基于人工神经网络的钛合金焊接接头机械性能预测

采用多层前向反馈神经网络模型,对钛合金钨极氩弧焊的焊接接头机械性能进行了模拟和预测。其中,输入参数包括钛合金成分、冷却速度和热处理参数;输出参数包括5个重要的机械性能,即极限抗拉强度、延伸率、断面收缩率、屈服强度和硬度。详细分析了铝和钒这2种元素对机械性能的影响。

The numerical simulation of fire spread within a compartment using an integrated gas and solid phase combustion model

An integrated fire spread model is presented in this study including several sub-models representing different phenomena of gaseous and solid combustion. The integrated model comprises of the following sub-models: a gaseous combustion model, a thermal radiation model that includes the effects of soot, and a pyrolysis model for charring combustible solids. The interaction of the gaseous and solid phases are linked together through the boundary conditions of the governing equations for the flow domain and the solid region respectively. The integrated model is used to simulate a fire spread experiment conducted in a half-scale test compartment. Good qualitative and reasonable quantitative agreement is achieved between the experiment and numerical predictions.

Density-Enhanced Gas and Dust Shells in a New Chemical Model for IRC+10216

A new chemical model is presented for the carbon-rich circumstellar envelope (CSE) of the asymptotic giant branch star IRC+10216. The model includes shells of matter with densities that are enhanced relative to the surrounding circumstellar medium. The chemical model uses an updated reaction network including reactions from the RATE06 database and a more detailed anion chemistry. In particular, new mechanisms are considered for the formation of CN-, C3N-, and C2H-, and for the reactions of hydrocarbon anions with atomic nitrogen and with the most abundant cations in the CSE. New reactions involving H- are included which result in the production of significant amounts of C2H- and CN- in the inner envelope. The calculated radial molecular abundance profiles for the hydrocarbons C2H, C4H, and C6H and the cyanopolyynes HC3N and HC5N show narrow peaks which are in better agreement with observations than previous models. Thus, the narrow rings observed in molecular microwave emission surrounding IRC+10216 are interpreted as arising in regions of the envelope where the gas and dust densities are greater than the surrounding circumstellar medium. Our models show that CN- and C2H- may be detectable in IRC+10216 despite the very low theorized radiative electron attachment rates of their parent neutral species. We also show that magnesium isocyanide (MgNC) can be formed in the outer envelope through radiative association involving Mg+ and the cyanopolyyne species.

Evaluation of Pt and Re oxidation state in a pressurized reactor: difference in reduction between gas and liquid phase

Determination of metal oxidation state under relevant working conditions is crucial to understand catalytic behaviour. The reduction behaviour of Pt and Re was evaluated simultaneously as a function of support and solvent in a pressurized reactor (autoclave). The bimetallic catalysts are used in selective hydrogenation of carboxylic acids and amides. Gas phase reduction reduced the metals more efficiently, in particular Pt.

Gas and grain chemistry in a protoplanetary disk

The chemistry in a protoplanetary accretion disk is modelled between a radius of 100 and 0.1 AU of the central object. We find that interaction of the gas with the dust grains is very important, both by removing a large fraction of the material from the gas in the outer regions and through the chemical reactions which can occur on the dust grain surfaces. In addition, collision with grains neutralises gaseous ions effectively and keeps the ionization fraction low. This results in a chemistry which is dominated by neutral-neutral reactions, even if ionization is provided by cosmic rays or by the decay of radioactive isotopes. We model the effects of two desorption processes with very different efficiencies and find that while these produce similar results over much of the disk for many species, some molecules are extremely sensitive to the nature of the desorption and may one day be used as an observational test for the desorption process.

Residential consumption of gas and electricity in the U.S.: The role of prices and income

We study the residential demand for electricity and gas, working with nationwide household-level data that cover recent years, namely 1997-2007. Our dataset is a mixed panel/multi-year cross-sections of dwellings/households in the 50 largest metropolitan areas in the United States as of 2008. We estimate static and dynamic models of electricity and gas demand. We find strong household response to energy prices, both in the short and long term. From the static models, we get estimates of the own price elasticity of electricity demand in the -0.860 to -0.667 range, while the own price elasticity of gas demand is -0.693 to -0.566. These results are robust to a variety of checks. Contrary to earlier literature (Metcalf and Hassett, 1999; Reiss and White, 2005), we find no evidence of significantly different elasticities across households with electric and gas heat. The price elasticity of electricity demand declines with income, but the magnitude of this effect is small. These results are in sharp contrast to much of the literature on residential energy consumption in the United States, and with the figures used in current government agency practice. Our results suggest that there might be greater potential for policies which affect energy price than may have been previously appreciated. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dynamic Modeling and Interaction of Hybrid Natural Gas and Electricity Supply System in Microgrid

Natural gas (NG) network and electric network are becoming tightly integrated by microturbines in the microgrid. Interactions between these two networks are not well captured by the traditional microturbine (MT) models. To address this issue, two improved models for single-shaft MT and split-shaft MT are proposed in this paper. In addition, dynamic models of the hybrid natural gas and electricity system (HGES) are developed for the analysis of their interactions. Dynamic behaviors of natural gas in pipes are described by partial differential equations (PDEs), while the electric network is described by differential algebraic equations (DAEs). So the overall network is a typical two-time scale dynamic system. Numerical studies indicate that the two-time scale algorithm is faster and can capture the interactions between the two networks. The results also show the HGES with a single-shaft MT is a weakly coupled system in which disturbances in the two networks mainly influence the dc link voltage of the MT, while the split-shaft MT is a strongly coupled system where the impact of an event will affect both networks.

Characterisation of gas and particle emissions from wildfires

Os incêndios florestais são uma importante fonte de emissão de compostos gasosos e de aerossóis. Em Portugal, onde a maioria dos incêndios ocorre no norte e centro do país, os incêndios destroem todos os anos milhares de hectares, com importantes perdas em termos económicos, de vidas humanas e qualidade ambiental. As emissões podem alterar consideravelmente a química da atmosfera, degradar a qualidade do ar e alterar o clima. Contudo, a informação sobre as caraterísticas das emissões dos incêndios florestais nos países do Mediterrâneo é limitada. Tanto a nível nacional como internacional, existe um interesse crescente na elaboração de inventários de emissões e de regulamentos sobre as emissões de carbono para a atmosfera. Do ponto de vista atmosférico da monitorização atmosférica, os incêndios são considerados um desafio, dada a sua variabilidade temporal e espacial, sendo de esperar um aumento da sua frequência, dimensão e severidade, e também porque as estimativas de emissões dependem das caraterísticas dos biocombustíveis e da fase de combustão. O objetivo deste estudo foi quantificar e caraterizar as emissões de gases e aerossóis de alguns dos mais representativos incêndios florestais que ocorreram no centro de Portugal nos verões de 2009 e de 2010. Efetuou-se a colheita de amostras de gases e de duas frações de partículas (PM2.5 e PM2.5-10) nas plumas de fumo em sacos Tedlar e em filtros de quartzo acoplados a um amostrador de elevado volume, respetivamente. Os hidrocarbonetos totais (THC) e óxidos de carbono (CO e CO2) nas amostras gasosas foram analisados em instrumentos automáticos de ionização de chama e detetores não dispersivos de infravermelhos, respetivamente. Para algumas amostras, foram também quantificados alguns compostos de carbonilo após reamostragem do gás dos sacos Tedlar em cartuchos de sílica gel revestidos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH), seguida de análise por cromatografia líquida de alta resolução. Nas partículas, analisou-se o carbono orgânico e elementar (técnica termo-óptica), iões solúveis em água (cromatografia iónica) e elementos (espectrometria de massa com plasma acoplado por indução ou análise instrumental por ativação com neutrões). A especiação orgânica foi obtida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa após extração com recurso a vários solventes e separação dos extratos orgânicos em diversas classes de diferentes polaridades através do fracionamento com sílica gel. Os fatores de emissão do CO e do CO2 situaram-se nas gamas 52-482 e 822-1690 g kg-1 (base seca), mostrando, respetivamente, correlação negativa e positiva com a eficiência de combustão. Os fatores de emissão dos THC apresentaram valores mais elevados durante a fase de combustão latente sem chama, oscilando entre 0.33 e 334 g kg-1 (base seca). O composto orgânico volátil oxigenado mais abundante foi o acetaldeído com fatores de emissão que variaram desde 1.0 até 3.2 g kg-1 (base seca), seguido pelo formaldeído e o propionaldeído. Observou-se que as emissões destes compostos são promovidas durante a fase de combustão latente sem chama. Os fatores de emissão de PM2.5 e PM10 registaram valores entre 0.50-68 e 0.86-72 g kg-1 (base seca), respetivamente. A emissão de partículas finas e grosseiras é também promovida em condições de combustão lenta. As PM2.5 representaram cerca de 90% da massa de partículas PM10. A fração carbonosa das partículas amostradas em qualquer dos incêndios foi claramente dominada pelo carbono orgânico. Foi obtida uma ampla gama de rácios entre o carbono orgânico e o carbono elementar, dependendo das condições de combustão. Contudo, todos os rácios refletiram uma maior proporção de carbono orgânico em relação ao carbono elementar, típica das emissões de queima de biomassa. Os iões solúveis em água obtidos nas partículas da pluma de fumo contribuíram com valores até 3.9% da massa de partículas PM2.5 e 2.8% da massa de partículas de PM2.5-10. O potássio contribuiu com valores até 15 g mg-1 PM2.5 e 22 g mg-1 PM2.5-10, embora em massa absoluta estivesse maioritariamente presente nas partículas finas. Os rácios entre potássio e carbono elementar e entre potássio e carbono orgânico obtidos nas partículas da pluma de fumo enquadram-se na gama de valores relatados na literatura para emissões de queima de biomassa. Os elementos detetados nas amostras representaram, em média, valores até 1.2% e 12% da massa de PM2.5 e PM2.5-10, respetivamente. Partículas resultantes de uma combustão mais completa (valores elevados de CO2 e baixos de CO) foram caraterizadas por um elevado teor de constituintes inorgânicos e um menor conteúdo de matéria orgânica. Observou-se que a matéria orgânica particulada é composta principalmente por componentes fenólicos e produtos derivados, séries de compostos homólogos (alcanos, alcenos, ácidos alcanóicos e alcanóis), açúcares, biomarcadores esteróides e terpenóides, e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. O reteno, um biomarcador das emissões da queima de coníferas, foi o hidrocarboneto aromático dominante nas amostras das plumas de fumo amostradas durante a campanha que decorreu em 2009, devido ao predomínio de amostras colhidas em incêndios em florestas de pinheiros. O principal açúcar anidro, e sempre um dos compostos mais abundantes, foi o levoglucosano. O rácio levoglucosano/OC obtido nas partículas das plumas de fumo, em média, registaram valores desde 5.8 a 23 mg g-1 OC. Os rácios levoglucosano/manosano e levoglucosano/(manosano+galactosano) revelaram o predomínio de amostras provenientes da queima de coníferas. Tendo em conta que a estimativa das emissões dos incêndios florestais requer um conhecimento de fatores de emissão apropriados para cada biocombustível, a base de dados abrangente obtida neste estudo é potencialmente útil para atualizar os inventários de emissões. Tem vindo a ser observado que a fase de combustão latente sem chama, a qual pode ocorrer simultaneamente com a fase de chama e durar várias horas ou dias, pode contribuir para uma quantidade considerável de poluentes atmosféricos, pelo que os fatores de emissão correspondentes devem ser considerados no cálculo das emissões globais de incêndios florestais. Devido à falta de informação detalhada sobre perfis químicos de emissão, a base de dados obtida neste estudo pode também ser útil para a aplicação de modelos no recetor no sul da Europa.

Projeto e desenvolvimento de células robotizadas para soldadura e cladding

A utilização de equipamentos robóticos para o processo de soldadura por arco elétrico teve um forte crescimento nas décadas de 80 e 90, altura em que o custo e fiabilidade da tecnologia passou a permitir a integração de robôs em linhas de produção ou em células de fabrico. Depressa cresceram as exigências de uma produção com qualidade repetitiva e facilmente ajustável, e as restrições ao uso de processos manuais ou de tecnologias com pouca flexibilidade. Desde o início do século XXI que a renovação de uma estação de fabrico de peças soldadas para produção em série, especialmente no setor automóvel, parece forçada à integração de robôs industriais, que assim se tornaram símbolos de produtividade. A KAMAZ encontra-se atualmente a renovar alguns dos seus processos de fabrico, incluindo as áreas de soldadura por arco ou cladding. Esta Dissertação aborda o trabalho elaborado, depois de contratualizada com a ABB Rússia a instalação de novas células de fabrico robotizado nesta empresa. Este projeto tem início com o levantamento das necessidades, a verificação do processo existente, e a procura da solução tecnológica que se adapte a essas condições e cumpra os requisitos acordados. São realizadas modelações e simulações off-line em 3D, usando o software RobotStudio da ABB, que permitiram testar cada solução e analisar a sua adequação e viabilidade. Para maior garantia de se obter a qualidade esperada na fusão e deposição do material por processo com arco elétrico revestido a gás, foram realizados testes reais utilizando equipamento robótico em condições baseadas nos testes feitos no ambiente virtual. Por último, são ajustadas as localizações dos postos de trabalho ao layout existente e é feito o balanceamento do tempo de operação manual com o tempo do processo robotizado. Este projeto de Tese termina com a aceitação do cliente para a solução encontrada e para os resultados dos testes reais de ambos os processos.

Note with calculations regarding payments for gas and other items

Note (1 page, handwritten) with calculations regarding payments for gas and other items.

Delocalization of a hole in van der Waals clusters: Ionization potential of rare-gas and small Hg_n clusters

The size dependence of the ionization potential I_p(n) of van der Waals (vdW) bound clusters has been calculated by using a model Hamiltonian, which includes electron hopping, vdW interactions, and charge-dipole interactions. The charge-density and dipole-density distributions for both neutral and ionized n-atom clusters are determined self-consistently. The competition between the polarization energy of the neutral atoms surrounding a partially localized hole and the tendency toward hole delocalization in the ionized clusters is found to dominate the size dependence of I_p(n). To test our theory, we culculate I_p(Xe_n) and I_p(Kr_n) for n \le 300. Good quantitative agreement with experiment is obtained. The theory is also applied to calculate I_p(Hg_n). Comparison with experiments suggests that in Hg_n^+ clusters with n \le 20 the positive charge is mainly distributed within a trimer which is situated at the center of the cluster and which polarizes the n - 3 surrounding neutral atoms.