高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化*

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明:氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

南京一次大雾过程边界层特征分析

雾、霾影响空气质量,特定气象条件有利于雾、霾形成。利用南京大学仙林综合观测基地的近地层湍流资料以及MICAPS气象资料,分析了2011年11月18日南京一次大雾过程的边界层特征。结果表明,大雾发生前后南京处于高空低压槽前,西南暖湿气流向南京地区输送充足的水汽,而近地面主要受到低压倒槽的控制,使得近地层相对湿度一直在90%以上。边界层上空(约300~500 m)存在很强很厚的逆温层,近地层动量通量几乎为0,感热通量也几乎为0,表明大雾期间南京地区大气一直处于稳定的边界层中,近地层湍流很微弱,有利于大雾的形成和维持。能谱分析表明,能谱高频段满足-2/3率,但中低频率部分可能由于非均匀下垫面地形的影响,分布比较杂乱。     

基于在线监测的江河入海径流通量计算方法研究与应用——以辽河口为例

随着入海流量在线监测技术的兴起,本文从流量在线监测技术原理和步骤出发,对入海流量在线监测的主要技术环节进行了梳理,给出了综合、全面的江河入海径流通量流程化计算方案,并将其应用到了辽河入海径流通量计算实例中。本文的研究为江河污染物排海量的准确估算和入海流量在线监测技术的推广提供了支持。     

含硫烟气与造纸黑液综合治理的研究

本文通过对中试实验的研究,得出了利用湍球塔实现造纸黑液与含硫烟气综合治理的实际运行规律和最佳运行参数.研究结果表明:在该工艺中,湍球塔十分适合作SO2的吸收设备,其对SO2的去除率在整个操作周期内均能保持在90%～99%的高水平,对黑液COD的去除也能保持50%～60%的预处理水平,这对同时解决造纸制浆行业中的黑液水污染和含硫烟气污染有现实指导意义.     

齿筒式齿侧剪切空化器空化性能数值模拟

通过CFD Fluent对齿筒式齿侧剪切空化器进行数值模拟,分析了空化器的齿间涡、空化泡体积分数、湍动能的变化,获得转速、处理量等操作参数对空化器空化性能的影响。结果表明:空化器内的涡是生成空化泡的主要方式。定齿间和动齿间的涡是由于流体冲击壁面,与注入的流体发生回旋而产生的。而齿侧间的涡则是由于双齿侧的机械剪切形成的。充分的机械剪切和剪切面积使得齿侧间的涡分布最广,这表明增加机械剪切可有效诱导空化泡的形成。空化泡溃灭导致齿顶前缘面锐缘处的湍动能增加,并且湍动能随着转速的增加而增加,意味着该空化器既可提高空化泡含量,也可提高空化泡的溃灭率,有效提高了空化性能。但空化泡体积分数随着处理量的增加而减少,空化性能也随之降低。     

海河流域硫的区域库存量与流通量研究

本文通过对海河流域土壤中硫及其形态含量的分析结果，计算出该流域土壤中硫的库存量为７．９０×１０＾ｋｇ。并以径流带入量，成土母质，人畜粪，化肥施入量，大气降尘及植物的残留量等因素为对土壤中硫的贡献；同时，以径流的带出，大气的扬尘量及植物体茎，叶因素为硫的迁出部分，以计算出海河流域土体中硫的进出量为０．６８×１０＾９ｋｇ／ｙｒ，１．７１×１０＾９ｋｇ／ｙｒ，以此来研究其流通关系。     

湍球塔内气流分布优化的数值计算及试验

通过对湍球塔 (TCA)内三维流场的数值计算 ,找到了较佳的结构参数 ,在此基础上进行的试验表明 ,计算结果与试验结果相吻合。计算程序可为 TCA的设计及保证其长期安全经济运行提供理论依据。     

长江口及其邻近海域营养盐与DSi余流通量的分布和季节变化

分别于夏季(2005年7月)、秋季(2005年11月)和春季(2006年4～5月)对长江口及毗邻海域进行观测,并根据水文数据、盐度与营养盐数据计算DSi余流通量.结果表明:三个季节SiO_3~(2-)平均浓度分别为54.31 μmol/L(秋季)、43.61 μmol/L(春季)和45.39 μmol/L(夏季).杭州湾区域PO_4~(3-)浓度一般比长江口高,与SiO_3~(2-)的分布情况不同,可能与悬浮物吸附与解吸附过程有关.调查区域内NO_2~- 和NH+4的浓度偏低.NO_3~-分布呈现出较好的保守性.NO_3~-占总氮的百分比平均为94.28%(夏季)、97.24%(秋季)、98.33%(春季).受陆源污染物排放的影响,在14号站位附近发现一个无机氮高于120 μmol/L的中心区.比较三个季节DSi余流通量东西分量和南北分量的绝对值,一般大潮大于小潮,表层大于底层.表层余流的方向一般向东,东南或南,底层流向主要是向西或西北.DSi的余流通量在近口门处站点较大,长江口前缘(SH1、SH2)和南缘(SH5)、杭州湾(ZJ1,ZJ2)的余流通量较大.     

近地面层湍流通量输送相似性及相干结构特征

利用2018年广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站70 m气象塔上涡动协方差系统连续观测资料,对不同大气稳定度条件下近地面层相干结构的统计特征及其对湍流通量相似性的影响进行了初步研究.结果表明：(1)无量纲风速标准差(稳定、不稳定)和气温标准差(不稳定)遵循莫宁-奥布霍夫相似理论;(2)湍流速度(u、v、w)谱、温度(T)谱、CO₂和H₂O浓度谱在惯性副区均满足-2/3定律.w-T协谱、垂直速度(w)与标量(CO₂、H₂O)浓度的协谱(w-CO₂、w-H₂O)在惯性副区遵循-4/3定律;(3)不稳定条件下,热力湍流对H₂O和CO₂标量具有很好的输送作用,而以动量通量输送为代表的机械作用在弱不稳定条件下对H₂O和CO₂的输送效果最好;(4)上冲和下扫运动对湍流通量输送起主导作用,且随湍涡尺度的变化略有差异,湍流通量输送对大气层结的依赖性较弱.     

香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析

基于2018年11月29日~12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范围的垂向混合结构呈显著的日间弱分层,夜间强混合模式,且日间分层时段较短,仅发生在正午前后的约4h内（最大浮力频率约2×10^-4s^-1）.水-气界面的能量输入或耗散过程对水体分层混合过程的贡献显著大于风应力对水体的机械扰动作用.太阳短波辐射是表层水体日间吸热从而分层的主要驱动力,长波辐射在夜间放热过程中处于主导地位,潜热和感热过程在水体放热过程中作用相当.风应力以机械扰动的方式对水体混合模式的影响极小（湍能通量最大值2×10^-7m³/s³）,主要集中在表层水体约0.5m内,但其可通过影响潜热和感热的方式显著增强中层水体混合特征.由于研究时段香溪河水温较低,蒸发放热较小,而水-气温差相对较大,风应力通过感热驱动的湍能通量（8×10^-7m³/s³）略大于潜热（7×10^-7m³/s³）.