Numerical analysis of gas explosion inside two rooms connected by ducts

Simulations of gas explosion of hydrogen/air mixture inside two rooms connected by ducts are carried out. Scalar transport chemical reaction model and LES turbulence model are utilized to reduce the calculation load and to conduct real-scale analysis. The effects of ignition source locations and volume of ignited room are analyzed, and the time history of pressure and rate of pressure rise in each room are focused in this study. When the volume of the ignited room is larger than the other room, the high pressure from the other room causes a force to act on the partition to the ignited room. This study indicates that the current technique can predict specific features of gas explosions inside two rooms connected by the ducts.     

Flame propagation in hybrid mixture of coal dust and methane

To investigate the flame propagation through hybrid mixture of coal dust and methane in a combustion chamber, a high-speed video camera with a microscopic lens and a Schlieren optical system were used to record the flame propagation process and to obtain the direct light emission photographs. Flame temperature was detected by a fine thermocouple. The suspended coal dust in the mixture of methane and air was ignited by an electric spark. The flame propagation speeds and maximum flame temperatures of the mixture were analyzed. The results show that the co-presence of coal dust and methane improves the flame propagation speed and maximum flame temperature notably, which become much higher than that of the single-coal dust flame. The flame front temperature varies with the coal dust concentration.     

基于视频技术的地点车速测定新方法

基于MPEG视频压缩技术的基本原理,提出了一种地点车速测定的新方法。该方法克服了雷达测速对测速角度要求苛刻、干扰正常行车而导致测量误差大的问题。借助普通的VTR录像机拍摄行车录像,应用视频处理软件VirtualDub,人工判读获取车辆接触两固定检测线的时间间隔,即可近似计算获得地点车速。实际应用中可通过调整两检测线的间距,来满足测速精度的要求。笔者还通过现场行车实验采集车速数据,进行了视频测速法与雷达测速法测速精度对比分析。     

小型管道中瓦斯爆炸火焰传播特性的实验研究

自行设计了内径88mm、壁厚6mm、总长1600mm、点火孔20mm的小型瓦斯爆炸实验管道,结构简单、操作方便,具有可观察性。采用高速摄录分析系统,对不同浓度瓦斯爆炸初期火焰传播特性进行了实验研究。结果表明:瓦斯爆炸初始阶段,火源引爆瓦斯到形成明显的、大强度的火焰传播的时间约为10~30ms;随着瓦斯浓度增大,爆炸感应期逐渐变短;瓦斯爆炸的火焰传播有一个突变过程,瓦斯浓度越大,达到突变的时间越短;当燃烧波在开始移动到5~10倍巷道宽度距离后,便开始明显加速,达到爆燃;当瓦斯爆炸火焰冲出管道时,爆炸火焰速度又一次加快。实验结果验证了该实验台研究瓦斯爆炸是可行的。     

高空偏北风背景下北京地区高污染形成的环境气象机制研究

在北京地区,有一类高污染产生在850 h Pa以上为偏北风的背景下.利用气象观测资料、NCEP再分析资料和地面PM2.5浓度监测结果分析了环境气象条件在这类污染过程形成中的作用.结果表明,在污染物浓度逐渐升高的过程中,环境大气并不总是处在层结稳定状态,有利于污染物累积的气象条件来自垂直运动和散度在垂直方向上的"分层"结构.从地面到对流层中层,垂直速度呈上升-下沉-上升的分布,而且散度呈辐合-辐散-辐合的结构.近地层的辐合导致周边的污染物向本地汇集,上升运动则将它们送向空中.但是,叠置在其上空的、长时间维持的下沉气流层却阻止了污染物继续向上运动,从而导致近地面层的污染浓度不断升高.垂直运动出现"分层"是由于高空偏北风并没有侵入到边界层内,近地层仍然维持偏南风或小风,冷空气太弱或者没有冷空气活动是高空偏北风不能到达近地层的主要原因.而下沉气流层的形成则与其上空的空气辐合有关,该辐合层源自偏北气流中的风速脉动.因此,环境大气动力作用是高空偏北气流型空气污染过程形成的关键机制.关注对流层中下层温度24 h变化、垂直速度和散度的垂直分布将有助于提高此类高污染过程的诊断分析和预报能力.     

水力停留时间和搅拌速率对搅拌反应器回收尿液中磷的研究

鸟粪石沉淀法可以在搅拌反应器中回收尿液中的磷,而水力停留时间和搅拌速率对鸟粪石晶体的形成有重要影响.因此,本文在搅拌反应器中通过分批实验研究了水力停留时间(0.5、1.0和2.0 h)和搅拌速率(80、160和320 r·min-1)对尿液中磷的回收率和鸟粪石晶体粒径的影响.结果表明,水力停留时间从0.5 h增至2 h时,磷回收率从88.9%增至95.4%,而鸟粪石晶体平均粒径从124.4μm下降为71.2μm.随搅拌速率从80 r·min-1增至320 r·min-1,磷回收率从88.7%增至93.4%,而鸟粪石晶体平均粒径从37.0μm增至78.9μm.较短的水力停留时间和较高的搅拌速率更有利于大粒径的鸟粪石晶体形成,但对磷回收率影响有限.搅拌速率为160 r·min-1时,鸟粪石回收率最高为78.7%,可以得到纯度很高的鸟粪石晶体,而较高和较低的搅拌速率都不利于提高鸟粪石回收率.     

高压静电分选Ag与PET的实验研究

为了提高高压静电分选Ag与聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,简称PET)的效率,寻求可产生较佳分选效率的电压、转速、极间距和电晕线角度。采用自制的线辊式静电分选机,通过单因素实验和部分因子实验,研究了不同条件下Ag与PET的分选效率。结果表明:将Ag与PET从二者混合物中有效分选出来的电压为25~30k V、转速为60~75 r/min、极间距为60~70 mm、电晕极角度为50~60°;当电压为30 k V、转速为75 r/min、电晕极距离为70 mm和电晕极角度为60°时,Ag的分选效率达到了最大值为99.60%,PET的分选效率也达到了最大值为99.98%,为线辊式静电分选机结构设计与参数优化提供了参考。     

北京地区近35年大气污染扩散条件变化

本文使用NCEP(National Center for Environmental Prediction)再分析月平均数据(2.5°×2.5°)、1980~2015年北京地区(54511站点)的探空数据及温、压、湿、风、降水数据,分析了近35年来北京地区大气污染扩散条件的变化.主要结论有:1980~2015年,大气不断增温,1990年以后逆温明显,大气较为稳定,冷空气到达北京上空后对下层的影响减弱,3级以上偏北风频率减少,近地层辐合.同时,2000年以后中高层下沉运动位置不断下压,低层上升运动加强,低层上升运动被限制在边界层以内,这样会导致垂直扩散条件转差.1980~1989年大气容量指数较为稳定,1990~1999年大气容量指数出现波动,而2000~2015年大气容量指数呈现明显减小的趋势.总体来看,近35年大气自身的容纳能力呈现一个平缓的下降趋势.1980~1989年春季和冬季大气容量指数较大,1990~1999年春季和夏季大气容量指数较大,但是2000年以后,无论哪个季节,大气自身的容纳能力都是在减弱的,季节性差异变小.边界层高度在这30多年来都是春季和夏季较高,秋季和冬季明显降低.     

风帽在准好氧填埋的应用及对填埋初期的影响

首次将风帽应用于准好氧填埋,以2 m×1 m×2 m的准好氧模拟箱为对象,考察了风帽对准好氧填埋环境形成过程的影响,比较了不同风速条件下二氧化碳和甲烷的浓度变化,并对风帽应用于准好氧填埋的作用原理进行了分析,以期为设计和优化准好氧填埋结构提供参考.结果表明,风帽可以加快准好氧环境的形成,将传统的准好氧环境的形成期由常规的50 d以上提前到40 d左右.通过比较风帽先拆后装二氧化碳和甲烷的浓度变化,表明风帽可以促进甲烷向二氧化碳的转化,减少甲烷的排放.卸下风帽后二氧化碳的浓度由最初的16.67%降为15.88%,甲烷从6.14%增大到16.12%;装上后二氧化碳的浓度增至19.18%,甲烷降为10.05%.考察了风速为2.0、3.5、5.0、6.5、8.0 m/s 5种条件下导气管出口处的甲烷排放情况,表明风速可以加强风帽的作用,有利于甲烷的减排,当风速增至8 m/s时,甲烷浓度由最初的15%以上降为5%以下.     

矿区河流底质锌解吸规律的研究

通过不同转速搅拌污染底质与蒸馏水的混合液,以摹拟河流不同流速状态,分析不同转速与底质锌溶出量的关系,分析不同静置时间对悬液中锌浓度的影响,以揭示底质中锌的解吸与水质中锌沉降的规律。研究结果表明,搅拌运动加速了底质中锌的解吸,不同转速显著地影响底质锌溶出量,转速越高,锌溶出量越多。但当水样放置一段时间后,水中锌量不断减少,但放置时间从30分钟至60分钟水中锌量没有显著的区别,120分钟和240分钟之间也没有显著差异。30分钟后,水质中的锌量不断缓慢地衰减。当水样放置30分钟后,各转速间锌量没有显著的差异性。