥的最不利水平位移为0.285 m,发生在主塔顶部,表现为主塔平面外侧弯,独塔斜拉桥主梁的竖向刚度相对较大,在运营期正常使用极限状态时的最大竖向位移仅为0.124 m,远小于规范限值L/400;3)地震作用引起的位移响应小于正常使用极限状态下的位移,不起控制作用.

关键词： 高寒高海拔隧道   真空排水系统   真空稳定性   泵效修正   低温密封退化  

摘要： 针对高寒高海拔隧道中传统重力排水系统易因冻结堵塞与低气压失效的问题，开展真空排水系统在极端环境下的适应性设计与真空稳定性研究。构建引入气压、温度、渗流修正因子的系统设计方法，提出泵效环境修正模型与分区冗余布设策略，并在高原隧道完成实地部署与运行监测。基于SCADA平台，建立真空度与环境参数的耦合响应模型，识别密封退化、流阻升高与泵效波动为主导扰动机制。结果表明：系统管内相对压力可稳定维持在-75～-60 kPa，波动小于±3.5?kPa，极寒条件下维持率达98%以上。对照试验验证了密封结构与热控措施对系统稳态运行的显著提升作用。研究系统性建立了适用于高寒高海拔环境的真空排水设计理论与运行控制方法，为寒区隧道排水工程提供理论参考。

关键词： 台风预测   时间序列   傅里叶神经元算子  

摘要： 台风是影响我国东南沿海地区最严重的自然灾害之一，精准预测其移动路径与强度变化，对防灾减灾工作具有重要现实意义。传统数值预报方法物理机制完备，但存在计算成本高昂、对初始气象场高度敏感等问题，难以有效捕捉台风的快速演变特征，应用场景存在明显局限。近年来，以数据驱动为核心的深度学习技术，为台风短临预测研究提供了全新技术范式。文中构建一种基于傅里叶神经算子（Fourier neural operator, FNO）的端到端预测模型，实现我国东南沿海登陆台风路径与强度的联合预测。该模型依托FNO在连续函数空间内建模全局依赖的独特优势，高效挖掘气象场时空维度下的非局部动态演化规律，弥补了传统卷积网络与循环神经网络在长程时序、空间依赖建模上的固有缺陷。实验采用中国气象局（CMA）发布的1949—2024年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集，筛选东经105°～130°、北纬15°～35°范围内的台风样本，并融合多源再分析气象场作为环境协变量。实验结果表明，所提FNO模型的24 h路径预平均测误差为128.6 km，强度预测均方根误差为6.4 m/s，预测性能显著优于LSTM、Transformer等主流深度学习基线模型。