Three-dimensional numerical modeling and characterization of two-stage and multilayer thermoelectric couples

The two-stage thermoelectric couple (TE couple) and the multilayer TE couple are proposed and their output performance is compared with the conventional TE couple in this paper. Three dimensional (3-D) numerical and finite element models are established for these three types of TE couples which are analyzed in the ANSYS Workbench environment. Simulation results show that the output voltage and the current of the two newly designed TE couples increase in a certain extent than those of the conventional device before the load resistance reaches a critical value, however, the multilayer TE couple has the best performance. Similar conclusions can be drawn from the results of comparisons with the maximum output power and the maximum heat conversion efficiency between different types of TE couples. When thicknesses of the intermediate ceramic substrate and the intermediate copper conductor change, the output performance of the two newly-designed types of TE couples can be improved further. The maximum output power and the maximum heat conversion efficiency of the multilayer TE couple increase by 71.15% and 14.87%, respectively, when compared with those for the conventional device under certain conditions. Therefore, the multilayer TE couple has the potential to be one of the future development directions of TE couple structures.     

Estimating Evapotranspiration for Dryland Cropping Systems in the Semiarid Texas High Plains Using SWAT

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is one of the most widely used watershed models for simulating hydrology in response to agricultural management practices. However, limited studies have been performed to evaluate the SWAT model's ability to estimate daily and monthly evapotranspiration (ET) in semiarid regions. ET values were simulated using ArcSWAT 2012 for a lysimeter field managed under dryland conditions at the USDA‐ARS Conservation and Production Research Laboratory at Bushland, Texas, and compared with measured lysimeter values from 2000 to 2010. Two scenarios were performed to compare SWAT's performance: (1) use of default plant leaf area index (LAI) values in the embedded plant database and (2) adjusted LAI values. Scenario 1 resulted in an “unsatisfactory” Nash‐Sutcliffe efficiency (NSE) of 0.42 and 0.38 for the calibration and validation periods, respectively. Scenario 2 resulted in a “satisfactory” NSE value for the calibration period while achieving a “good” NSE of 0.70 for the validation period. SWAT generally underestimated ET at both the daily and monthly levels. Overestimation during fallow years may be due to the limitations of the pothole function used to simulate furrow diking. Users should be aware of potential errors associated with using default LAI parameters. Inaccuracies in ET estimation may also stem from errors in the plant stress functions, particularly when evaluating water management practices for dryland watersheds.     

填埋场底土污染物浓度实测值和理论解的比较

为了研究现场条件下污染物在粘性土中的运移机理,对运行13年的苏州七子山填埋场进行了钻孔取样.通过对土样进行分层切片、加去离子水混合并结合室内小型离心机分离,得到了填埋场底土中Cl-,Na+及COD的孔隙水浓度.将室内试验测试值和一维扩散理论进行了比较,结果表明,实测浓度剖面与扩散曲线差别较大,可见水力梯度引起的对流和机械弥散作用比分子扩散作用来得重要.将实测值与一维对流弥散解析解的计算值亦进行了比较,结果表明试验数据较为发散,但可以采用一维对流弥散理论进行大致的拟合,从而可得到运移参数的取值范围.进一步的理论预测表明,当填埋场运行30年之后,Cl-的影响深度可达到10 m以上.为了防止和延缓渗滤液污染物的进一步运移,填埋场应采取有效措施阻止渗滤液的扩散.     

南通市城镇建设用地扩展时空特征分析及模拟

随着工业化与城市化步伐的加快，城镇建设用地高速扩张，建设与粮食生产的矛盾日益突出，如何合理有效使用土地成为城市快速发展过程中迫切需要解决的问题。通过多时相遥感卫星影像，结合相关模型，分析和模拟建设用地扩展的时空特征，可以为城市土地合理配置与投放提供依据。利用 1987、1990、1997、2001、2006年的TM卫星遥感影像解译获得的建设用地数据，分析了南通近 20年来城镇建设用地变化和城区扩展特征，并且模拟了其扩展趋势。结果表明：南通市城镇建设用地扩展呈现明显的阶段性特征；其扩展的热点主要集中在沿江区域，沿海地区城镇建设用地扩展的热度逐步升温；城镇建设用地扩展显示出城镇组团化发展的趋势，尤其使南通大都市区的轮廓日益明晰。     

计算流体力学技术在膜分离过程中的应用与进展

计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，CFD）技术近年被广泛地应用于膜分离过程模拟中。本文评述了CFD研究膜分离过程中流体力学、膜污染机理和浓差极化等现象，以及CFD技术在微滤、超滤、反渗透中的研究进展及待解决问题等。     

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区，基于1985和2002年土地利用空间数据，结合土地利用变化的驱动因子，运用马尔科夫模型和CLUE S模型，模拟了研究区2020年土地利用的空间格局；在此基础上，通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析， 揭示研究区未来土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明： 按照1985～2002年土地利用变化的发展趋势，未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加，耕地、林地面积减小，研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上，斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势，而斑块平均面积减小，表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点；而从斑块类型水平上看，各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大，反映了生态系统的复杂性.     

A2O氧化沟缺氧区三维流场模拟及结构形式优化

以FLUENT软件为工具,选用三维RNG k-ε紊流数学模型对重庆井口污水厂A2O氧化沟缺氧区内的流场进行模拟,分析了缺氧区内流场分布不均匀及沉泥的原因,提出了水下推进器的合理设置位置与导流墙的合理设置方式,并对优化后的缺氧区进行了模拟计算。通过优化后模拟的结果可见,在相同的功率密度下,缺氧区内的流场得到了较均匀的分布,流速从原来的0.131 m/s提升到0.204 m/s,减少了能量的损失。底部的流速也从原来的0.140 m/s提升到0.226 m/s,有效的防止或减少了沟中的污泥沉积。优化的结果对实际工程的设计也有一定的指导意义。     

烟气源热泵波纹板蒸发器冷凝换热特性数值研究

对波纹板蒸发器中的烟气冷凝换热进行数值模拟,运用Fluent软件得出烟气温度场、速度场、冷凝水浓度场;分析烟气特性和波纹板蒸发器的结构参数对冷凝换热的影响,发现当过量空气系数较小、烟气流速为2~3 m/s、烟道宽度为10~12 mm、波纹高度为18~20 mm、波纹节距为36~40 mm时,能带来较好的换热效果。通过与平板换热器进行对比,波纹板的冷凝换热效果优于平板,为工程设计提供理论基础和参考。     

土工格栅拉拔试验模型优化及加筋特性研究

目前土工格栅加筋提高工程的安全性广受关注,为研究土工格栅摩擦系数、网孔尺寸对其加筋特性的影响,采用PFC3D建立土工格栅拉伸试验模型和拉拔试验模型,并对2种试验模型进行优化。将土工格栅拉伸应力-应变关系按其应变量分段,开发了记录试验过程中土工格栅的应变并根据该应变与分段界限应变间大小关系来改变格栅的法向、切向黏结刚度的FISH程序。在保持土工格栅试样尺寸及各参数不变的条件下,分别开展不同格栅摩擦系数和不同网孔尺寸的数值拉拔试验。结果表明:按土工格栅应变量对其拉伸特性进行分阶段模拟的方法可使模拟结果更加准确;优化后的土工格栅拉拔试验模型计算结果与室内试验结果更加吻合;土工格栅的摩擦系数及网孔尺寸对加筋特性的影响明显,孔径比为5. 0左右时的加筋效果最佳。建议在选用加筋材料时应考虑土工格栅摩擦系数和网孔尺寸与填料粒径之间的匹配关系。     

海岸地区基于AERMOD的热力内边界层对大气污染物扩散影响的模拟研究

海岸地区热力内边界层(TIBL)对大气污染物扩散具有重要影响。选取杭州湾地区某区域为模拟区,采用一个TIBL高度的简单计算模式模拟模拟区的TIBL高度,将其耦合到空气质量模式AERMOD中,并对AERMOD的相关模块和参数进行了相应的修改,再分别利用原AERMOD和改进后的AERMOD,模拟了不同污染源情景下的大气污染物地面浓度分布。结果表明,在多数情况下,由于TIBL对于大气污染物扩散空间的限制,大气污染物的地面最大浓度有所升高,地面浓度的高值区范围也有所增加,具体影响特征取决于污染源与TIBL的相对高度以及污染源距离海岸的相对位置。