渗流运动的流态指数研究

在通过相似分析建立的实验模型上,研究了流态指数的变化规律,找出了流态指数与渗透速度之间的对应关系,给出了一个流态指数的经验表达式及变化规律曲线,为工程应用奠定了基础。     

三相磨料射流的研究

水射流技术的研究与开发，日益受到许多国家和国际财团的重视。关于磨料射流技术，经试验和应用证明，普遍认为具有广泛推广价值和光明的发展前景。笔者在借荐和总结国内外多相流理论研究成果及试验的基础上， 针对磨料射流特点，提出了一种新射流技术，即三相磨料射流技术。论述了三相磨料射流产生原理，并对垂直管内形成的气－ 固－ 液三相流态做了分析； 根据适合射流的特点，找到了适用于射流技术的两种流态—气泡流和团状流，并得到了此两种流态的动力特征，为将来的工业试验及商业性应用在理论上提供了一定的依据     

曝气生物滤池流态特性研究

为了解流体在反应器中的流动特征并为进一步提高反应器处理效率而改善水力条件,通过以KCl为示踪剂的脉冲示踪电导法对上向流曝气生物滤池在不同填料层高度和操作条件下的水力学特性进行摸拟研究.结果表明,平均停留时间主要受填料高度和水流速度影响,受气速影响较小.曝气生物滤池的流态随填料层高度的增加趋于相对稳定且接近推流;但滤床底部和顶部的流态却受水流速度和气流速度的影响较大且偏离推流.最后,建立了在曝气和不曝气两种操作条件下平均停留时间、流态与填料层高度、水流速度、气流速度的数学模型,这可用来预测反应器的流态变化特征,以改善曝气生物滤池的水力条件.     

锰—铁离子催化氧化法脱除烟气中二氧化硫的研究

利用锰-铁离子催化氧化法吸收烟气中SO2的可行性研究，着重对穿流筛孔板塔最佳条件进行了选择。在热态试验中，当SO2浓度为1000～3000ppm时，脱硫效率为70～80％。     

基于CFD模拟技术的开孔氧化沟特性分析

针对传统氧化沟工艺溶解氧调控困难、曝气区高流速造成能量浪费等问题,通过在氧化沟缺氧区廊道弯道处开设孔洞、设置挡水墙与导流板等措施,提出了一种新型开孔变速氧化沟流态调节理论与技术方案。首先通过计算流体力学模拟开孔氧化沟方案的流态调节效果,模拟结果表明,开孔廊道平均流速为0.20~0.26 m/s,明显高于其他廊道,表明开孔方案可以显著提高缺氧区廊道流速,实现氧化沟变速流态调节效果。其次,建立开孔氧化沟中试系统,通过对比等速氧化沟与开孔氧化沟工艺对有机物的去除效果和微生物群落分布验证开孔方案的可实施性。结果表明,两种工艺对有机物的去除率基本相当,其中COD、SS、TP和NH_4~+-N的去除率在95%以上,而开孔氧化沟工艺对TN的去除率略高于等速氧化沟。两组氧化沟系统中反硝化细菌种类一致,相对丰度分别为1.51%和1.49%,表明氧化沟开孔流态调节方案不会影响系统的运行效果和微生物种类,只是改变了开孔廊道的流态分布。同时采用现场流态测定方法对氧化沟流态和沉泥情况进行了分析,结果表明,开孔方案能够提高氧化沟缺氧区廊道流速,减缓低流速区沉泥现象。因此,在不影响运行效果的基础上,开孔方案减小了氧化沟系统缺氧区廊道推进器功率8.4 k W,达到节能21.2%的目的。     

综放采空区防灭火注氮数值模拟与参数确定

用有限元数值方法 ,求解了综放开采采空区注氮情况下的漏风渗流方程和氧浓度渗流耗散方程 ;结合计算机图形技术 ,直观展示了注氮前后采空区流场、流态和氧浓度分布动态变化 ;模拟了在不同注氮量下注氮控制区边界的变化过程 ,得到控制区边界位置与注氮流量呈负指数关系 ;重点探讨了用数值模拟方法确定合理注氮参数 (注氮流量、注氮位置和注氮时间 )的新方法。     

碳粒填充床燃烧及着火熄火特性的数值分析

本文提出了碳粒填充床在驻上流场中燃烧的一个轴对称二维数学模型，此模型由床内的气固两相流和床表面上驻点边界层流动两个子模型耦合而成，利用自编程序借助ＰＩＳＯ方法求解两组方程。分别计算了冻结流，平衡流和有限气相反应速率流这三种情况。通过计算确定了不同工况下碳粒床的质量燃烧率及燃烧过程中各参数的分布和变化规律，并对碳粒床的着火与熄持性进行了分析和探讨。计算结果合理，表明本模型可应用于阴燃及其转变为明火过     

灰色聚类法对太湖地区农村地下水水质的评价

以太湖流域典型水稻种植地区-宜兴、常熟王庄和辛庄9月份农村地下水水质为研究对象,分析了地下水样的硝态氮、铵态氮、亚硝态氮、总磷、高锰酸钾指数、硫酸盐、氯化物、总硬度等常规项目,确定硝态氮、铵态氮、亚硝态氮、总磷、高锰酸钾指数为该地区地下水的主要污染因子.运用灰色聚类法对地下水水质现状进行了评价.结果表明:太湖地区农村地下水普遍受到了污染,仅有10%的地下水水质勉强达到Ⅲ类水标准;80%的地下水达到Ⅳ类或劣Ⅳ类水标准;10%的地下水达Ⅴ类水标准,已不适合饮用.地下水中的主要超标项目是铵态氮、亚硝态氮和高锰酸钾指数,其中铵态氮和亚硝态氮超标十分严重.宜兴地区铵态氮和亚硝态氮污染最严重;个别监测点地下水中硝态氮含量较高,超过世界卫生组织规定的生活饮用水硝态氮质量浓度10 mg/L的上限.总硬度、硫酸盐、氯化物、砷和硒的含量较正常,但是发展趋势值得关注.     

对安全系统运行机制的探讨——安全系统本征与结构

通过对安全系统本质属性的再认识,提出了安全系统具有客观性、本征性、目的性、环境性和结构性的特点;论证安全系统是开放的、动态系统,非线性系统,远离原始态的系统;阐述安全系统如何从原始态自组织转变到耗散结构,从而提出安全系统是以耗散结构形式存在的,同时通过对安全系统流入负熵流和排出正熵流,使得安全系统的剩余熵减少。安全系统以稳定态为中心,通过在非线性区的扰动造成安全系统质的变化,分析了安全系统耗散结构形成的过程。     

5种淹水频率湿地土壤硝态氮水平运移室内模拟研究

通过水平土柱室内模拟试验,研究了硝态氮在5种淹水频率洪泛区湿地土壤中的水平运移过程及土壤理化性质对硝态氮水平运移的影响。结果表明,5种淹水频率洪泛区湿地土壤硝态氮运移通量与运移距离呈负相关的关系,并随运移距离的增加呈指数衰减变化;与土壤水分扩散率呈一定的正相关关系,并随土壤水分扩散率的增加呈指数增长。5个不同淹水频率洪泛区湿地各层土壤硝态氮水平运移规律在一定程度上存在差异,表层土壤硝态氮通量明显低于亚表层土壤硝态氮通量。通过建立硝态氮通量与土壤基本理化性质关系的数学模型发现,硝态氮的运移通量随着土壤容重和含水率的增加而减小,并在一定程度上受土壤结构的影响。     

煤系页岩瓦斯吸附-解吸特性核磁共振实验研究

吸附态和游离态瓦斯变化规律能为煤系页岩瓦斯安全高效抽采提供技术参考,常规实验方法难以实现对吸附态和游离态瓦斯变化规律的独立表征。以阜新盆地清河门矿煤系页岩为例,采用低场核磁共振技术对煤系页岩粉试样进行瓦斯吸附-解吸实验,并提出以核磁共振T2（横向弛豫时间）谱幅值积分作为瓦斯含量定量表征指标。实验表明:吸附-解吸过程T2谱曲线有3个特性峰,对应3个横向弛豫时间截止阈值;吸附态瓦斯量与瓦斯压力符合朗格缪尔方程,而游离态瓦斯量与瓦斯压力呈线性关系;吸附态瓦斯解吸过程具有明显滞后性,且存在7.26 MPa临界滞后瓦斯压力,而游离态瓦斯吸附和解吸过程近似可逆,无明显滞后性。     

尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台设计及验证

泥石流是一种极具破坏力的地质灾害类型,而尾矿库溃坝形成的泥石流除产生巨大破坏力外,还会造成严重的环境污染问题,为了分析其流态演进过程设计了泥石流相似模型试验台。本尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台采用全透明技术以观察泥石流的流态演进过程,同时在传感器对应位置外侧固定量尺,以记录泥石流流动过程中泥深的动（泥石流淹没高程）静（泥石流结束后滞留泥浆高度）态变化。与现有技术相比具有5大优点,主要体现在弯度调节、坡度调节及闸门装置3大系统,并通过相似模型试验与前人研究成果对比,验证了此试验台的可行性,对完善矿山泥石流流体力学理论及矿山泥石流防灾减灾工作具有重要的科学价值及意义。     

流体混合状态对微生物的影响——以枯草芽孢杆菌为例

采用雷诺数表征液体环境的混合状态。利用一种自主研发的流体混合设备产生不同的液体流态,研究流态对枯草芽孢杆菌生长的影响。枯草芽孢杆菌是净化污水的一大主要细菌。结果发现,雷诺数越大,越有利于细菌的生长,具体表现为对数期时间缩短,到达平稳期时菌体浓度提高。此外,接种枯草芽孢杆菌后会消耗溶解氧,使培养基中的溶解氧维持在一个较低的水平(0~1mg/L)。     

道路运营安全性评价方法与指标

笔者从道路交通设施系统客观安全性和道路用户主观安全性的角度,应用交通冲突分析技术、运行车速预测方法、行车动力学仿真分析[空间视距模型、人工神经网络(ANN)模型],研究并分析车辆在自由流和非自由流两种状态下运营安全性,提出跟驰风险指数、变换车道风险指数、高速行车风险指数,建立了服务于道路安全运营管理的道路交通设施系统及其运营安全性的分析评价方法和指标。     

端部开口受限空间汽油蒸气爆燃超压特性研究

基于实验研究了端部开口半受限空间内汽油蒸气泄放爆燃特性,获得了受限空间 内外爆燃超压的变化规律。研究结果表明:受限空间内部超压随时间变化分为点火孕育 期、加速泄流期、外部爆燃期、波动振荡期、衰弱恢复期,爆燃过程中出现多超压峰值 现象且伴随有强烈的压力振荡;随着初始油气浓度的增大,受限空间外部爆燃超压先增 大后减小,外部爆燃超压最大浓度为1.70%;随着比例距离的增加,受限空间外部超压 值呈负指数规律衰减,且横向衰减速率要大于轴向衰减速率。     

不同雷诺数下隔水管绕流模型仿真

为了研究深海钻井过程中不同海况下海流对隔水管振动情况的影响,利用COMSOL软件,建立了圆柱绕流二维仿真模型,对刚性圆柱展开绕流仿真,研究了不同雷诺数(2.5×104Re4.0×105)下隔水管绕流的漩涡脱落形态、升力系数和阻力系数、涡泄频率,斯特哈尔数(Strouhal)的变化规律。结果表明,随雷诺数增大,升、阻力系数减小,涡泄频率增大且近似呈线性关系,斯特哈尔数(Strouhal)在亚临界流区域及亚临界流向临界流过渡区域内基本不变。仿真结果与相关文献及经验值吻合良好,验证了仿真方法对隔水管振动研究的适用性。     

尾矿坝渐溃的尾砂泄流理论模型与泄砂量计算

为了建立适用于工程上运用的尾矿坝漫顶逐渐溃坝的尾砂出流计算模型,利用细颗粒泥沙的悬移质运动形式,及含沙浑水的流态变化,建立了理论泄流模型。同时,根据溃坝过程的不同时期,给出了适宜的溃坝水流的流量计算公式、尾砂颗粒的沉速计算方法、挟沙力的计算方法以及浑水容重的计算式。该计算模型有助于渐溃泄沙量的预测,是尾矿坝漫顶逐渐溃坝模型的重要组成部分。     

宁波市浙贝母主产地土壤重金属形态分析及污染评价

为了解宁波浙贝母种植地土壤重金属分布特征,采用ICPAES测定了章水镇种质资源圃土壤Cd、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn质量比,用Hkanson潜在生态风险指数法评价重金属的生态风险,BCR连续提取法分析其分布形态。结果表明,土壤中重金属元素总量从大到小排序为Zn、Cr、Pb、Cu、Ni、Cd,其中Cd富集程度最高,平均质量比为背景值的8倍左右,超过国家二级土壤标准。Eir指数表明,Cd的潜在风险指数也最高,75%区域处于很高或高潜在生态风险;RI指数表明,90%区域处于高潜在生态风险或中潜在生态风险。土壤中重金属均以残渣态为主,但Zn的弱酸提取态、Cu的可氧化态比例相对较高,Cd的3种可提取态相加接近45%,具有高潜在危害性。相关性分析表明,Cu和Zn、Cr和Ni,以及Cu和Cd重金属的来源具有相似性,且不同形态重金属之间可能会发生迁移转化。p H值与各种重金属的形态之间不存在明显的相关关系,有机质对重金属化学形态的影响因重金属种类不同而有差异。     

水合物螺旋流输送衰减规律数值模拟研究

为了提高螺旋流对水合物的安全输送边界,利用数值模拟技术对影响螺旋流衰减的因素进行研究。结果表明,水合物颗粒的旋转方向与扭带扭转方向相同,且扭率Y越小Re越大,对称涡线发生合并的位置越远。初始旋流数的大小主要与扭率Y有关,而与Re无关。但是在无扭带的管道下游螺旋流迅速呈指数规律衰减,其衰减速率主要与Re有关,而与扭率Y大小无关。并得出螺旋流衰减指数β与Re的关系式。与光管相比,螺旋流能够明显提高水合物的输送距离,在螺旋流较强段水合物颗粒均匀分布在管壁四周。     

饶河河滨湿地土壤重金属形态变化特征及其影响因子分析

采样分析鄱阳湖饶河地区土壤重金属形态变化、污染程度及其影响因子。重金属沿河道形态变化显示,Cu以有机质结合态和残渣态为主,Zn以氧化物结合态和残渣态为主,As以有机质结合态为主,Cd以碳酸盐交换态和氧化物结合态为主。重金属Cu、Zn、As、Cd的独立污染指数(ICF)平均值介于3.0至3.2之间,属于严重污染;风险评价(RAC)结果显示,Cu、Zn、As对环境存在中等风险,Cd为高风险;潜在生态风险指数(RI)为2299.37,饶河流域存在极高的生态健康风险。相关分析显示,温度与Cu和Cd的可交换态存在显著的正相关,土壤密度与As的氧化物结合态存在显著的负相关,PH与Cu的可交换态存在显著的负相关,TN与As的可交换态存在显著的负相关,TP与As的碳酸盐结合态存在显著的正相关。