催化剂产品振动筛吹扫除尘系统的设计与应用

针对催化剂振动筛分机粉尘危害严重的问题,设计了无尘筛分系统。应用计算流体力学Fluent软件对产品出料口吹吸式吹扫除尘系统的气流特性和除尘效果进行数值模拟,确定了无尘筛分系统的关键技术参数。研究成果在某催化剂公司的振动筛粉机进行了应用,作业场所粉尘浓度由改造前的45.8 mg/m3降为5.46 mg/m3,大大改善了作业场所工作环境。     

光化学烟雾模拟实验系统

为开展光化学污染成因的敏感性分析,设计和建立了目前国内唯一的大型光化学烟雾模拟实验系统．该系统主要包括烟雾箱系统、空气充填置换系统、采样测试系统和记录显示控制系统等4个分系统．与国内外同类型实验系统相比,该系统具有烟雾箱在实验过程中受光均匀、换气系统快捷、效率高以及可实现两箱对比实验等特色．利用实验系统开展了光化学污染过程的模拟实验,得到了典型的污染特征．进行了同等条件的两箱对比实验,实验结果完全一致,表明该实验系统能够开展基于对比实验的敏感性分析研究,从而为进一步针对北京实际开展光化学污染的模拟研究奠定了良好的基础．     

生物质燃烧源排放烟尘罩稀释采样系统设计与应用

为研究生物质燃烧源颗粒物与气态污染物的排放特征,设计了可用于生物质燃烧排放实验室模拟研究的烟尘罩稀释采样系统.该系统可模拟生物质燃烧释放的高温高浓烟气排放到大气中的冷却、稀释、生长等理化过程,捕集燃烧排放的细颗粒物和多种痕量气态污染物.通过更换不同内径采样嘴等方法,系统稀释倍数可在10~70倍之间调节.详细介绍了系统的设计原理及结构,并对系统可靠性进行了检验.整个采样系统通过了气密性测试,分级采样系统平行性良好,细颗粒物损失在可接受范围,对燃烧状态扰动低,燃烧状态可实时评估.应用该系统测定了我国南方地区典型生物质燃烧源含碳污染物种的排放特征,结果表明其适于模拟各种类型的生物质燃烧.     

信息约束条件下的流域农业面源污染控制优化

我国广大小流域迫切需要开展农业面源污染控制,但却面临着水质、水文、气象、土地等监测资料不足的信息约束条件。为了应对此问题,本文以具有冻融变化特征的东北地区为例,开发了一套信息约束条件下的流域农业面源污染控制优化系统。首先,提出了农业面源污染负荷的计算方法。其次,分析了流域水质的影响因素。接着,建立了面源污染输入与流域出水口水质之间的响应关系,经验证该系统输出数据与实际污染状况相吻合,能够很好地模拟流域污染状况。最后通过各种削减策略的运用,模拟出农业面源污染削减率和削减后的总氮浓度。通过采用本研究制定的控制优化方案,改变种植类型和面积以及改善施肥配施比,将污染源数据进行量化作为输入数据,经系统输出得到模拟污染输出数据,可得到较好的污染削减效果。研究结果为信息约束条件下治理流域农业面源污染提供了决策支持。     

固定燃烧源颗粒物稀释采样系统的研制与应用

为研究固定燃烧源颗粒物排放特征,研制开发了稀释烟道采样系统.该系统能模拟高温烟气排放到大气中的冷却、稀释、凝结等物理化学过程,捕集燃烧源排放的一次颗粒物.详细阐述了采样系统的结构并对系统进行了检验.整个采样系统稳定度高,测量结果可靠,操作简便.采样系统小型化设计,适合于现场应用.该系统已成功应用于我国典型燃烧源颗粒物排放特征研究.     

国内外PM2.5源谱对比及其对空气质量模拟效果的影响

对比了国内外固定燃烧源、工业过程源、道路移动源和扬尘源等排放源PM_2.5成分谱之间的差异,并利用CMAQ（区域空气质量模型）模拟识别各PM_2.5成分谱之间的差异对空气质量模拟影响较大的排放源.结果表明:① 由于国内外发展水平、排放标准、采样分析条件以及排放源除尘设备等的差异,各排放源PM_2.5成分谱差异较大;② PM_2.5成分谱差异较大的源主要有燃煤电厂、水泥制造、重型柴油车和道路扬尘等,而差异较大的组分主要有SO₄2-、NO₃-和Ca等;③ 道路移动源源谱本地化对PM_2.5的模拟影响最大,其次为扬尘源和工业过程源,而固定燃烧源则相较最小,其中道路移动源源谱本地化模拟案例与基线的PM_2.5模拟质量浓度绝对差值为0.27μg/m3,各组分质量浓度差系数之和为52.60×10-3 μg/（m3·kg）,而固定燃烧源源谱本地化模拟案例PM_2.5模拟质量浓度绝对差值仅为0.10μg/m3,各组分之和为2.12×10-3 μg/（m3·kg）.研究显示,有必要采用统一的标准开展本地源成分谱测试工作,为源解析及模型模拟提供基础性数据,而从对空气质量模型模拟影响的角度出发,优先建立道路移动源本地化PM_2.5成分谱较为重要.      

渤海冰区溢油预报微机系统

本溢油预报微机系统针对渤海冰区。文中叙述了系统的结构，冰区溢油模拟方法及输入／输出的形式。除了溢油的时间、地点、溢油量等数据，用户还需输入风场条件和冰场初始条件。该具有特征；模拟瞬时或连续溢油源、动态图形输出显示油膜的分布及质心轨迹，界面友好、易于 、运算快速且有效、该系统可用于同事故发生时进行清除决策并对于可能溢油情形进行环境监评价。     

2种气溶胶排放源对模拟中国地区气溶胶分布的影响

利用意大利国际理论物理研究中心(ICTP)发展的耦合了气溶胶模块的最新版区域气候模式RegCM4/Aerosol,选用全球大气研究排放源(EDGAR)和亚洲区域排放源(REAS)分别对中国地区进行了1 a的数值积分,分析了上述2种气溶胶排放源对模拟中国地区气溶胶光学厚度(AOD)、浓度和干湿沉降分布的影响。结果表明,2种排放源对硫酸盐气溶胶(SO2)量级和分布的模拟基本一致。在西南和华北2个源区,2种排放源模拟的SO2浓度均高达100μg/m3。由于EDGAR排放源中黑碳(BC)和有机碳(OC)排放量级较小,模拟的中国地区BC和OC浓度均比REAS排放源模拟值偏小50¹00倍左右,对应其模拟的BC和OC干(湿)沉降通量也比REAS排放源模拟结果偏低50100倍左右,对应其模拟的BC和OC干(湿)沉降通量也比REAS排放源模拟结果偏低50¹00倍左右。东亚气溶胶模拟中,REAS排放源优于EDGAR排放源。     

自然环境超高加速光老化试验系统研制

目的 设计一种能够高效强化太阳紫外光辐射强度的自然环境加速试验设备,在自然环境环境中,用于高分子材料及制品、零部件的耐光老化高加速试验与快速评估。方法 自然环境超高加速光老化试验系统研制主要采用模块化设计思路,基于3个太阳辐射强化原理,开展紫外反射镜开发,设计系统总体结构、试验主机、太阳能供电分系统和控制分系统等,对主机结构进行有限元强度和变形量分析,开发以PLC为核心的控制系统和以触摸屏及计算机为媒介的人机交互软件。结果 研制的自然环境超高加速光老化试验系统采用太阳能清洁能源供电,实现了40倍以上的太阳紫外辐射强化。结论 研制的自然环境超高加速光老化试验系统加工与制造难度小,加速倍率高,环境友好,使用效费比高,更适用于户外装备用高分子材料及制品的耐光老化评估。     

本底站和城区站CO浓度变化特征和源贡献

采用FLEXPART大气扩散模式结合清单的模拟方法,通过与2010年上甸子大气本底站和城区海淀宝联站的CO观测浓度的比较,研究了北京地区CO浓度变化特征,并统计分析了各类排放源的贡献差异.研究结果表明：上甸子站和宝联站CO模拟浓度与观测浓度的变化趋势基本一致,相关系数分别优于0.74和0.45;与观测值相比,两站模拟浓度值偏低,模式对观测浓度峰值模拟能力有限.利用不同源清单模拟获得的同一站点CO浓度值相近,但交通、工业、民用等分类排放源对CO模拟浓度的贡献差异明显.与INTEX-B2006清单相比,利用MEIC2010排放清单模拟的宝联站交通与工业排放贡献的占比小、民用排放占比大;而上甸子站交通排放贡献的占比小,民用与工业排放的贡献占比大.因此,利用FLEXPART模式结合清单的模拟方法对CO浓度具有较好的模拟能力,可以较为准确地反映区域大气本底站和城区站CO浓度的变化特征;各类排放源对模拟浓度的贡献不仅受到测站所在地的局地排放源影响,更与影响测站的印痕区域的排放源密切相关.     

基于SPIS的月球表面充电模拟研究

目的研究月球表面不同等离子体环境下航天器表面充放电效应情况。方法利用欧空局开发的SPIS软件建模,并仿真模拟,通过分析表面电流种类、大小,得出不同环境下的一般性的充放电规律。结果月球表面探测器存在表面充电风险,磁鞘层、磁尾瓣、等离子体片及太阳风4种不同典型等离子体环境下表面充电电位差异较大,连接处充电电位存在分布不均匀的渐变现象。表面充电电位区间约为-1784~142 V。结论光照条件能显著影响探测器表面电位,特殊区域充电电位会受到临近区域充放电效应形成的新的小范围等离子体环境的影响。     

横向风对油池火烧试验的影响

以模拟包装容器的油池火烧试验为例,利用FLUENT计算流体动力学模拟软件,对不同风速条件下直径为3 m的煤油池火灾进行三维定常模拟,获得了风速大小与火焰倾角和火焰锋面的变化关系,并拟合出了火焰倾角随风速变化的简化公式;分析了横向风对包装容器周围火焰热辐射通量分布产生的影响,验证了风速低于2 m/s对包装容器火烧试验不会产生较大影响的结论,对包装容器耐火特性试验的开展具有实际指导意义。     

潮间带海洋沉积物——大气痕量汞的释放及释放通量研究

在对厦门海域汞污染调查的基础上,选择典型区域的海洋沉积物作为研究对象,系统地研究了潮间带海洋沉积物痕量汞在光照和遮光作用下的释放过程、释放通量以及影响释放通量的主要因素。研究结果表明,光照作用有利于潮间带海洋沉积物痕量汞的释放,平均释放通量大约是遮光作用下的1.7～1.9倍;潮间带海洋沉积物中痕量汞的释放通量随着大气温度、沉积物-水系统温度和光照强度的升高而增加;随着大气相对湿度的增加而降低;而风速对其影响不明显。     

7075铝合金板自然环境太阳辐射热效应及影响因素分析

目的 研究典型金属材料在自然太阳辐射环境下的热效应,并分析试验件属性及环境参数等不同因素对材料热效应的影响规律。方法 通过设计自然环境下太阳辐射热效应试验方案,分析涂层颜色、粗糙度等对7075铝合金材料太阳辐射热效应的影响,建立一种太阳辐射环境下稳态温度的计算算法。结果 获取了在9月前后20 d内的外场辐照度及10组试验件的温度测量数据,得到了涂层颜色、粗糙度等对材料热效应的影响规律。此外,建立的简化算法和试验数据误差在5%以内,具有精度高、形式简单等优势,可以应用于给定辐照强度下典型材料热效应的预测。结论 针对特定试验件,辐照度和风速是影响其热效应的主要因素。当辐照强度在较高的范围内变化时,试验件温升基本和辐照度成正比。随着自然环境风速的增加,试验件温度的下降幅度减小。     

铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍典型环境损伤研究

目的研究典型环境对丁腈橡胶-铝合金带垫卡箍的损伤效应。方法通过模拟铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍使用时的装配结构和应力状态,应用GJB 150A—2009中的湿热和太阳辐射两种典型老化环境,采用宏观形貌观察、卡箍保持力测试和橡胶衬垫拉伸性能测试方法,结合扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱技术,分析带垫卡箍的性能劣化过程。结果带垫卡箍在湿热和太阳辐射环境中老化50 d后,卡箍橡胶衬垫表面出现大量微孔缺陷,拉伸性能大幅降低,导致卡箍保持力分别下降了35%和51%。结论带垫卡箍在模拟装配状态下进行湿热和太阳辐射环境暴露实验,卡箍橡胶衬垫内部结构由致密逐渐变得疏松,部分碳碳双键发生氧化交联反应,并在一定程度上提高了聚合物的交联密度,材料硬度提高,回弹性能减弱,橡胶衬垫对芯轴的包裹能力降低,导致卡箍保持力性能降低。     

太阳辐射试验标准中的太阳光谱分布

目的为太阳辐射试验标准、光老化试验标准修订时正确选择太阳光谱提供依据。方法辨析CIE NO.20,CIE NO.85两种出版物太阳辐射光谱特点,从五个方面对此问题进行探讨,统计这两种太阳辐射光谱带宽辐照度的误差;分析相对空气质量、臭氧与水分、云层光学厚度、地表反射率等因素对太阳辐射光谱辐照度的影响;分析人工辐射光源光谱分布特点,以及它们与太阳辐射光谱的差别;分析当前光老化试验标准对光谱辐照度允差的要求;介绍光老化试验结果间的可比性。结果 CIE NO.85光谱更准确、更细致,但其波长范围较窄,两种光谱辐照度的差别很小,大气环境中许多因素会降低到达地面的光谱辐照度;人工辐射光源光谱与太阳光谱的误差、光老化试验标准中光谱辐照度允差都远大于前述太阳辐射光谱间的误差,标准对太阳光谱波长范围的要求比CIE NO.85光谱宽。结论太阳辐射试验标准、光老化试验标准修订时,仍可选用CIE NO.20光谱作为太阳辐射光谱。     

太湖湖表反照率时空特征及影响因子

湖表反照率是影响水-气界面能量平衡和水体内部光温环境的重要因子,受到太阳高度角、云量、风速和水质等环境因子的多重影响.基于太湖中尺度涡度通量网4个涡度通量观测站点(梅梁湾、大浦口、避风港和小雷山)的辐射和风速资料,结合晴空指数和水质数据,分析上述因子对太湖湖表反照率的影响及太湖湖表反照率空间差异的原因.主要结果为:太阳高度角是控制湖表反照率日变化、季节变化的主要因子;太阳高度角低于35°且当晴空指数在0~0.1和0.4~0.6之间时湖表反照率出现高值.反照率值呈现随风速、浊度和叶绿素a浓度升高而增大的趋势,而风浪通过影响浅水湖泊浊度、叶绿素a浓度从而间接影响湖表反照率.各站点湖表反照率关系为:小雷山避风港大浦口梅梁湾,其中小雷山站位于草型和藻型湖区过渡区而梅梁湾站位于藻型湖区.反照率与叶绿素a浓度水平之间的关系对蓝藻暴发及其严重程度并不敏感.本研究为湖体反照率的参数化过程提供参考依据.     

金属铜原子氧效应研究

目的获取金属铜空间原子氧环境适应性数据,提升材料空间环境适应性设计水平。方法将金属铜样品置于射频源原子氧辐照面积内开展原子氧辐照试验,束流密度为2.5×1016/(cm2·s),最长辐照时间为300 min。研究随辐照时间增加样品表面成分、形貌以及性能的变化。结果原子氧辐照后,金属铜表面变得粗糙,300 min辐照样品出现了氧化层脱落现象;随辐照时间增加,样品质量呈增加趋势,300 min辐照样品质量增加0.035 mg;试验后样品太阳吸收比升高最大值达0.07,光谱反射系数下降;原子氧作用导致金属铜表面疏水性能提高,摩擦磨损性能下降。结论得到了金属铜原子氧环境效应数据,可为航天器空间环境效应防护设计提供技术支撑。     

微米级空间碎片撞击太阳电池研究

目的评估航天器太阳电池阵遭遇微米级空间碎片撞击后性能的下降程度。方法利用激光驱动飞片发射系统针对硅太阳电池开展系统的试验工作,对太阳电池机械损伤特性及伏安特性进行测试。利用ORDEM2000软件计算航天器所在轨道的碎片通量和速度。结合试验结果,计算航天器太阳电池阵因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率。结果太阳电池最大输出功率衰减率与溅射区直径呈二次函数关系,与表面污染率近似相等。未来5年天宫一号所在轨道航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率为0.45%。结论利用该研究结果可以预计航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率,为航天器总体设计提供技术支持。     

中国东部AOD等级变化及与东亚夏季风的联系

利用2000年3月～2017年1月Terra卫星反演的最新版本C06的MODIS气溶胶光学厚度（AOD）、NCEP fnl全球业务分析数据、CMAP降水、CERES SYN1deg Ed4月平均资料、NCEP/NCAR再分析资料等,依据区域平均AOD距平的显著年际变化特征,将历年AOD划分为5个不同的污染等级,并探讨了不同污染等级的局地成因及其与季风环流的联系.结果表明,夏季中国东部地区AOD异常偏大与地面风速小、中高层季风环流系统不利于气溶胶扩散有关.气溶胶污染最重（最轻）时,气溶胶与到达地面的太阳短波辐射、地面气温、风速及降水存在密切联系;在其他污染等级下,除了与到达地面的短波辐射有密切关系外,与其他量的联系并不明显.气溶胶污染严重时,到达地面的太阳短波辐射相对减小,地面气温异常偏低,低层大气冷却,地面风速减小,地面降水呈现南多北少的变化特征;反之,气溶胶污染较轻时,到达地面的太阳短波辐射相对增加,地面气温异常偏高,低层大气加热,地面风速增大,地面降水呈现南少北多的变化特征.