基于多种测试平台喷雾粒径特性实验研究

目的 研究平台环境差异对喷雾液滴粒径造成的影响。方法 分别在喷嘴测试台、直流吸气式风洞、闭口回流式结冰风洞等3种测试平台上开展喷雾液滴粒径测量,并将测量结果进行对比分析。结果 各平台喷雾dMVD随水气压变化的规律性都较好,dMVD随着水压的增大而增大,随着气压的增大而减小。对于dMVD≤30 μm的工况,3种测试平台的dMVD测量结果接近,但粒径分布存在差异。对于dMVD>30 μm的工况,直流吸气式风洞和闭口回流式结冰风洞喷雾的dMVD都比喷嘴测试台大,粒径分布向大颗粒方向偏移。结论 气流温度、速度、环境湿度、湍流度以及平台构型等环境因素均对喷雾液滴粒径产生影响,多因素耦合作用使得闭口回流式结冰风洞液滴的蒸发、碰撞合并、破碎等行为都更强烈,从而造成了其与喷嘴测试台、直流吸气式风洞喷雾的粒径特性存在差异。     

微塑料对结冰过程中环境因子迁移的影响

为探究结冰过程中微塑料赋存对典型环境因子(总氮、总磷、盐度、化学需氧量、悬浮物)等分布及迁移规律的影响,采用室内模拟的方式研究不同条件下(结冰比例、结冰温度及方式、初始浓度)各典型环境因子在冰-水相间的分布及迁移规律,采用物质分配系数(K)表征环境因子的迁移能力。结果表明,结冰过程中冰体对环境因子具有排斥作用,不同条件下微塑料赋存对环境因子的分布规律均有一定程度的影响,由于微塑料自身特性致使原本应迁移至冰下水体中的环境因子部分滞留于冰体中,导致冰体中环境因子浓度的提高,为对照组冰体中环境因子浓度的1.13~1.49倍;同时使冰下水体中环境因子浓度下降,为对照组冰下水体中环境因子浓度的0.73~0.93倍;微塑料的赋存同时导致环境因子分配系数K值提高0.04~0.18,致使环境因子向冰下水体迁移的能力下降,但微塑料的赋存并未改变结冰过程中环境因子由冰体向冰下水体迁移的趋势,微塑料对于环境因子的携带作用小于冰体对环境因子的排斥作用;同时不同条件下结冰过程中微塑料对环境因子分布与迁移机理的影响均可以从结晶学角度与共晶理论得到解释。     

结冰条件下直升机飞行风险模糊综合评估

目的提高结冰条件下直升机的飞行安全,对飞行风险进行评估。方法基于模糊综合评估方法,综合考虑结冰气象条件、防/除冰系统状态和飞行员经验的影响,建立飞行风险评估方法。通过算例对建立的飞行风险评估方法进行了验证分析。结果基于结冰强度确定了飞行风险4级划分方法,利用层次分析法(AHP)确定各因素的权重,采用正态分布隶属函数建立评估矩阵,对权重集和评估矩阵进行加权平均运算,并对评估结果向量进行处理以给出最终的风险等级。结论该方法具有科学性和实用性。     

DEM分辨率及子流域划分对AnnAGNPS模型模拟的影响

 针对大中尺度流域非点源污染模拟精度与运算效率的突出矛盾,选取数据精度与空间离散化2个关键影响因素,讨论数字高程模型(DEM)分辨率和临界源面积(CSA)取值对AnnAGNPS模型模拟结果的影响.分别比较了7组CSA取值及8组不同DEM分辨率对华北潮河流域大阁子流域AnnAGNPS模型参数提取及模拟结果的影响.研究发现,CSA取值对汇水单元的数量、地表径流量、泥沙以及总氮的模拟有很大的影响.随着CSA取值的增大,地表径流量变化不大;泥沙先逐渐增大,后呈减少趋势;总磷负荷的变化趋势不明显;总氮负荷呈逐渐减少的趋势.选择合适的CSA是流域AGNPS模型模拟的基础.DEM是分布式水文模型的基础数据,研究表明:DEM分辨率对坡度有较大的影响.随着DEM分辨率的降低,径流量变化不大;土壤侵蚀和总氮负荷变化却十分明显,当DEM分辨率从30m逐渐降低至60m时,泥沙输出及总氮负荷迅速减小,总磷呈现先减小后逐渐稳定的趋势,但变化幅度小于总氮和泥沙.当DEM分辨率小于60m,泥沙和总氮的输出随分辨率降低下降缓慢.以30m和50m DEM为例,通过不同精度的DEM坡度回归分析,建立了低精度DEM坡度修正的方法.用修正后的坡度进行AnnAGNPS模型模拟计算,结果表明坡度修正对泥沙、总氮、总磷的模拟有不同程度的改善.     

成都市典型黑臭河道水质特征的SWMM模型分析

以成都市典型黑臭河道为对象,基于SWMM模型机理,参考国内外相关研究的模型参数,结合实地监测数据进行参数率定,构建了面源污染负荷计算模型。分析了不同降雨条件下研究区域内化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)的污染负荷量及其变化过程。模型计算值和实测值较为吻合,在不同的降雨条件下污染物最大值出现在降雨中前期,后期均逐渐减小;伴随雨量增大,受纳水体的污染越大,污染物浓度随降雨过程均呈下降趋势,结果显示:COD实测浓度高于模拟值,且都随降雨过程逐渐降低,NH3-N实测浓度在降雨中期略微上升与该区域生活污水不间断直排有关,TP实测浓度在降雨中前期下降不明显,但随着降雨冲刷增强,各种磷化合物受冲刷后逐渐溶解于水中,最终进入河道水体,抵消了一部分稀释作用,随着降雨持续总磷污染物持续下降;而随着地面不透水面积的增加,径流量和污染物总量均增大。     

苯酚、菲在BS-12/DTAB复配修饰膨润土上吸附的差异

为了探究复配修饰膨润土吸附疏水性不同的污染物的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土进行复配修饰,采用批处理法研究复配修饰膨润土总修饰比例对苯酚和菲的等温吸附影响,并对比不同温度、pH值和离子强度条件下供试土样对苯酚和菲吸附量、热力学参数的差异.结果表明:随着总修饰比例的增大,复配修饰膨润土对苯酚及菲的吸附能力逐渐增强,0~50%CEC修饰比例下,菲的吸附率大于苯酚的吸附率,当修饰比例超出50%CEC后,苯酚的吸附率大于菲的吸附率,总修饰比例超出150%CEC后,膨润土对苯酚的吸附率变化趋于平缓,而对菲的吸附率开始呈下降趋势;随着土样总修饰比例的增大,温度对苯酚及菲吸附量的抑制效果降低;在KNO_3浓度为0.001~0.1 mol·L~(-1)时,苯酚及菲的吸附量均随着KNO_3浓度的增大而增大;随着pH值的升高,苯酚的吸附量逐渐增大,在pH=7处达到最大,而菲的吸附量则始终呈降低趋势.热力学参数显示,随着总修饰比例的增大,复配修饰土样对苯酚和菲的吸附自发性增强,混乱度增大,当总修饰比例超出150%CEC后,自发性减弱,混乱度下降.     

旋流除尘器阻力损失及除尘效率影响因素的模拟研究

基于Fluent软件建立了某型旋流除尘器内部流场模拟的仿真模型,研究了旋流除尘器叶片宽度、叶片倾角,以及处理风量对旋流除尘器阻力损失和除尘效率的影响。结果表明,叶片宽度和叶片倾角的减小以及风量的增大都会导致旋流除尘器阻力损失的显著增大,但同时旋流除尘器内旋流体上部的烟气离心加速度明显增大,即除尘效率会提高。由此可见,研究旋流除尘器内流场及相关参数对阻力损失和除尘效率的影响对工程实际具有重要的指导意义。最后,通过工程实例验证了计算结果的合理性和准确性。     

电晕线直径对静电除尘器性能影响的模拟研究

采用数值模拟方法研究了电晕线直径对静电除尘器性能的影响,分析了电压、风速对不同直径电晕线的除尘效率的影响规律。结果表明,随电晕线直径减小,收尘板处的电荷密度和电场强度都逐渐增大;电晕线附近的电荷密度显著增大,由272增大到778μC/m3;而电场强度逐渐减小,且场强最低点的位置逐渐靠近电晕线。随电晕线直径减小,大颗粒和小颗粒的除尘效率都逐渐增大。电晕线直径较小时,随着电压增大,大颗粒和小颗粒的除尘效率都逐渐增大;电晕线直径较大时,大颗粒除尘效率的提高程度更显著。随着风速减小,不同电晕线直径的除尘效率都逐渐增大,且小颗粒除尘效率的提高程度相对较显著,0.1μm颗粒的除尘效率提高12.3%。     

离子风和磁场作用下分布指数对线板式ESP中PM_(2.5)捕集效率的影响

为了分析分布指数对线板式静电除尘器(ESP)中PM2.5捕集性能的影响,给出了基于电磁场、流场和颗粒动力场的数学模型,数值模拟了PM2.5分级效率、综合效率分别与分布指数的变化关系,比较了有无离子风和磁场作用时PM2.5的捕集性能。结果表明:数值模型与D-A公式相比具有较高的计算精度;离子风和外加磁场均能提升PM2.5的捕集性能,且捕集效率均随着分布指数的增大而逐步降低,为进一步提升ESP捕集性能提供技术参考。     

直升机旋翼桨叶有机涂层防护性能在户内加速试验中的变化

目的考核评价高原环境下服役的直升机旋翼桨叶典型结构及其防护体系的耐腐蚀性能。方法利用建立的模拟高原环境加速试验谱,再现直升机旋翼桨叶结构防护体系实际服役过程中出现的腐蚀损伤,采取电化学阻抗谱测试研究涂层阻抗的变化。结果经历8个周期的户内加速试验后,新修桨叶试验件表面有机涂层Bode曲线呈现小幅下降,即有机涂层防护性能下降;报废桨叶试验件表面有机涂层的特定频率电化学阻抗模值与原始情况相比仅下降了不到1个数量级。结论报废桨叶试验件表面有机涂层电化学阻抗模值曲线在8个周期后仍然小幅高于未经历户内加速试验的新修桨叶试验件。     

跨音速风扇叶片高低转速下混合相积冰的对比研究

目的 获得跨音速风扇转子叶片高、低转速下混合相积冰的影响规律。方法 使用CFX获取风扇叶片空气流场数据,采用FENSAP-ICE获取积冰冰形,通过过冷水滴与冰晶温度、撞击叶片角度等进行混合相积冰高、低转速冰形分析。结果 风扇叶片高、低转速运转时,过冷水滴与冰晶的运动状态变化相对明显。高转速时,流场内的气流为跨音速流动,过冷水滴与冰晶撞击角度相差较大,撞击角度较大的叶根区域更容易收集过冷水滴与冰晶;低转速时,过冷水滴和冰晶与叶片的撞击角度大部分区域低于10°,使过冷水滴与冰晶碰撞到叶片后的捕获难度提升。风扇叶片高、低转速运转时,叶身的温度差异使过冷水滴在低转速下易直接凝结,未凝结的水膜量极少,而冰晶表面未形成水膜,不易被捕获,使得最终的积冰主要为过冷水滴积冰。结论 风扇叶片混合相积冰在高转速时,流道内温度升高更快,水膜不易凝结,冰晶表面易融化,促进了冰晶积冰。     

空气助力雾化喷嘴雾化特性实验研究

冻云中液态水滴的中值直径是影响飞机结冰的一个重要参数,选择合适的喷嘴用于模拟冻云显得尤为重要。采用马尔文Spraytec喷雾粒度分析仪对两种不同孔径的喷嘴进行了详细的实验研究,在最小中值直径工况点进行了粒度分布分析。研究发现中值直径随气压的增加而减小,在气压和水流量变化时喷雾锥角稍有波动,但变化范围不大。     

空气助力雾化喷嘴雾化特性实验研究

冻云中液态水滴的中值直径是影响飞机结冰的一个重要参数,选择合适的喷嘴用于模拟冻云显得尤为重要。采用马尔文Spraytec喷雾粒度分析仪对两种不同孔径的喷嘴进行了详细的实验研究,在最小中值直径工况点进行了粒度分布分析。研究发现中值直径随气压的增加而减小,在气压和水流量变化时喷雾锥角稍有波动,但变化范围不大。     

基于直升机耦合分析的振动响应预测研究

目的预测直升机振动响应。方法采用中等变形梁理论建立直升机旋翼桨叶结构有限元模型,以准定常气动力模型及Pitt动态入流理论模拟旋翼上的气动作用力,结合旋翼结构及气动模型形成旋翼动力学分析模型,并以旋翼动力学试验结果验证模型的正确性。基于Patran建立直升机机体动力学模型,根据旋翼动力学分析结果,筛选并提取机体模态信息。结果耦合旋翼动力学及机体动力学模型,形成直升机全机耦合动力学分析模型,采用时间有限元方法求解耦合模型,以此模型进行直升机机体振动响应预测及与试验对比分析研究。结论该方法机体振动响应计算值与试验值变化规律相同。     

舰船结冰预报方法研究

目的：为在可能导致舰船结冰的海区航行的舰船提供结冰预报模型,保证船舶的航行安全。方法基于结冰表面热平衡理论,给出舰船结冰预报模型和预报工具。结果给出中等舰船结冰危险等级,结冰强度小于1.5 t/h为弱结冰风险等级,1.5～4.0 t/h时为中等结冰风险等级,大于4.0 t/h为强结冰风险等级。结论提出的结冰预报方法和工具简便易行,对于保障舰船在高纬海区的安全航行具有重大意义。     

西南地区覆冰气象要素的变化特征及综合评估

论文采用西南地区(95°~110°E,25°~35°N)96个常规气象观测站1961年1月1日至2009年12月31日逐日气象要素资料,应用模糊信息分配方法对西南地区形成覆冰的主要气象要素配置进行研究。以连续覆冰日数为主,建立了该地区满足气象条件的覆冰综合评估指数。结果表明,当同时满足地面日最低气温在-10~1 ℃,相对湿度≥80%,日照时数≤2 h这3个条件时,最易发生电线覆冰现象。我国西南地区的云南、贵州、四川三省交界处以及云贵高原大部为电线覆冰最为严重的地方,且覆冰灾害有非常显著的年际及年代际变化规律。     

电除尘器中离子风对除尘效果的影响

目的研究电除尘器中离子风对除尘过程的影响。方法分析电除尘器中离子风对除尘效果的影响,建立完整的颗粒荷电模型,在Fluent软件平台上进行计算。结果离子风在电极线附近呈双螺旋结构,正对电极线位置的离子风速度最大,在远离电极线的方向上逐渐变小,越靠近电极线,速度下降的梯度越大,对流场有扰动作用,随流速增加,离子风效应被逐渐削弱。当主流速小于等于0.5 m/s时,离子风体现为增大驱进速度,颗粒更快到达极板,有利于改善除尘效率。结论电极线的偏置可以提高除尘效率,当电极线置于电场宽度方向1/4处时,可以获得最佳除尘效果。     

中国湖泊温度变化特征及其对气候变化的响应

利用2000~2015年MODIS温度产品数据MOD11A1,以中国不同自然地理单元且面积大于250km²的9大湖泊（呼伦湖、兴凯湖、洪泽湖、太湖、抚仙湖、纳木错、色林错、青海湖、博斯腾湖）为研究对象,利用小波变换的方法对湖泊温度的季节与年际变化特征以及对气候变化的响应进行了研究.结果表明：9大湖泊温度季节变化特征明显;湖泊温度的年温差从北向南随纬度变小而逐渐减小.在2000~2015年,湖泊温度的年际变化趋势均表现为先上升后下降.抚仙湖、色林错和博斯腾湖湖温年际变化的拐点均为2009年,其余6个湖泊年际变化的拐点均为2010年.根据再分析资料得到的湖泊气温均在2011~2015年呈下降趋势.所有湖泊水温对湖泊气温的响应程度强,湖温和气温的变化趋势基本一致.在气候变暖的背景下,各个湖泊结冰期出现了不同的响应特征.在2000~2015年,色林错结冰开始日期延后趋势最明显,而纳木错结冰开始日期提前趋势明显;呼伦湖融冰日期提前趋势最明显,而纳木错融冰日期呈延后趋势明显;呼伦湖和青海湖的结冰期缩短,纳木错和色林错的结冰期延长,而兴凯湖和博斯腾湖结冰期变化趋势不显著.