DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 120 mm厚SX780CF冶炼成分 ①120 mm厚SX780CF冶炼工艺流程如图1(a)~图1(i)： 图1. SX780CF冶炼工艺流程 流程简介：a) 铁水(KR脱硫)采用双工位扒渣，铁水S含量 ≤ 50 ppm；b) 转炉顶底复吹，出钢C ≤ 0.07%，P ≤ 0.008%；c) 转炉出钢后进入一次VD脱C，吹氩使钢水中的残氧与C进行反应生成气体逸出，进而降低碳含量，VD出钢C含量0.03%~0.04%；d) 精炼采用大渣量工艺，白渣保持时间 ≥ 25 min。三加热调控SX780CF各成分在内控范围后，出钢进入第二次VD真空脱气，[H] ≤ 1.0 ppm；e) 水冷铜板结晶器锭模在浇铸之前摆好，并调整好锭型的尺寸，低温快浇，高温慢浇；f) 冷却10 h后夹钳脱模；g) 钢锭表面满板清理，确保无裂纹；h) SX780CF锭表面涂刷高温涂料，保证轧制后的钢板表面质量；i) 加热出炉、待轧制的SX780CF钢锭。 ②冶炼最终成分如表3： Table 3 The finally smelting composition of 120 mm SX780C 元素 C Si Mn P S Als Nb V Ti Cr Mo Ni Cu B 含量 0.09 0.14 1.16 0.009 0.001 0.039 0.034 0.037 0.004 0.0389 0.435 1.439 0.256 0.00036 表3. 120 mm SX780CF最终冶炼成分(wt%) 成分设计思路：对于C元素，其固溶强化能为钢板提供较高的强度增量，但对钢板的塑性、冲击韧性以及焊接性能非常不利。考虑到钢板的厚度较大，钢板1/2位置强度会难以保证，所以碳含量要求走标准上限，实际冶炼0.09%。Si可以提高钢板的淬透性与抗回火性，但对低温冲击韧性有着严重的不利影响，所以设计范围0.10%到0.15%。Mn也能够起到固溶强化的作用，同时能够扩大奥氏体相区，降低A→F转变的温度及Ms温度，在一定程度上能够细化铁素体晶粒，但对碳当量也有严重的影响，所以设计范围在1.10%到1.20%，实际冶炼含量1.16%。P能使钢产生冷脆和影响交叉滑移，S能使钢产生熔点低的FeS形成热脆和增加夹杂物颗粒，两者均属于有害元素，应该尽可能降低其含量。Nb、V、Ti在轧制形变过程中，形成Nb(C，N)、V(C，N)、Ti(C，N)等碳氮析出物，形成析出强化。同时微细的Nb(C，N)析出质点可以固定亚晶界，从而阻止奥氏体晶粒再长大，达到细化晶粒的目的。V可以显著提高钢的强度及抗回火性，同时不影响钢的韧性。Cr、Mo、B能够提高钢板强度和淬透性，使CCT曲线右移，这非常易于大厚度钢板在淬火过程中的组织转变。Ni在钢中为完全固溶元素，具有明显的降低冷脆转变温度的作用。Ni与Fe以互溶形式存在于a和g铁相中，通过其在晶粒内的吸附作用细化铁素体晶粒，提高钢的冲击韧性。Ni也同时是扩大奥氏体区元素，降低奥氏体的转变温度，从而影响到碳与合金元素的扩散速度，阻止奥氏体向珠光体转变，降低钢的临界冷却速度，可提高钢的淬透性，易使钢中出现贝氏体及马氏体。所以设计Ni含量走上限，充分保证SX780的低温冲击性能。
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user: 4. 120 mm厚SX780CF轧制工艺及组织 轧制采用“高温低速大压下”的轧制工艺，粗轧开轧温度1050℃，每道次压下量50 mm，连续4道次进行，充分破碎奥氏体晶粒，使其细小均匀，轧后进行IC冷却，防止因中间坯等待时间过长，使其破碎细化的晶粒继续长大，在钢板心部形成混晶。精轧开轧温度940℃，终轧温度860℃，轧后先进行RPC驰豫60 s，再进入ACC冷却，终冷温度 ≤ 750℃。 对120 mm厚SX780CF钢板进行头尾取样，检测其控轧态金相，金相显微镜为德国卡尔蔡司Axio Imger A1m，观察其厚度四分之一位置的组织，见图2、图3。 图2. 头部厚度1/4位置，200×，金相组织 图3. 尾部厚度1/4位置，200×，金相组织 Table 4 The inclusion test results of SX780C 批号 部位 夹杂物 组织 晶粒度 硫化物 氧化物 球状氧化物 粗 细 粗 细 粗 细 GD180321016 头 0 0.5 0 0.5 0 0.5 B+F+P 8.0 尾 0 0.5 0.5 0 0 0.5 B+F+P 7.0+9.0 表4. SX780CF夹杂物检测结果 根据金相检测结果及表4可以看到，控轧态试样基体组织贝氏体 + 铁素体 + 珠光体，头部铁素体晶粒度8.0级，比例10%，晶粒度较为均匀。尾部铁素体晶粒度7.0 + 9.0级，铁素体比例20%。贝氏体组织较粗大，存在较多岛状物，这会对冲击性能造成不利的影响。对夹杂物进行高倍观察，没有看到粗大的夹杂物，这可以排除粗大夹杂物对冲击性能的影响。
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user: 6. SX780CF两次淬火 + 回火后的组织性能 6.1. 提高淬火机的冷却能力 淬火机冷却系统由缝隙段(1对缝隙冷却喷头)、双联段(2对双联喷嘴)、高压三段(6对快冷喷嘴)及低压段(喷管)组成，其前三段均属于高压段，长度仅为3.6 m，其特点是距离短、流量大、压力高，淬火机的冷却能力主要是高压段提供。低压段长20 m，其冷却能力相对较小。为了提高淬火机的冷却能力，增大钢板的冷却速度，必须要增加辊压式淬火机的水泵水量及开口度。120 mm厚SX780CF两次淬火过程中，淬火机的设备参数对比如表6。 Table 6 When SX780CF twice quenching，comparison of equipment parameters of quenching machin 设备 参数 高压泵 低压泵 回水泵 开口度 高压段 压力/MPa 缝隙段 水量/(m 3 /h) 双联段 水量/(m 3 /h) 高压三段 水量/(m 3 /h) 低压段 压力/MPa 低压段 水量/(m 3 /h) 第一次 淬火 3台 3台 3台 80% 0.65 280 120 200 0.35 300 第二次 淬火 4台 4台 5台 100% 0.87 450 170 250 0.52 400 表6. SX780CF两次淬火时，淬火机的设备参数对比 可见淬火机各段流量增加明显，其对120 mm后钢板的冷却能力，可提高0.5~1.0℃/s。 6.2. 两次淬火+回火后的组织性能 经原回火工艺回火后，其组织性能如图9和表7。 图9. SX780CF (Q + Q + T)电镜检测结果 Table 7 The properties of SX780CF after twice quenching and tempering (Q + Q + T 试样位置 钢种 厚度/mm 拉伸试验 冲击试验KV2/J 温度/℃ 5%应变时效冲击KV2/J 温度/℃ 冷弯 α = 180 0 b = 2a D = 3a ReL/MPa Rm/MPa A% 方向 1 2 3 方向 1 2 3 头 SX780CF 120 756 810 24.5 横向 185 220 230 −40 横向 201 213 221 −20 合格 尾 748 803 24.3 横向 226 190 233 −40 横向 215 231 225 −20 合格 表7. 两次淬火+回火(Q + Q + T)后，SX780CF的性能 根据图9，可见其粒状渗碳体及M/A组元更加均匀细小，不存在粗大的异常组织，所以冲击值提高且更加稳定。同时冷却速度越大，淬火后形成的马氏体越多，其内部的位错密度也越大多，所以强度也随之提高。而回火后形成的回火索氏体也因马氏体的增多而增多，这种优良的韧性组织也对SX780CF的冲击性能大大有益。
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user: 7. 结论 1) 120mm厚SX780CF的热处理工艺为两次淬火(T = 920℃ ± 10℃， t = 288 min) + 回火(T = 600℃ ± 5℃， t = 480 min)，其组织为回火索氏体 + 贝氏体回火组织； 2) SX780冲击不稳定的主要原因为组织不均匀，存在粗大的M/A及渗碳体颗粒导致； 3) 通过两次淬火以及增大冷却速度，可以增加并细化马氏体组织，回火后得到更多的细小而均匀的回火索氏体，这是SX780CF韧性大大提高的原因。同时冷却速度的增加也导致马氏体本身的增多及其内部的位错密度增多，这是SX780CF的强度提高的原因。
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user: 摘 要 幕阜山区公路平纵指标水平普遍较低，道路交通安全设施薄弱，积极推进生命防护工程迫在眉睫。本文针对幕阜山区公路的安全现状与安防工程实施现状，通过对山区公路安全影响因素的定性分析，提出了山区公路干线道路的安全评价指标体系。结合《公路安全生命防护工程实施技术指南》，从定量的角度对公路安全的风险值进行量化评价，完成风险评价表，实现对公路线路的生命防护工程的交通安全评价，为科学推动幕阜山区公路生命防护工程建设提供了科学合理的数据支撑。 关键词 :幕阜山，山区公路，生命防护工程，风险，安全评价 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 对于大多数低等级公路来说，特别是山区公路，完全按照等级公路的要求来设置交通安全设施是不现实的。“合规合标”尚且并不意味着绝对安全，而在以治理山区公路安全隐患为抓手，坚持公路建设、管理、养护、安全并举，不断完善山区公路安全设施的目标下，循序渐进推进生命防护工程的建设，有序强化安全薄弱节点，更加经济可靠。幕阜山区公路干线安全风险评价，能明确幕阜山区公路的不同路线进行危险性排序，合理安排建设次序，为“重点区段重点治理，危险区段优先治理”提供了科学合理的数据支撑。
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user: 2. 幕阜山区公路安全现状 2.1. 公路干线安全现状 幕阜山区有多个国家级风景名胜区、国际级自然保护区及宗教名山，包括通城、崇阳、通山三个南部县，公路线网覆盖多个乡镇，并与江西省相连形成跨省交通，兼顾地方交通与旅游出行。但幕阜山区的现有公路多为县乡等级公路，已建或改建的旅游公路均按照二级公路技术标准执行。由于幕阜山区公路网沿线城镇化程度较高，居民较多，且受地形地质、生态环境与技术条件等的限制，公路的技术指标多数采用技术指标规范的极限值，平纵指标水平普遍不高。 幕阜山区公路多为连续上下坡路段，地势陡峭，多有连续急弯、连续陡坡，平均纵坡度大，圆曲线半径小。公路路面多数状态良好。主要公路线路基支挡构造物虽未做专门防护，但使用良好，失稳、破坏较少。新建或改建的二级公路路堑一般设有浆砌片石边沟，局部为土沟，普遍排水能力良好、设施完善，但低等级公路路堑边沟多为土沟，普遍存在排水能力不足和设置不完善情况。在边坡防护方面，大部分填方边坡依靠自然生长的杂草及灌木防护，基本起到护坡固土作用；绝大部分路基支挡构造物基本能起到保护路堤稳定的作用。岩质边坡无防护，局部路段边坡由于雨水冲刷，坡面出现冲沟，滑塌现象。幕阜山区公路在选线时大都避开了地形条件复杂的滑坡路段，故而大部分路堑边坡稳定性较好。但部分路段山体岩层风化严重，地质条件差，岩层较破碎，覆盖层较厚，夹杂碎石，稳定性较差。 2.2. 生命防护工程实施现状 幕阜山区公路均设置有安全设施，全线分别设置有交通标志、标线、护栏等安全设施。安全设施的设置普遍参照《道路交通标志和标线(GB5768-2009)》与公路交通安全设施设计细则(JTG/TD81-2006)执行，缺乏从交通安全工程与山区公路硬件设施条件方面的综合考虑，针对性不强，安全保证度不够。 2.2.1. 交通标志 幕阜山区二级公路设计速度分别为60 km/h和40 km/h，交通标志包括警告标志、禁令标志、环保标志和指路标志，字高50 cm，标志结构采用单悬臂式、单柱式结构，板面采用铝合金板面、单悬臂采用三级反光膜、柱式采用三级反光膜，立柱采用无缝钢管。交通标志布设缺乏全面系统、因地制宜的规划，在事故多发或交通运行条件复杂的路段，标志设置不全、指向性不够清晰，导致安全性不足。 2.2.2. 交通标线 幕阜山区新建或改建二级公路标线多采用热熔型反光涂料，标线清晰，车道边缘线为白色实现，线宽15 cm，道路中心线为黄色虚线，线宽15 cm。交通标线的颜色、形状、字符、尺寸、图形等一般要求，以及设计、制造、设置、施工的要求应符合《道路交通标志和标线》(GB 5768)、《公路交通标志和标线设置规范》(JTG D82)和其他相关标准规范的规定。而低等级公路标线多采用非反光涂料，且磨损剥落现象普遍，部分路段未画标线。交通标线的施画基本合规合标，但未从交通工程的角度进行标线设计，完善度不够，尤其在特殊路段并无相应匹配的交通标线设计，安全性不足。 2.2.3. 护栏 幕阜山区新建或改建二级公路或在高填方路堤、过水塘浸水路堤等处设置路侧波形梁护栏，波形梁护栏主要采用普通型，普通型护栏立杜间距为4 m，2 m，波形梁护栏的路侧立柱采用φ140 × 4.5圆形钢管。二级公路护栏的设置路段基本满足现行《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81)。低等级公路部分存在护栏完善率不足的情况。但在特殊条件下，并未相应提高护栏等级，护栏设置匹配度不足。另少数填方路段路基宽度不够，有波形梁护栏路侧立柱无法下桩的情况存在，地基的承载力不足，波形梁护栏稳固性不足存在安全隐患 [ 1 ] 。 2.2.4. 视线诱导设施 幕阜山区公路在急弯处等危险路段并未设置用于明示道路线形、方向、车行道边界的轮廓标与线形诱导标，无法确保视距不良情况下的视线诱导作用。在弯道内侧及交叉口处等线植被、山体和建筑物的遮挡的视距不良处，大都无法满足视距三角的要求。交叉口视距三角形内的房屋树木等存在未清除修整情况。急弯内侧视距三角形内的土丘、山体等多因受条件限制未能进行清理、移除或整理的情况，部分在弯道外侧设有凸面镜，但未见匹配警示、速度控制等方法共同提升视线诱导效果，安全可靠度有待提升。
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user: 3. 安全评价指标体系 幕阜山区公路干线的安全风险评价主要针对具体公路的全线基础设施建设现状来进行，故重点集中于道路因素之上。能将公路建设与运营管理部门的基础信息进行融合，为建管养运一体化提供基础。 道路安全评价从五个方面进行：连续急弯、急弯陡坡、穿村路段、路侧临险和桥隧连接变化段，为一级指标， 下分二级指标对一级指标进行评价。 连续急弯的安全评价从五个方面进行：超高加宽、视距、诱导标志标线、减速带标线和平曲线半径。急弯陡坡的安全评价从六个方面进行：超高加宽、视距、诱导标志标线、减速带标线、平曲线半径和纵坡度。穿村路段的安全评价从三个方面进行：人行横道、限速标志和减速带标线。路侧临险安全评价从4个方面进行：路侧险情与道路边线间距、临险类别、护栏强度与诱导标志标线。桥隧连接变化段安全评价从两方面进行：诱导标志标线与端头处理 [ 2 ] 。评价指标体系如表1所示。 Table 1 Road safety evaluation index system in Mufu mountain are 评价目标 一级指标 二级指标 道路安全评价 连续急弯 超高加宽、视距、诱导标志标线、 减速带标线、平曲线半径 急弯陡坡 超高加宽、视距、诱导标志标线、 减速带标线、平曲线半径、纵坡度 穿村路段 人行横道、减速带标线、限速标志 路侧临险 临险类别、距离、护栏强度、诱导标志标线 桥隧连接变化段 诱导标志标线、端头处理 表1. 幕阜山区公路干线安全评价指标体系
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user: 5. 结语 山区公路的安防建设需要有一个循序渐进的推进过程，在众多需要配套进行生命防护工程的路段上如何做到有序实施、分步推进，需要建设者与管理者进行统筹规划与安排工作次序。在此之前首先要明确山区公路网中的高危高险路线，按照轻重缓急进行生命防护工程建设的工作。而本文中进行的道路安全风险计算评价体系能够为公路监管部门提供科学合理的评价方法。同时全数据的分类计算完成风险取值评价表，数据可直接对比调用，计算简便，可做到对幕阜山区公路的路段进行准确量化评价，帮助公路安全建设部门做到用数据说话，为建设部门合力规划生命防护工程的推进工作提供数据支撑，将“重点区段重点治理，危险区段优先治理”落实到位。
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user: 摘 要 不锈钢生产过程中产生了大量含铬废渣，造成了严重的污染问题，引起了社会各界的高度重视。在《巴黎协定》与钢铁工业清洁化转型的双重压力下，低成本、大规模、资源化处理冶金废弃物新工艺的研究开发显得尤为重要。本文综述了钢铁企业对不锈钢渣资源化利用的研究现状，重点讨论了钢渣矿化封存二氧化碳的研究成果，并对兼顾不锈钢渣铬稳定化与钙镁碳捕集的综合利用方向提出了展望。 关键词 :不锈钢渣，铬污染，碳捕集，资源综合利用 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 不锈钢渣是不锈钢冶炼过程中产生的重要副产物。2018年我国不锈钢粗钢产量约2671万吨，产生不锈钢渣600余万吨。不锈钢渣主要分为EAF钢渣和AOD钢渣，两者在成分和矿相方面均有不同，影响了各自资源综合利用领域 [ 1 ] 。EAF渣呈黑色，颗粒较大，性能与一般钢渣较为接近，其中质量分数大于1%的元素有Ca、Si、Mg、Al、Fe、O、Cr等。AOD渣由于金属含量较少而呈白色，冷却过程中易粉化，其中质量分数大于1%的元素有Ca、Si、Mg、O等 [ 2 ] 。EAF渣和AOD渣在矿相组成上也有区别 [ 3 ] 。其中EAF渣主要由硅酸二钙(Ca 2 SiO 4 )和蔷薇辉石(Ca 3 Mg(SiO 4 ) 2 )组成；而AOD钢渣的主要矿相为硅酸二钙(Ca 2 SiO 4 )，同时还含有少量的方解石(CaCO 3 )、氢氧钙石(Ca(OH) 2 )和二氧化硅(SiO 2 ) [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。 不锈钢渣中含有一定量的铬元素，使其不能像普通钢渣一样直接利用。长久以来，国内外学者在不锈钢渣无害化处理方面开展了广泛的研究，并取得了一定成果 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 。其中，针对铬稳定化处理与解毒的方法主要包括固化法、干法处理、湿法处理和熔融改质法等 [ 10 ] [ 11 ] 。以上研究虽然在不同程度上减轻了铬污染问题，但不锈钢渣中蕴含的丰富有价资源仍然难以经济、高效回收，不锈钢渣资源综合利用整体水平仍较低。
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user: 2. 钢铁企业不锈钢渣利用现状 目前钢铁企业普遍采取的不锈钢渣利用方法可分为两大类：应用于钢铁生产流程之内的厂内循环和应用于钢铁生产流程之外的厂外综合应用。 2.1. 厂内循环 厂内循环是主要针对不锈钢渣中的有价氧化物开展的资源综合利用，应用在钢铁生产流程内的烧结、高炉和精炼等方面。 在烧结工序方面，以不锈钢渣来代替部分熔剂不仅可以利用了渣中的Fe、FeO、CaO、MgO、MnO等有价成分 [ 12 ] ，而且高温熔炼后不锈钢渣软化温度低、物相均匀且具有一定的黏性，可在烧结过程中替代部分的白云石和生石灰，能够提高烧结矿质量和降低烧结燃料消耗，是烧结生产中的绝佳原料。但返回值烧结工序仅能消耗约4%的不锈钢渣，难以实现不锈钢渣的规模化利用。此外，钢渣中含有的有害元素带入烧结矿中，会对后续工艺中的铁水质量造成危害。 在高炉炼铁方面，参考普通钢渣的处理工艺可以将不锈钢渣经破碎、筛分后作为造渣剂，渣中的CaO、MgO充当助熔剂，MgO、MnO等改善高炉渣的流动性，金属元素返回生产流程 [ 13 ] 。但高炉本身脱磷能力差，有害元素富集问题仍然存在，同时也会造成渣量的增加。 在钢水精炼方面，李俊国，曾亚南 [ 14 ] [ 15 ] 等人将堆存的EAF和AOD渣同LF精炼渣混合，在LF炉中进行反应，最终制备了精炼渣。此方法充分利用LF精炼的高温和还原性气氛，使堆存不锈钢渣中的六价铬还原为三价铬，同时LF渣中的高Al 2 O 3 含量有利于促进尖晶石的形成，固化和封存不锈钢渣中的铬元素，同时实现了不锈钢渣的无害化处理和资源化利用。 厂内循环有效的提高了钢铁生产流程内原料的利用效率，提高了各元素收得率。然而，以上方法在杂质累积、操作成本、工艺顺行等诸多方面仍存在一些问题，整体实践效果并不十分理想。 2.2. 厂外综合利用 针对不锈钢渣的物理化学特性，冶金工作者开发了许多钢铁生产流程以外的综合利用方法，包括制备建材、烧制陶瓷和处理其他废弃物等方面。 太钢提出了不锈钢渣络合沉淀分步提取有价元素的方法 [ 16 ] ，通过交替提供酸碱环境可选择性提取渣中有价金属元素。但是这种处理方法过程较为繁琐，且酸碱消耗量大，处理成本高，难以在全行业实现推广。 Zhang [ 17 ] 等人开展了不锈钢除尘灰熔融处理回收其中有价金属的研究。在熔融状态下将铁、铬、镍还原为金属单质，通过磁选将其回收利用。作者计算了铬在Fe-Cr-Ni-C熔盐中的活度和氧化铬在不锈钢除尘灰中的活度，并在实验室条件下研究了使用Fe-Cr-Ni-C熔盐还原铬的反应机理。 不锈钢渣在建材制备过程中的应用已得到广泛研究 [ 18 ] [ 19 ] 。不锈钢渣可用于制备波特兰水泥，实现现代城市的工业共生体系的构建。但为降低渣中铬的潜在释放风险，需对不锈钢渣进行铬稳定化预处理 [ 20 ] 。Rosales [ 21 ] 等人通过实验证明了不锈钢渣可代替水泥在混凝土中进行应用，且能够增强混凝土的机械性能。 不锈钢渣的理化性质可以满足制备陶瓷材料的要求。按照陶瓷坯料的成分，一般在不锈钢渣中添加SiO 2 、Al 2 O 3 、MgO等物质可使其达到陶瓷坯料的成分范围 [ 22 ] 。郭华 [ 23 ] 等人用不锈钢渣为原料制备了陶瓷材料，但对渣中Cr 2 O 3 含量有含铬要求。不锈钢渣生产陶瓷耗渣量大，不仅可通过向混合料中添加一定的还原剂消除六价铬的毒性，还在烧制过程中经矿化作用抑制三价铬的再氧化 [ 24 ] 。 不锈钢渣还可用于治理污染性气体。厉亚军 [ 25 ] 等人发现不锈钢渣对SF 6 具有较好的降解效果，作者认为不锈钢渣的粒径越小、反应温度越高，SF 6 去除率越高，单位降解量越大。目前，在钢铁企业绿色转型发展的要求下，基于不锈钢渣矿物属性与其他废弃物协同处理、“以废治废”的思路得到了越来越多的关注。
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user: 3. 钢渣碳捕集研究现状 目前，我国钢铁企业每年排放约15亿吨二氧化碳气体，约占我国碳排放总量的15%，造成了严重的环境问题 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] 。钢铁行业在碳市场中的机遇与挑战并存，如何低成本捕集二氧化碳，减少温室气体排放是钢铁企业急需解决的问题 [ 29 ] [ 30 ] 。钢渣作为含有大量钙镁硅酸盐的冶金废弃物，具有产量大、温度高、距离二氧化碳释放源近等独特优势。因此，利用钢渣矿化封存二氧化碳技术受到了冶金工作者的广泛关注。不锈钢渣是一种含铬钢渣，了解普通钢渣的碳捕集研究现状对不锈钢渣的综合利用具有重要的指导意义。 3.1. 直接碳酸化捕集 Yu [ 31 ] 等人针对转炉渣和电炉渣开展了直接干式碳酸化封存二氧化碳实验研究，发现在反应温度对钙转化率影响较大。此外，作者研究了二氧化碳浓度条件对碳酸化效率的影响，认为在二氧化碳浓度低于10%和高于75%时，钙元素转化率较高。相同条件下，电炉渣固定二氧化碳的性能高于转炉钢渣。经过作者分析认为，该实验过程同时受到了碳酸化反应动力学和二氧化碳气体扩散的控制。 Takahashi [ 32 ] 等人针对日本JFE钢铁株式会社的转炉渣开展了直接碳酸化固定二氧化碳的研究。该研究通过将转炉渣与适量的水混合并通过模具压制成型，密封处理注入二氧化碳气体直至压力达到合适值，使钢渣与二氧化碳充分反应，然后得到碳酸化产品。该工艺特点有：对气体来源要求低，碳酸钙产物与钢渣颗粒紧密结合，所得产物结构强度高。 Chang [ 33 ] 等人借助超重力旋转填料床对转炉钢渣开展了加速碳酸化固定二氧化碳的研究，该研究阐明了超重力旋转填料床内反应时间、反应温度、转速和料浆流速等条件对二氧化碳碳酸化效率的影响机理。并借助热重分析、原子吸收光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等手段进行研究，表明在转速为750 rpm、温度为65℃、反应时间30 min后钢渣最大转化率可达93.5%，并借助收缩核模型对钢渣极限转化率进行了预测。 Huijgen [ 34 ] 等人对某种碱性钙含量较高的钢渣开展了直接碳酸化固定二氧化碳的研究，作者通过对反应过程中钢渣粒径、反应温度、通入二氧化碳压力和反应时间等过程变量进行研究，提出了钢渣—水悬浮液体系下直接碳酸化反应的反应机理。实验得出在二氧化碳压强为1.9 MPa、反应温度为100℃、钢渣粒径小于38 μm条件下，钙元素碳酸化可达74%。并指出该碳酸化方法下钢渣粒径和反应温度为反应的主要限制性环节，还指出钢渣颗粒表面形成的碳酸盐产物层阻碍了反应的进一步进行。 3.2. 间接碳酸化捕集 经过大量研究发现，钢渣直接碳酸化固定二氧化碳主要分为两个阶段：1) 钢渣中钙镁元素溶出；2) 钙镁碳酸化形成碳酸盐。由于直接碳酸化反应两个阶段间隔时间极短，往往存在碳酸盐产物层抑制反应持续进行的现象，降低了反应速率和碳酸化效率。 Kodama [ 35 ] 等人以氯化铵溶液为基础配置浸出液，设计了一种以钢渣为原料的间接化碳酸化固定二氧化碳的工艺。此工艺钙浸出率可达60%，所得碳酸钙产品纯度较高，生产过程耗能较低，所用浸出液可回收循环利用。然而，钢渣破碎、研磨过程耗能较高。 Sun [ 36 ] 等人同样选择氯化铵为浸出液基础，通过考察压强、搅拌速率、温度和反应时间的影响，得出固碳反应的最优条件。在压强为1 MPa、温度为60℃、搅拌速率为400 rpm、反应时间为60 min的条件下，得到了纯度为96%的轻质碳酸钙。同时发现在20℃~80℃范围内调节碳酸化反应温度可以定向生成特定晶型的产品。 张保平 [ 37 ] 等人根据同时平衡原理和电中性原理，对 Ca ( II ) − NH 3 − CO 3 2 − − SO 4 2 − − H 2 O 溶液体系的热力学行为开展了研究，认为钙的溶解度与碳酸根总浓度密切相关。在溶液中总碳酸根浓度大于0.1 mol/L时，钙溶解度与硫酸根浓度正相关，而与氨浓度、总铵浓度和pH值呈负相关关系。 3.3. 不锈钢渣碳捕集研究现状 由于不锈钢渣中含铬组元的存在，其碳酸化行为与普通钢渣存在一定差异。Moon [ 38 ] 等人评价了利用含γ-Ca 2 SiO 4 的AOD渣用于捕捉与封存二氧化碳的可能性，分析了不同固液比的AOD渣泥浆在碳酸化过程中的物理化学变化。发现γ-Ca 2 SiO 4 在室温下与水不发生反应，但是碳酸化后，γ-Ca 2 SiO 4 转化为方解石与二氧化硅，填充在泥浆颗粒的空隙中，形成高密度结构。正是由于颗粒表面这两种新物相的生成，提高了颗粒间的聚合能力，这与硅酸盐水泥硬化转变为混凝土时发生的反应相似，因此碳酸化后的样品表现出了较高的抗压强度，具有良好的结构性能。 Johnson [ 39 ] 等人针对不锈钢渣开展了碳捕集强化研究，发现在二氧化碳压强为0.3 MPa的条件下，向碾碎的渣中掺入12.5%的水后，不锈钢渣可吸收相当于其重量18%的二氧化碳，形成建筑结构材料。碳酸化前后的不锈钢渣抗压强度由之前的不足1 MPa提升到了9 MPa。作者同时指出当不锈钢渣颗粒小于125 μm时，反应后抗压强度明显高于尺寸为4~8 mm的反应产物。 Baciocchi [ 40 ] 等人从反应动力学的角度对不锈钢渣碳捕集开展了研究，重点考察了颗粒粒度对二氧化碳固定能力的影响。研究发现小尺寸不锈钢渣有利于提高二氧化碳吸收容量，最大吸收比率为可达130g/kg(二氧化碳/钢渣)。作者将此现象归因于细颗粒反应物拥有更大的比表面积和反应物利用效率。
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user: 4. 总结与展望 不锈钢渣中含有易溶出的铬元素，极大限制了其资源综合利用水平。学者通过研究发现，将铬元素固定在稳定物相中可降低铬的释放风险，但渣中大量的钙镁资源无法得到充分利用。钢铁企业目前面临着巨大的温室气体减排任务。因此，基于不锈钢渣矿物属性与成分特点，将其无害化处理与碳捕集利用协同考虑，探索兼顾铬稳定化与钙镁赋存相在线调控的方法，提升钙镁元素的回收水平，有望实现钢铁企业废渣与废气的协同治理，对企业的清洁化转型与绿色发展具有重要的现实意义。
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user: 摘 要 本文主要研究基于权重网络的一类SIRS传染病模型的动力学行为，发现基本再生数 R 0 决定了传染疾病的传播与否。即，若 R 0 < 1 则无病平衡点 E 0 是全局渐近稳定性的；若 R 0 > 1 则地方病平衡点 E ∗ 是存在唯一的，并且此时系统也是准持久的。最后通过数值仿真，验证了理论结果的正确性。 关键词 :SIRS模型，权重网络，全局渐近稳定，准持久 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 传染病一直以来都是人类生存的头号大敌，不仅危害着人们的身体健康而且影响社会的稳定。近代以来，人类在科技和医药技术方面取得了巨大的进步，但一些传染病仍然对我们的生命安全产生巨大威胁，如禽流感、甲型H1N1流感以及寨卡病毒(Zika Virus)等。因此，弄清传染病的传播机制，怎样有效地预防和控制疾病的传播成为了科学研究的焦点问题。 众所周知，数学建模是研究传染病传播机制的有效手段之一。有关这方面的研究最早可追溯到上世纪初。早在1906年，Hamer在研究麻疹时构建并分析了一个离散时间模型 [ 1 ]。随后在1926年，Kermack和McKendrick在研究黑死病以及瘟疫的传播规律时，建立了易感态–感染态–移除态(susceptible-infectious-recovered， SIR)仓室模型，之后在1932年，又构建了易感态–感染态–易感态(susceptible-infectious-susceptible， SIS)传染病模型并提出了揭示传染病传播规律的“阈值定理” [ 2 ] [ 3 ] ，这些成果至今仍然被广泛的应用并且得到了蓬勃发展。但是由于传统仓室模型过于理想化，将人群看作均匀混合的，忽略了个体之间接触的异质性。随着复杂网络理论兴起和不断发展，上述不足有了更好的解决方法。复杂网络为描述社会、经济和生物等系统的拓扑结构提供了一个强有力的框架并且异质网络的度可很好地刻画接触模式的异质性 [ 4 ]。因此将复杂网络和传染病模型结合起来，研究传染病在复杂网络上的传播动力学性质成为了近些年来的研究热点 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。在2001年，Pastor-Satorras和Vespiganai首次基于无标度网络提出并研究了SIS传染病模型 [ 5 ] ，结果表明在有限规模网络上，传染病的传播阈值为 〈 k 〉 / 〈 k 2 〉 ，而在无限规模高度异质的网络上，其传播阈值为0。Li等人在复杂网络上构建并研究了一个新的具有非线性感染率和具有出生率和死亡率的易感态–感染态–移除态–易感态(susceptible-infectious-recovered-susceptible， SIRS)模型 [ 6 ] ，Zhu等人在文献 [ 7 ] 中提出了复杂网络上的一个一般化的传染病模型，他们的结果都解释了连接异质性是如何影响传播阈值的。 然而接触模式的异质性在复杂网络中不仅表现为连边的数量不同，而且也体现在连边权重的差异上 [ 9 ]。事实上，许多常见的网络系统都是带权重的，例如交通网络、股票网络、生物网络等。在传染病传播过程中，边权可以表示两个个体之间接触的频繁程度或接触时间长短，边权越大，表示个体之间的连接越紧密，易感状态的个体被感染的几率就越大 [ 8 ] [ 10 ]。因此研究边的权重对传播过程的影响具有重要的意义。文章 [ 11 ] 利用权重来衡量个体行为对传播过程的影响，并由此估计个体的感染风险，从而采取更有效的干预措施。文章 [ 12 ] 通过边权重来表示节点之间的亲密程度，并且通过研究发现权重较大的节点更容易被感染，而对于整个网络来说，连边的权重越分散，疾病传播就会越慢。 受上述的研究成果启发，本文基于无标度网络SIRS模型，考虑感染个体的差异性，将感染个体分为低风险感染个体和高风险感染个体，并引入权重用于刻画个体之间接触的频繁程度，建立了基于权重网络的SIRS传染病模型。
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user: 4. 数值模拟 这一节，我们通过两个数值仿真例子来验证相关结果的正确性。首先，根据优先连接算法我们构建了一个带有100节点的BA无标度网络。接下来我们验证 E 0 的全局稳定渐近稳定性。 例1. 这里我们取 g ( k ) = k a ， φ 1 ( k ) = k b 以及 φ 2 ( k ) = k c 其它参数分别为 α = 0.3 ， λ = 0.04 ， γ 1 = 0.09 ， γ 2 = 0.08 ， δ = 0.05 ， a = 1 ， b = 0.6 和 c = 0.9 。那么， R 0 = 0.4989 < 1 ，由定理2可知，如果 R 0 = 0.4989 < 1 ，则无病平衡点 E 0 是全局渐近稳定的。给定初值条件 S k ( 0 ) = 0.5 ， I 1 k ( 0 ) = 0.15 ， I 2 k ( 0 ) = 0.2 和 R k ( 0 ) = 0.15 ，我们可以得到 S k ( t ) ， I 1 k ( t ) ， I 2 k ( t ) 以及 R k ( t ) 的随时间的演化图，如图1所示。从图中可以看出疾病最终都会消亡，与我们的结果相吻合。 图1. I 1 k ( t ) 、 I 2 k ( t ) 以及 R k ( t ) 的时间演化图 接下来，我们验证定理1和定理4。 例2. 这里我们分别取 γ 1 = 0.2 ， γ 2 = 0.15 和 δ = 0.1 ，其它参数及初值条件分别和例1中的相同。则有 R 0 = 2.2006 > 1 ，由前面的研究结果可知，如果 R 0 > 1 ，则系统(6)存在唯一的地方病平衡点 E * ，并且系统(6)是持久存在的 S k ( t ) ， I 1 k ( t ) ， I 2 k ( t ) 以及 R k ( t ) 的随时间的演化图，如图2所示。从图中可以看出系统最终是持久存在的，这与我们的结果是一致的。 图2. I 1 k ( t ) 、 I 2 k ( t ) 以及 R k ( t ) 的时间演化图
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user: 5. 结论 为了获得个体接触的频繁程度对疾病传播的影响，我们建立并分析了一个考虑权重的SIRS网络传染病模型，得到了基本再生数，给出了地方病平衡点的存在唯一性条件以及证明了无病平衡点的全局渐近稳定性。同时还研究了系统的持久性并通过数值模拟验证了我们的结果。由前面的研究结果 R 0 = α λ 〈 k φ 1 ( k ) g ( k ) 〉 γ 1 〈 k g ( k ) 〉 + ( 1 − α ) λ 〈 k φ 2 ( k ) g ( k ) 〉 γ 2 〈 k g ( k ) 〉 可知感染者中低风险感染者所占的比率 α 能影响疾病传 播阈值并且还发现 R 0 随着治愈率 γ 1 和 γ 2 的增大而减小。因此提高疾病的治愈率是抑制疾病传播的重要措施。同时我们可以看出 R 0 对于网络拓扑结构是敏感的，网络的度和权重的改变都能导致基本再生数 R 0 的变化，进而影响疾病的传播。
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user: 基金资助 受湖南省大学生研究性学习与创新性实验计划项目(湘教通[ 2016 ] 283号(序号207))和长沙理工大学“十三五”专业综合改革试点项目(数学与应用数学专业)资助。
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user: 摘 要 恋爱教育是高校思想政治教育领域的研究热点，是促进高职生全面发展的重要环节。恋爱是大学生的重要人生课题，恋爱价值观对其恋爱行为具有指导作用。本研究采用自编高职生恋爱价值观问卷对高职生进行施测，共收回有效问卷2051份。结果表明：除经济水平这个维度呈正偏态分布外，高职学生恋爱价值观其他4个维度总分均呈负偏态分布，并且体现出了一定的“享乐主义”：看重当下，享受当下，较少考虑未来。结合高校思政工作实际，提出以下建议：加强社会主义核心价值观引导教育；加强高职生的婚恋观教育；开设专门的爱情心理学课程。 关键词 :高职生，恋爱价值观，思政工作 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 从古至今，爱情一直是人们津津乐道的话题，爱情犹如生活的调味剂，给平淡无奇的人生平添乐趣。根据新精神分析学派代表埃里克森的人格发展八阶段理论，青年早期(18~25岁)处于获得亲密感，避免孤独感的阶段，他们的任务是获得爱的品质，而高职生正处于这个年龄，恋爱是他们面临的重要人生课题 [ 1 ] 。本研究中，有52.22%的同学都经历过或正在恋爱，有26.72%的同学虽然没有恋爱史，却对恋爱有所期待，他们对爱情有着自己的看法。且现在社会对大学生恋爱秉持着开放包容的态度，处于美好年龄的他们，朝夕相处，很容易萌生出感情。但现在的大学生大部分是90后甚至00后，由于缺乏生活阅历，他们的世界观、人生观、价值观仍处于不稳定的阶段，大学生因为恋爱问题自杀、意外怀孕、感染性传播疾病等事件时有发生 [ 2 ] 。恋爱问题作为大学生常见的心理困扰之一 [ 3 ] ，一旦处理不当，则会导致当事人受挫、受伤，甚至引发精神疾病，给思政教育工作带来莫大的安全隐患。 因而，对高职生恋爱价值观的研究能够为高职生的思想教育提供资料，了解高职学生的恋爱价值观特点，从而有针对性的对其进行引导，更好地规范和管理高职生的行为。
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user: 2. 研究对象及方法 2.1. 研究对象 本研究使用自编问卷对高职生恋爱价值观进行研究。通过前期开放式调查，编制高职生恋爱价值观初测问卷，施测，再修改，从而形成高职生恋爱价值观正式问卷。使用“问卷星”在广西交通职业技术学院发放正式问卷，共收回2180份，剔除不合格的问卷(如随意作答、全选一种答案等)129份后，得到有效问卷2051份进入统计分析，有效回收率为94.08%。 2.2. 研究方法 本研究中，将高职生恋爱价值观定义为高职生在谈恋爱时最注重恋爱对象的条件。采用自编问卷，包括了经济水平、个人能力、个人品质、心理相容、身体面貌5个维度，共23道题，采用李克特式5点计分法计分，从非常不重要到非常重要(1分到5分)，各维度分别算总分，问卷不计总分。各维度的Cronbach α系数在0.779~0.900之间，各维度的积差相关系数r在0.629~0.821之间，各维度相关系数在0.165~0.602之间，信效度良好。 对回收的数据均采用SPSS 22.0进行统计分析。
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user: 4. 建议与对策 本研究发现，当代高职生恋爱价值观总体上处于一个比较健康的水平，总体上注重恋爱对象的内在品质、个人能力、双方之间的契合度，而对身体条件、经济条件的重视程度排在最后。但本研究结果显示，高职生的恋爱价值观仍存在“享乐主义”、“功利主义”倾向，他们对恋爱对象的车、房要求虽然不高，但却希望对方“愿意为我花钱”，并且家庭有经济实力、收入高，有能力为他们花钱。还存在一定的“虚荣主义”，希望对方看起来“有品味”。恋爱价值观作为高职生三观的一部分，已出现了偏差，对他们三观的矫正势在必行且迫在眉睫，对此，结合高校工作实际，本研究提出3点建议： 1) 加强社会主义核心价值观引导教育 社会主义核心价值观中，“爱国、敬业、诚信、友善”，是公民基本道德规范，友善强调公民之间应互相尊重、互相关心、互相帮助，和睦友好，努力形成社会主义的新型人际关系。而在本研究中，高职生在恋爱价值观中表现出来的“享乐主义”、“功利主义”、“虚荣主义”，显然是有悖社会主义核心价值观中的“友善”的，在我国，倡导的是互相尊重、互相关心、互相帮助，和睦友好的良好人际关系，而本研究中多了一丝“算计”的意味，因而，加强高职生社会主义核心价值观引导教育势在必行，需将社会主义核心价值观贯彻于他们生活的方方面面，通过班会引导、讲座、开展活动等多种形式开展思政教育工作，引导他们形成正确的价值观，真正成为社会主义接班人。 2) 加强高职生的婚恋观教育 恋爱价值观是婚恋价值观的一部分，市场经济形势下，人们的恋爱价值观开始物质化便也不足为奇。目前国内的大学教育多是偏重实用科学知识的传授，忽视了对高职学进行婚前教育，导致许多高职高专学生出现急功近利的心理，这不利于塑造学生健全人格和高尚情操。目前的大学教育应该专门针对高职高专学生开展婚恋等方面的情感教育类的专题讲座，传授正确的恋爱价值观、科学的婚恋知识、性知识等一系列知识，帮助高职高专学生树立健康向上的恋爱价值观，从而促进思政工作的开展。 3) 专门开设爱情心理课程 本研究中，78.94%的学生都曾经谈过恋爱或者对恋爱有向往，因而对他们进行正确的爱情引导十分有必要。目前大部分高校都已开设“高职高专学生心理健康教育”这门课程，关于爱情的主题是其中的一个章节，但却往往不被重视。根据埃里克森的八阶段理论，高职高专学生所处年龄(18~25岁)的任务是建立亲密关系，爱情是他们的必修课。加之现在高职生为情自伤或他伤的比率越来越高，为思政教育工作带来一定的难题，我们应该在高校内专门开设爱情心理的课程，帮助高职学顺利完成“爱情”这门必修课。
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user: 摘 要 基于三维非定常N-S (Navier Stokes)方程开展超音速条件下“十”字翼导弹动态特性数值研究。空间方向的离散采用二阶精度的Roe格式，非定常流动求解采用“双时间步”(Dual-time-step)方法的隐式LU-SGS格式。在Etkin非定常气动力模型基础上，通过强迫简谐运动过程辨识动态稳定性参数(动导数)，分析了减缩频率、子迭代步数和网格规模对动导数辨识结果的影响，并通过与实验结果的比较，验证了计算结果的可靠性。 关键词 :数值模拟，N-S方程，超音速，动导数，强迫简谐分析法 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 动态稳定性参数(动导数)是飞行器控制系统设计，飞行器轨道设计和飞行器纵、横向动态稳定性分析的重要参数 [ 1 ] 。目前，评估飞行器飞行品质和动态特性的方法主要有飞行实验、风洞实验和理论计算，其重要内容之一是获取动导数。飞行实验和风洞实验确定动态参数难度大、周期长，且实验状态受实验条件的诸多限制 [ 2 ] 。从国内外发展来看，通过数值计算获得动导数是动态参数研究发展的重要趋势 [ 3 ] 。 动导数计算方法分为：1) 小扰动线化理论、牛顿理论与气动力工程模型相结合的动导数工程近似方法；2) 模拟动态实验的数值自由振荡法和数值强迫振荡法。动导数工程近似方法在90年代以前被国内外普遍采用，这是一种经验和半经验的方法，如内伏牛顿流理论等。工程近似方法的最大特点在于快捷，但依赖于经验性，考虑气流分离、再附和尾流等效应较为困难，对于超音速复杂外形流动难以适应，计算精度难以保障。因此考虑了流动非线性的模拟动态实验的全数值计算是动导数研究发展的重要方向 [ 4 ] 。 本文采用数值模拟强迫振荡法辨识动态稳定性参数，在Etkin非定常气动力模型的基础上，建立了单自由度俯仰及滚转运动时的非定常气动力/力矩系数和状态变量之间的数学模型，给出了强迫简谐分析方法求解俯仰阻尼导数及滚转阻尼导数的数值计算方法。此外，为了考虑俯仰引起的纵横向交叉耦合效应，本文还开展了“十”字翼导弹强迫俯仰振动时的交叉耦合导数计算。
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user: 2. 数值方法 在笛卡尔惯性坐标系下，对完全气体、忽略质量力下的三维无量纲Navier-Stokes方程形式如下： ∂ U ∂ t + ∂ E ∂ x + ∂ F ∂ y + ∂ G ∂ z = ∂ E v ∂ x + ∂ F v ∂ y + ∂ G v ∂ z (1) 式中：U为守恒变量，E、F、G为无粘通量，E v 、F v 、G v 为粘性通量。本文在空间上采用二阶精度的Roe格式，Roe格式是基于Godunov方法的基本思路发展起来的，是通量差分分裂(FDS)格式的一种，由于其优秀的间断分辨率和较小的数值耗散性，目前受到广泛的应用。 采用引入“双时间步”(Dual-time-step)方法的LU-SGS隐式格式离散流体运动方程时间项。动网格生成采用刚性网格生成方法。远场入流边界采用适用于动态边界条件下的一维Riemann不变量的无反射边界条件。对于定常/非定常超音速出流，边界点上的值由内流场计算结果外推得到。对于壁面边界，采用速度无滑移、绝热壁条件。奇性轴采用外插后周向平均处理。
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user: 3. 动导数计算方法 对于飞行器做单自由度的俯仰运动，如果其质心速度不变，则确定运动的独立状态变量只有攻角 α 和俯仰角速度q。对俯仰力矩系数C m ，由Etkin假定，俯仰力矩系数可写成 [ 5 ] ： C m = C m ( α ( t ) ， α ˙ ( t ) ， α ¨ ( t ) ， ⋯ ， q ( t ) ， q ˙ ( t ) ， q ¨ ( t ) ， ⋯ ) (2) 给定强迫振动： α ( t ) = θ = α 0 + α m sin k t (3) 式中 α 为瞬时攻角， θ 为俯仰角， α 0 为基准状态的攻角， α 0 为振动幅度，k为减缩频率。 在k不很大，且忽略高阶导数的影响时，当非定常振动过程达到谐振解，通过数值积分可以求出俯仰刚度 C m θ 和俯仰阻尼导数 C m θ ˙ ： C m θ = k θ m π ∫ t s t s + T c C m ( t ) sin k t d t (4) C m θ ˙ = 1 θ m π ∫ t s t s + T c C m ( t ) cos k t d t (5) t s 为积分起始时刻， T c 为振动周期。同样的，强迫俯仰振动时引起的俯仰-滚转力矩交叉耦合导数为： C m α ˙ + C m q = 1 θ m π ∫ t s t s + T c C l ( t ) cos k t d t (6) 与之相仿，给定强迫滚转振动： ψ = ψ m sin k t (7) 其中 ψ 为滚转角， ψ m 为滚转角振幅。由此辨识出的滚转阻尼导数为： C l ψ ˙ = C l p + C l β ˙ sin ( α 0 ) = 1 π ψ m ∫ t s t s + T c C l ( t ) cos k t d t (8)
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user: 4. 验证算例 本文采用HBS(Hyper Ballistic Shape)外形作为验证算例 [ 6 ] ，HBS外形是高超声速导弹外形的标模。HBS外形参数见图1，其中： 。图2为HBS模型对称面网格，网格数： 131 × 73 × 51 (流向 × 周向 × 径向)。 图1. HBS外形参数 图2. HBS对称面网格 图3. 俯仰力矩系数迟滞曲线 计算条件为：马赫数 M a ∞ = 6.85 ，以头部直径为参考长度的 Re d = 0.72 × 10 6 ，质心位置 X c g / L = 0.72 ，强迫俯仰振荡的振幅为1˚，减缩频率分别取0.2和0.05。图4是不同起始攻角下对俯仰阻尼导数的计算结果与文献 [ 6 ] 中的实验结果的比较。实验结果的误差带为±15%。从计算的总体情况来看：数值结果和实验结果在趋势上是一致的，都处于俯仰动态稳定状态。从数据的总体分布范围来说，数值计算结果与实验一致，最大差距为14%。HBS外形在攻角小于14˚范围内时的俯仰阻尼导数变化不大，而大于14˚后俯仰阻尼导数迅速增加，这和图3俯仰力矩系数迟滞曲线所反映的内容是一致的。 图5给出了不同起始攻角下的俯仰刚度与实验结果的比较。数值计算结果显示，随着攻角的增大，静稳定性参数由正变负，在攻角为8度附近进入静稳定状态。随着攻角进一步增大，静导数在攻角为17度附近再次改变符号，静稳定性第二次发生改变。对比减缩频率分别为0.2和0.05的两组数据，较小的减缩频率与实验结果更为接近。当攻角为20˚时，缺乏实验数据来评估数值模拟的结果。 综合图4和图5中的两组计算结果，可以看到本文基于Etkin非定常气动力模型所发展的强迫简谐分 图4. 俯仰阻尼导数计算结果与实验比较 图5. 俯仰刚度计算结果与实验比较 析法辨识动态稳定性参数是可靠的，能够满足强迫振动非定常流场的计算要求。
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user: 5. “十”字翼导弹俯仰阻尼导数计算 图6给出了“十”字翼导弹的外形尺寸。导弹全长L = 10 m，直径d = 1 m。对这类外形复杂的带控制舵导弹外形，结构化的单块网格已经不能满足其网格生成要求。本文采用块间完全对接的多块结构化网格，对称面网格与分区情况见图7。网格总量为200万。近壁第一层网格到壁面的距离为 1 × 10 − 4 L 。给定强迫俯仰振动形式 α ( t ) = θ = α 0 + α m sin k t ，其中初始攻角 α 0 = 1.5 ∘ ，振幅 α m = 1.5 ∘ ，减缩频率k取0.05，质心位置 X c g / L = 0.5 。 图6. “十”字翼导弹外形尺寸 图7. 对称面网格与分区图 从图8俯仰力矩系数的时间历程曲线可以看出，俯仰力矩系数收敛情况很好，从第二个周期开始已经完全达到谐振，随时间按正弦规律变化，非定常滞后效应比较明显。随着马赫数增加，同一时刻下的俯仰力矩系数减小。在同一周期内，不同马赫数的俯仰力矩系数均有相同的正弦振动形式，其最小值差别不大，最大值之间有较大差距。图9和图10给出了滚转力矩系数和偏航力矩系数的时间历程曲线。我们看到滚转力矩基本按正弦规律呈周期性变化，而偏航力矩呈不规则的脉动状态变化，无周期性规律，说明强迫俯仰振动时俯仰方向和滚转方向的交叉耦合性相对较强，本文对俯仰-滚转交叉耦合导数开展了数值辨识，其结果列于表1。 图8. 俯仰力矩系数时间历程曲线 图9. 滚转力矩系数时间历程曲线 图10. 偏航力矩系数时间历程曲线 “十”字翼导弹的俯仰力矩静、动导数均为负值，说明导弹是俯仰静、动稳定的。随着马赫数的增加，静、动导数的绝对值减小，静、动不稳定性减弱。同时，俯仰–滚转交叉耦合导数为正值，表明在俯仰过程中可能出现滚转方向的动不稳定问题。从表1还可以看出，俯仰–滚转阻尼导数量级很小，比俯仰力矩动导数小4个量级，计算时涉及表面摩阻等复杂的计算问题，增加了计算难度，因此交叉耦合导数计算的正确性和计算精度还需相关实验数据进一步加以验证。 图11进行了俯仰阻尼导数的计算结果与文献 [ 7 ] 中实验数据和文献 [ 8 ] 中基于准定常欧拉方程的求解结果的相互比较。从中可以看出，本文预测的俯仰阻尼导数比文献中采用准定常欧拉方程的求解结果更加接近风洞实验的数据，最大误差不超过6%。这里还需要说明的是，文献中采用定速率运动形式得到气动力时间历程，本文采用强迫正弦运动得到气动力时间历程，两种方法得到的结果基本相同。 图11. 俯仰阻尼导数计算结果与实验比较 Table 1 Computation results of dynamic derivatives for missile geometries with fin Ma C m α ˙ C m q + C m α ˙ C l q + C l α ˙ 1.58 −44.32 −261.40 0.08001 1.75 −37.92 −239.99 0.06054 1.89 −33.71 −227.85 0.04700 2.10 −29.15 −208.90 0.03174 2.50 −23.55 −180.49 0.01749 表1. “十”字翼导弹动导数辨识结果