Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.


JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

   Cover:  <482>
      
Contents:  <840>

<<<                         CONTENTS                         >>>

Special Feature on Selected Papers of the 3rd International Symposium on Geo-Energy and Geo-Environment (Guest Editor-in-Chief: Ren-peng CHEN)

A study of water curtain parameters of underground oil storage caverns using time series monitoring and numerical simulation

Yi-guo Xue, Ze-xu Ning, Dao-hong Qiu, Mao-xin Su, Zhi-qiang Li, Fan-meng Kong, Guang-kun Li, Peng Wang

DOI: 10.1631/jzus.A2000130 Downloaded: 858 Clicked: 1486 Cited: 0 Commented: 0(p.165-181) <Full Text>   <PPT>  907

Chinese summary   <13>  基于时序监测和数值模拟的地下储油库水幕参数研究

目的:地下水封石油洞库的水封性至关重要.水幕系统适用于地下水补给匮乏、稳定地下水位较低的地区,其性能取决于水幕参数的选择.不同参数(水幕孔间距、水幕孔与洞室高度差和水幕压力等)的水幕系统对洞室的水密性和稳定性有不同的影响.目前,地下油库的水幕系统设计还不够合理,亟需优化,但设计依据仍不足.本文希望通过对水幕系统参数的研究,为实际工程应用提供一些参考.
创新点:1. 通过现场渗压监测和气压监测,建立地下油库运营评价体系,及时了解运营状况;2. 通过有限元计算,对比不同水幕参数的优劣性,获得水幕参数的优化方案.
方法:1. 结合地质勘探资料,探讨水幕孔布孔方式的依据;2. 通过收集现场监测时间序列数据,采用时序分析法评价运营期间地下水封储油库的运营和水封效果,讨论可能出现的渗漏或过量涌水情况;3. 通过有限元仿真模拟,选择水幕系统的三个关键参数并进行优化,评价提出的水幕参数效益,提出适用于本项目的最优参数解.
结论:1. 黄岛地下水封石油洞库项目水幕系统最佳水幕孔间距为10 m,最合理的水幕孔与洞室高度差为25 m,最优水幕压力为70 kPa.2. 当水幕孔间距大于10 m时,水封效果提升不明显;考虑到经济成本(建设、运行和排水成本),这种改进是无效的.3. 当水幕孔与主洞的垂直距离为30~35 m时,水封失效;目前水幕系统的垂直影响范围约为25 m.4. 受地形因素的影响,主洞室周围的孔隙水压力存在显著差异;当水幕压力为60 kPa时,垂直水力梯度小于1.

关键词组:地下储油库;水幕系统;水封洞室;优化设计准则;监测数据;有限元法

Correspondence: Thermal strain response of saturated clays in 1D condition

Qi-yin Zhu, Tian-yu Zhao, Pei-zhi Zhuang

DOI: 10.1631/jzus.A2000152 Downloaded: 713 Clicked: 1225 Cited: 0 Commented: 0(p.182-187) <Full Text>   <PPT>  773

Chinese summary   <14>  一维应力状态下饱和黏土热应变响应本构研究

目的:基于热力耦合试验,揭示饱和黏土热塑性应变机理,提出一个更合理的热塑性方程,并用于描述复杂热力耦合条件下饱和黏土应变响应.
方法:1. 通过试验结果分析、理论推导提出本构关系;2. 通过参数分析和试验模拟,验证本构关系的有效性及合理性.
结论:通过对饱和黏土在不同热力耦合条件下的试验结果验证,本文提出的双屈服面热力耦合本构关系可以很好地模拟热循环下饱和黏土应变响应.

关键词组:饱和黏土;热力耦合;非等温;热循环;双屈服面模型

Correspondence: Unified characterization of hydro-mechanical properties of soil-bentonite mixtures exposed to pore-fluid salinity

Xin Liu, Wen-zhe Zhang, Xiao Wei, Heng-xing Lan

DOI: 10.1631/jzus.A2000121 Downloaded: 727 Clicked: 1241 Cited: 0 Commented: 0(p.188-194) <Full Text>

Chinese summary   <16>  水盐效应对膨润土混合土力学特性的影响及评估方法研究

目的:揭示水盐效应对膨润土混合土的渗透系数和不排水剪切强度的影响.
创新点:1. 通过核磁及扫描电镜等手段从微观角度解释混合土力学指标的变化规律;2. 建立水盐效应下评估混合土的渗透系数和不排水剪切强度的经验关系式.
方法:1. 通过开展常规渗透试验和十字板剪切试验,揭示混合土力学指标的变化规律;2. 通过微观试验,分析影响力学指标的主要控制因素;3. 通过收集文献数据,验证经验关系式的可行性和有效性.
结论:1. 混合土的渗透系数随着膨润土含量的升高而降低;用盐水饱和的试样,其渗透系数偏大,而不排水剪切强度呈相反的趋势.2. 由核磁试验获得的试样孔隙分布可用来解释其渗透系数的变化规律.3. 文中提出的经验关系式能够较好地预测混合土的力学特性,包括渗透系数和不排水剪切强度.

关键词组:水盐效应;渗透系数;不排水剪切强度;膨润土混合土

Articles

Probabilistic collapse analysis of steel frame structures exposed to fire scenarios

Wen Ren, Jin-cheng Zhao

DOI: 10.1631/jzus.A2000251 Downloaded: 813 Clicked: 1282 Cited: 0 Commented: 0(p.195-206) <Full Text>   <PPT>  842

Chinese summary   <13>  火灾场景下的钢框架结构倒塌概率分析

目的:1. 研究结构设计参数的不确定性对火灾场景下钢框架结构倒塌性能的影响;2. 研究室内火灾发生位置对钢框架结构抗倒塌性能的影响;3. 研究室内火灾下钢框架结构倒塌时间的可靠指标,并将其用于火灾下钢框架结构抗倒塌设计.
创新点:1. 通过蒙特卡罗法和易损性分析方法,提出了火灾下钢框架结构倒塌概率分析方法;2. 采用结构倒塌时间的可靠指标对火灾下钢框架结构的倒塌性能进行了定量分析.
方法:1. 通过绘制火灾下钢框架结构倒塌时间龙卷风图,分析结构设计参数的不确定性对钢框架结构火灾下倒塌时间的影响;2. 根据结构易损性分析方法,通过蒙特卡罗法抽取分析样本,并采用样本倒塌时间拟合钢框架结构倒塌时间易损性曲线;3. 通过结构倒塌时间易损性曲线得到结构倒塌时间的可靠指标,并根据倒塌时间的可靠指标定量分析室内火灾下钢框架结构的抗倒塌性能.
结论:1. 钢材屈服强度和钢柱防火保护对火灾下钢框架结构的倒塌时间影响最大;2. 角部房间以及短跨边房间发生火灾时,钢框架结构更容易发生倒塌;3. 通过计算火灾下钢框架结构倒塌时间的可靠指标,可以定量评估火灾下钢框架结构的抗倒塌性能.

关键词组:钢框架;倒塌概率分析;室内火灾;蒙特卡罗法;易损性曲线

In-situ investigation of melting characteristics of waste selective catalytic reduction catalysts during harmless melting treatment

Hao Zhou, Yu-jian Xing, Jia-nuo Xu, Ming-xi Zhou

DOI: 10.1631/jzus.A2000192 Downloaded: 702 Clicked: 1340 Cited: 0 Commented: 0(p.207-221) <Full Text>   <PPT>  912

Chinese summary   <8>  废弃选择性催化还原催化剂无害化熔融处理过程中熔融特性的原位研究

目的:研究废弃选择性催化还原(SCR)催化剂在无害化熔融处理过程中,添加剂对废弃SCR催化剂的熔融特性和矿相转化的影响及其对重金属元素的固定作用,并确定最佳的添加剂配比,为废弃SCR催化剂的无害化处理提供理论支持.
创新点:1. 对加入添加剂后废弃SCR催化剂的无害化熔融处理过程进行了原位研究;2. 确定了最佳的添加剂配比,进而显著降低了重金属浸出浓度.
方法:通过热台显微镜、TG/DSC分析、FactSage热力学模拟和XRD分析等手段,研究三种不同添加剂对废弃SCR催化剂的熔融特性和矿相转变的影响,并用ICP-AES分析重金属浸出毒性,以评价添加剂对重金属的固定作用.
结论:1. 添加剂可有效降低废弃SCR催化剂的熔点;39.00% Fe2O3、6.50% CaO、3.30% SiO2和1.20% Al2O3的添加剂配方具有最佳的助熔性能,可将初始熔化温度从1223 °C降至1169 °C.2. 废弃SCR催化剂的加热过程可分为三个阶段:固相反应阶段、烧结阶段和初始熔融阶段.3. 熔融处理可显著降低重金属V、As、Pb和Se的浸出浓度;以较低的能耗对废弃SCR催化剂进行无害化熔融处理是可行的.

关键词组:废弃SCR催化剂;热熔融处理;熔融特性;添加剂;热台显微镜;浸出毒性

Elemental mercury removal from coal gas by CeMnTi sorbents and their regeneration performance

Hui Cao, Jin-song Zhou, Qi-xin Zhou, Xin-yu Xu, Cong Xie

DOI: 10.1631/jzus.A2000079 Downloaded: 684 Clicked: 1297 Cited: 0 Commented: 0(p.222-234) <Full Text>

Chinese summary   <6>  CeMnTi吸附剂脱除煤气汞及再生性能的研究

目的:探明复合金属氧化物吸附剂协同改性机理,研究温度、活性组分负载量和煤气组分等因素对吸附剂脱汞的影响和机理,并进一步通过热脱附再生对吸附剂的再生性能和机理进行探索,为提高该类吸附剂的脱汞效率以及实际工业应用提供理论基础.
创新点:1. 利用多种表征方法,推导出了Ce-Mn金属氧化物吸附剂的协同改性机制;2. 通过硫化氢存在下的脱汞和再生实验,得出了吸附剂再生后脱汞效率下降的机理:金属硫酸盐和亚硫酸盐的形成使得活性组分出现不可逆损失.
方法:1. 通过共沉淀法制备CeMnTi吸附剂;2. 在固定床反应器上进行煤气脱汞实验,控制变量为反应温度、活性组分负载量和煤气成分,结合表征方法对脱汞机理进行探究;3. 在固定床反应器上通过热脱附再生的方法考察吸附剂再生性能.
结论:1. Ce0.2Mn0.1Ti吸附剂相对CeTi和MnTi吸附剂具有更高的脱汞效率和热稳定性.其脱汞效率在160 °C时达到91.55%,而在200 °C时仍保持在83%以上.2. Mn掺杂可改善吸附剂表面积和铈氧化物在吸附剂表面的分散性,而Ce掺杂可通过与锰氧化物的相互作用提高Mn4+的比例.3. H2S可通过在吸附剂表面生成活性硫显著促进汞的吸附,但是H2S也会与活性成分形成硫酸盐和亚硫酸盐,因此很难进行吸附剂的再生.CO和H2的存在会抑制汞的脱除.HCl可提高脱汞性能,而HCl与H2S共存时则会由于竞争吸附使得脱汞效率下降.4. 吸附剂上的汞化合物主要以HgO和HgS的形式存在,且大部分可以在500 °C下脱附分解.再生后脱除效率降低的主要原因可能是在H2S存在时形成了硫酸盐和亚硫酸盐.

关键词组:CeMnTi;协同效应;气体组分;脱汞;热再生

Chimera state in a network of nonlocally coupled impact oscillators

Jerzy Wojewoda, Karthikeyan Rajagopal, Viet-Thanh Pham, Fatemeh Parastesh, Tomasz Kapitaniak, Sajad Jafari

DOI: 10.1631/jzus.A2000205 Downloaded: 732 Clicked: 1130 Cited: 0 Commented: 0(p.235-244) <Full Text>   <PPT>  769

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