颗粒活性炭吸附染料过程的分形特征研究

运用Langmuir分形吸附等温线方程模拟了颗粒活性炭对染料的吸附,得到了较好的效果,并且以染料分子作为码尺计算出颗粒活性炭的表面分形维数Ds为2.590 2.染料在颗粒活性炭上的吸附动力学具有类分形特征,吸附反应的逐时速率系数k与反应时间t呈指数关系.但通过本文计算出的指数h值无法计算出分形子谱维数ds.     

SBR反应器中不同粒径成熟好氧颗粒污泥的分形表征

为了表征SBR反应器中不同粒径的成熟好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的密实和规则程度,试验采用实际生活污水培养AGS,利用Photoshop和Fips2软件对不同粒径AGS的SEM图像进行处理和分形计盒维数计算,其中粒径在1.25~1.60 mm的颗粒分形维数最高,达到1.888±0.014,较为致密。最小粒径(小于0.30mm)污泥颗粒的分形维数最低,为1.827±0.043,较为疏松。不同粒径AGS的边界计盒维数随粒径减小而降低,其中最大粒径(大于2.00mm)颗粒污泥的边界计盒维数平均值达到了1.223±0.039,其颗粒形状最不规则。粒径在0.60 mm以下范围的颗粒边界计盒维数较低,污泥颗粒形状较为规则。结果表明,大粒径的AGS更有利于一些大型后生生物的生长和附着,这也是导致大粒径的边界比起小粒径更显不规则的原因。大粒径颗粒表面的不规则程度也明显高于小粒径颗粒。粒径在0.80 mm以上的AGS其密实度较为理想。利用分形维数可以清晰地表征、区分不同粒径AGS的密实和规则程度,为AGS的形成、结构及理化特征研究提供了依据。     

岩桥破坏全过程分形特征研究

为定量研究边坡岩桥破坏全过程特征,对岩桥试件进行单轴压缩试验,采用盒维数法计算加载过程中裂纹扩展路径的破裂分形维数,基于应力-应变曲线和破裂分形维数量化表征岩桥破裂演化特征,论证了试验结果与实际边坡岩桥破坏过程的相似性;而后,对试件碎屑进行筛分试验,引入破碎分形维数定量描述其破碎特征;最后讨论了这2种分形维数之间的关系。结果表明:1)岩桥试件的应力-应变曲线呈现出"峰后回升"特征; 2)破裂演化过程中产生的新生裂纹具有形态上的自相似性,即分形特征,破裂分形维数与应变之间服从双曲线关系; 3)岩桥试件破坏后的碎屑尺寸分布具有分形特征,破碎分形维数变化范围在2. 60～2. 67之间; 4)数据拟合表明,岩桥试件最终破坏状态的破裂分形维数与破碎分形维数之间呈线性正相关关系,这是因为试件的裂纹萌生、扩展和贯通与破碎特征紧密相关,属于因果关系。     

麻风树果壳活性炭表面分形维数的实验研究

在温度77K条件下对化学活化法制备的几种麻风树果壳活性炭进行N2吸附-脱附实验研究,得到了孔结构参数.并利用等温吸附数据分析了活性炭的分维.研究了不同碱炭比(R)条件下得到的活性炭的表面特征、孔结构和特征吸附能.结果表明,麻风树果壳活性炭含有分形特征,分形维数在2～3之间.在多层吸附早期阶段和高度覆盖期所得的分形维数不同,但变化趋势基本一致,随着R的增加而增大.R=4时,分形维数最大,分别为2.619和2.993.活性炭的分形维数与活性炭的比表面积、孔容、碘吸附值和微孔相对含量基本一致,可以用来表征微孔的发育程度.     

CO_2/水孔流作用下砂岩真三轴应变分形特征研究

以砂岩为主要研究对象,以CO_2、水为孔隙流体介质,通过真三轴压缩试验得到不同孔流作用下应力应变数据,分析并比较了砂岩受力破坏各个阶段中应变分形曲线特征。研究结果表明:分形维数的突变与应变的突变具有一致性,分形维数的范围与最大值的排序为:干燥CO_2水。干燥砂岩的应变分形变化规律为:在孔隙压密阶段,分形维数增大;弹性阶段,分形维数略有上升;屈服阶段,分形维数波动较大;峰后阶段,分形维数减小。含水砂岩和含CO_2砂岩的应变分形规律具有共性和差异性。共性表现在孔隙压密阶段和峰后阶段:孔隙压密阶段两者分形维数减小,峰后阶段两者分形维数增大。差异性体现在中间阶段:含水砂岩的分形维数在很小的范围内波动,而含CO_2砂岩波动较大。试验结果可以在一定程度上定量地反映岩石受力破坏全过程特征,同时给岩石力学行为与破坏机理研究带来新思路。在实际工程中,岩石结构的应变分形结果对其稳定性分析及预测具有指导意义。     

颗粒活性炭吸附染料时的表面分形分析

采用N2吸附-脱附实验研究了颗粒活性炭吸附染料前后表面特征的变化,运用表面分形维数表征了表面屏蔽效应和表面粗糙性等性质.结果表明,颗粒活性炭的孔结构是倾斜板交错重叠而形成四面开放的缝隙,桃红、绿色、天蓝、耐晒黑可以撑开颗粒活性炭的孔隙,增大平均孔径;耐晒翠蓝具有降低孔径的能力;大红却有些微孔阻塞作用.FHH理论计算出的相应的7个颗粒活性炭样品吸附6种染料前后的孔隙表面分形维数Ds很接近,为2.97左右,证明颗粒活性炭上吸附的染料并没有发生表面屏蔽效应,也没有使颗粒活性炭表面的粗糙性降低.分形吸附等温线法与基于N2吸附-脱附的FHH理论法计算出的Ds相差较大,这与两种算法的理论基础和码尺大小有关.而热力学模型计算出的Ds远大于3,与Sahouli等的研究不符.     

露天梯段爆破粉尘体积分散度的分形表达

为研究露天梯段爆破粉尘体积分散度的分布规律和特征,采用分形几何理论建立分形分布函数,以Rosin-Rammler分布函数为基准函数,将猴子岩水电站桃花料场流纹岩爆破开采的工作边帮、出入沟、工作平盘以及爆破区作为取样点,收集粉尘样品。通过激光粒度分布仪测量样品分散度,求出函数特征值,定量表达料场粉尘分布规律。结果表明,爆破粉尘分散度具有良好的分形特征,可用分形维数D定量表示,其分形维数D为2.110~2.251;采样点的分形维数D与至爆破区距离负相关,Rosin-Rammler分布参数n与至爆破区距离正相关;远离料场爆破区采样点的样品中,悬浮颗粒、可吸入粉尘、呼吸性粉尘所占比例较大。     

燃烧烟尘凝团形貌的分形辨别方法研究

对火灾现场常见聚合物材料和易燃液体燃烧烟尘凝团进行了分形研究,通过线性回归得到了描述其形貌特征的分形维数和分形前置因子。研究发现大多数材料烟尘凝团的分形维数在1.5~2.0之间,燃烧时发烟量较大的材料通常具有较高的分形维数值。利用分形分析结论,对烟尘进行判别分析,可以准确判别烟尘种类。     

水力条件对聚硅酸铝铁絮体分形结构的影响研究

制备聚硅酸铝铁复合絮凝剂,研究其絮体分形维数与絮凝效果之间的关系,并进一步分析了水力条件对絮体形态的影响,确定了絮体的动力学模型.结果表明,絮凝剂投加量过多或过少都会降低絮体分形维数;碱化度升高会使絮体更加密实,同时分形维数随搅拌强度的增加而增大,但搅拌条件过强会增大絮体破碎几率;在絮凝初期,分形维数随慢搅时间的增长而...     

分形在水处理中的应用

在水处理过程中,絮凝体的分形维数和沉后水浊度都能够表现出良好的相关关系,从而在混凝工艺过程控制中,可以通过对絮凝体分形维数的在线监测,来反映絮凝程度和混凝处理效果.并且通过实验运用分形维数来指导能耗分配,使得水处理能够既经济又高效.     

煤与生物质燃烧生成碳黑团聚物的形态分析

为分析碳黑团聚物对大气环境监测、气候预测等领域的影响,对其形态进行分析。用分形参数来表征碳黑团聚物的形态变化,将煤与生物质燃料燃烧生成的烟气取样后洗涤、离心、干燥并制成膜片,通过透射电镜(JEM-2100)获得膜片镜下图片,利用IMAGEJ测量电镜图片中团聚物的几何参数,通过几何参数推断出团聚物的分形参数,得出分形维数D_f在0.68~3.42变化,前向因子K_g在0.09~3.71变化,分形参数值越大,碳黑团聚物形态越趋于球形。     

华北地区防火树种筛选

针对华北地区34种树种的燃烧特性、生物学特性和生态学特性进行了实验与调查分析，利用层次分析的方法对测试树种的防火能力进行了排序。研究结果表明，刺槐、核桃、加杨、青杨的防火能力强，旱柳、火炬树等树种的防火能力综合得分值高，相对防火能力强。     

瓦斯涌出严重程度分形预测研究

为了研究瓦斯涌出严重程度与地质构造之间的定量关系,以某矿井田为例,采用分形几何学手段研究了井田地质构造的分形特征,并将构造分维数与瓦斯涌出严重程度作了对比分析。其结果表明:所研究矿井田地质构造具有分形特征,构造分维数能够定量地描述地质构造的复杂程度,构造分维数与瓦斯涌出严重程度之间存在正相关关系,分维值大于1.3的区域是有可能发生瓦斯异常涌出的区域。该研究成果对于高瓦斯矿井进行瓦斯区域预测研究具有重要的理论和实用价值。     

A numerical method to predict flame fractal dimension during gas explosion

Accurate prediction of the flame propagation velocity during a gas explosion is essential to assess its consequences and to evaluate the risk level. The propagating premixed flame is self-turbulized due to the hydrodynamic instability, resulting in a fractal flame structure. It is therefore important for accurate prediction of flame speed to understand the flame’s fractal structure in detail and to predict its fractal dimension in particular. Numerical simulations of spherically-propagating flames have been previously attempted for such purposes. There are, however, difficulties to accurately predict the fractal dimension from the result of the numerical simulation of a spherically-propagating flame. In this study, we propose a method to easily predict the fractal dimension based on the numerical simulation of a planar flame. Planar flame propagation is simulated for different sizes of computational domain. The fractal dimension can be determined from the dependence of flame speed on computational domain size. The determined fractal dimension is favorably compared with previous experimental results.     

南京幕府山构树群落种群动态的研究

通过南京幕府山地区构树群落种群的调查，对构树群落的组成、种群径级、垂直结构、密度等进行分析。总结了群落动态规律。对模拟自然植被恢复，建设幕府山矿区废弃地生态恢复工程具有重要意义。     

冻融循环作用下受荷砂岩的能量演化与破碎分形特征*

为研究冻融循环作用对岩石力学特性的影响,对砂岩试件依次进行冻融循环处理、单轴压缩实验以及筛分实验,分析不同冻融循环次数下砂岩试件加载过程中的能量演化、分配规律以及破坏后碎屑尺度分布的分形特征,并讨论冻融循环作用的影响效应。结果表明:随着冻融循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模量均呈指数衰减的趋势,峰值应力点对应的耗散应变能及其与总能量比值表现出类似的变化规律。这些试件破坏后的碎屑尺度分布具有分形特征,分形维数在2.50~2.61之间。数据拟合进一步表明冻融循环作用下耗散应变能与分形维数之间呈显著的线性正相关关系,这是因为冻融循环次数越大使得砂岩试件的抗压强度越小,破坏所需的耗散应变能越小,试件破碎程度越不严重,导致相应的分形维数越小。     

R/S法的土石坝施工期沉降规律及预警标准研究

为提高施工期土石坝沉降安全性,研究其具有复杂非线性特征的施工期沉降规律和相应的预警标准。基于国内某在建高土石坝的沉降数据,采用R/S法分析坝体不同高程测点、同高程测点和同测点不同时期沉降数据的Hurst指数及分形维数,提出评价坝体施工期沉降安全性的预警标准。结果表明:各测点的Hurst指数最小值为0.763,坝内各处沉降仍处于快速增长阶段;坝体下部比上部、中部比下游堆石区沉降能更快趋于稳定,且坝体下部的沉降速率已经渐趋平缓。     

Experimental study on the fractal characteristic of methane explosion flame

In this paper flame microstructures and propagation characteristic of methane explosion are studied by high speed schlieren photography technique. By experiment it shows that flame front surface and inner flow field of methane explosion has distinctly fractal characteristic, the effect of the wrinkle of flame front surface and inner reactants on flame propagation can be directly reflect by fractal dimensions. Fractal dimension has a direct relation to flame structure and flame propagation characteristics, and it is the important parameter to scale the flame propagation velocity and flame temperature.     

武汉市郊区蔬菜地土壤磷素释放的主要影响因素研究

以武汉市城乡结合部蔬菜地土壤为研究对象,通过室内模拟实验,分析施磷水平、土壤含水率、淹水深度、淹水时间等对土壤磷素释放的影响。研究结果表明:①高水平施磷易导致磷素在土壤中的积累,当积累量超过土壤吸磷极限时,在雨水、浇灌水等的作用下磷素易进入水体;②土壤含水率对Olsen-P影响不显著;③淹水深度对土壤释磷量有着很大影响,在淹水初期,随着淹水深度提高,土壤释磷量增加;④在3 cm和6 cm淹水深度下,在0~3 d时间里,样品土壤释磷量占到整个淹水期总释磷量的80%~95%以上,随后急剧减小日趋缓和,直至达到一个相对稳定水平。