基于SD Toolbox和Cantera的气体ZND爆轰结构参数计算与惰性气体阻尼效应研究

为耦合使用冲击爆轰计算工具箱SD_Toolbox和化学动力学开源代码Cantera计算混合气体爆轰问题,开展了气体ZND爆轰结构参数计算与分析,同时给出了SD_Toolbox和Cantera应用于惰性气体阻尼效应研究的一个应用实例。在介绍了使用SD_Toolbox和Cantera进行气体ZND爆轰计算的基本方法后,以H_2/空气混合物CJ爆轰和H_2/空气混合物过爆轰为例,计算了其ZND的两个特征尺寸,并得到了爆轰产物压力、密度及主要产物成分百分比的计算结果,经与文献结果对比证明了本文结果的正确性。最后,将SD_Toolbox和Cantera耦合计算应用到一个实例,即进行惰性气体对爆轰反应进程阻尼效应的研究,并验证了结果的正确性。     

气液相组合生物法净化低浓度甲醛废气研究

对生物膜填料塔 液相生物处理的组合系统净化低浓度甲醛废气进行实验研究,结果表明,组合系统对甲醛废气的净化效果明显优于单独生物膜填料塔净化系统,甲醛净化效率提高35%以上,甲醛生化去除量增大50%以上.动力学研究结果表明,甲醛在生物膜上的生化降解反应为慢速生化反应,需要采取强化甲醛液相生化降解反应、提高反应速率的措施,来提高废气中甲醛的生物净化效果.     

利用综合指标和一元分布拟合筛选重点污染源

首次将综合指标和数理统计一元分布拟合方法运用于重点污染源的筛选,通过筛选排污量离群单位来确定重点污染源.研究了污染物排放量的分布,污染源各污染物排放量之间的关系;在进行重点污染源的筛选时,针对污染源所处不同地理位置或不同排放去向,可造成不同危害程度的问题,采取了对污染源所处地理位置或排放去向进行加权的方法;针对当污染源排放多种污染物,多参数筛选难于综合考虑的问题,提出了采用综合参数进行筛选的方法.采用的重点污染源的筛选方法更具有理论依据和科学性.     

生物膜填料塔净化低浓度甲醛废气的动力学模型研究

通过实验及动力学理论分析,对生物膜填料塔系统净化低质量浓度甲醛废气的适用动力学模型进行了研究.生物膜生化反应动力学分析显示,甲醛废气的生物净化有与其他挥发性有机废气(VOCs)不同的生化反应动力学特征,其反应类型判别准数M值远小于1(M=0.004(《)1.0),即生物膜中甲醛的生化反应速率远远小于其在液膜中的扩散速率,为慢速生化降解反应.针对净化低质量浓度甲醛废气的生物膜填料塔实验系统的研究表明,应用"吸收-生物膜"理论模型得到的甲醛净化效率、甲醛生化去除量和出口气体甲醛质量浓度的计算值与实验值之间的相关系数R分别到达了0.87、0.96和0.89,具有很好的相关性;而"吸附-生物膜"理论模型对应的相关系数R分别仅为0.64、0.84和0.64.与"吸附-生物膜"理论模型相比,"吸收-生物膜"理论模型描述甲醛废气生物净化过程具有良好的适用性,研究结果对生物法废气净化技术的相关基础理论研究和工程应用研究具有重要的参考价值.     

流域系统优化调控的新模型与应用

流域系统具有复合性和非线性特征,其机理过程的数值描述本身也存在随机和认知不确定性.在此前提下,如何优化调控流域系统,实现水质改善和水生态系统健康成为当前水资源、水环境及水生态领域亟待解决的突出问题.本文提出了贝叶斯递归回归树模型和区间不确定性的风险决策分析方法,与强化区间线性规划结合形成了新的不确定性＂模拟-优化＂间接耦合模型,实现流域系统优化调控及风险决策方案.上述方法将应用于美国佛杰尼亚州Chesterfield县Swift Creek水库营养盐TMDL分配方案,确定8个子流域的最小负荷分配以实现叶绿素a浓度达标.结果表明该耦合模型既能表征流域系统特征,也能兼顾不确定性模拟的准确度、计算效率以及不确定性优化与风险决策的解空间全局最优性、绝对可行性,为流域系统优化调控及其未来非线性系统的预测与最优控制提供了新的计算工具.     

大气可降水量卫星遥感反演不确定性对太阳总辐射模拟的影响

辐射传输方程模拟法作为一种较为准确有效的太阳总辐射间接获得方法,其模拟精度受到代入方程的大气参数精度的影响。论文通过将香港2005—2013年卫星遥感反演的大气可降水量产品与地面站数据对比,以68.3%的置信水平分析了卫星遥感反演的大气可降水量的不确定性;并通过收集2005—2013年香港其他影响大气上界太阳辐射到达地表的大气参数,如气溶胶光学厚度、气溶胶单次散射反照率、臭氧含量综合模拟大气环境,确定了大气可降水量的不确定性在夏季和冬季对太阳总辐射模拟（250~2 800 nm）造成的相对误差。研究结果表明,受大气可降水量不确定性影响,使用辐射传输方程法模拟获得的太阳总辐射有1%~3%的相对误差。使用该方法冬季受大气可降水量不确定性影响程度比夏季大。决定相对误差大小的主要因素是波长,大气水汽吸收作用强的波长上,相对误差也大;其次因素是太阳天顶角,太阳天顶角越大,该方法模拟所得太阳总辐射相对误差越大。研究为大气可降水量参数不确定性影响下太阳总辐射模拟的误差评估提供了依据。     

基于物质流分析的大学校园投入产出研究

本文通过物质流分析方法,测度和解析北京大学校园物质输入和输出情况,以及支撑校园的资源和能源在时空的变化及消耗强度。在此基础上,分析校园需求强度,并筛选需求变化较大的输入项作为研究单元,深入研究影响该需求的驱动因子,探讨该输入项与科研产出间的定量或半定量关系。研究表明,北京大学校园系统的总输入量和输出量基本维持在35万吨和22万吨左右,输出占输入量的平均比值为63%;输入项中用电变化最为明显,且与人数、设备量和建筑面积呈多元线性关系。在生态文明成为国家意志的当今社会,随着建设世界一流大学的步伐不断加速,大学节能降耗的压力也将逐渐增加,在未来绿色校园建设过程中,用电需求应予更多关注。     

改进区间线性规划及其在湖泊流域管理中的应用

针对不确定性优化提出了改进区间线性规划(MILP)模型及其算法,从理论上证明了MILP模型的解空间绝对可行,从而弥补了以往区间线性规划的缺陷,为后续决策过程提供了有利的可行性条件.针对四川邛海流域综合管理,以水污染综合防治的投资成本与运行成本最小化为目标,以总磷环境容量等11个管理目标为约束,建立了20个子流域3个阶段的MILP模型,最终得到10个备选污染控制方案的最优规模、投资和TP削减能力.结果表明:①最优的总投资和TP最优削减量分别达到[620×1061148×106]元和[57.43,59.95]t·a-1重点方案为污水处理厂工程、农村污染控制工程和中度侵蚀水土流失防治工程;②实施基于最优区间解生成的决策方案时,需要严格保证TP环境容量约束,才能实现各阶段的水质达标.