航空电连接器海洋环境加速试验与腐蚀仿真研究

目的 通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理.方法 根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀、接触电阻、绝缘电阻和耐压强度的变化行为和机理研究.重点分析接触电阻变化原因,并基于水平集方法,建立插针插孔结合处的COMSOL有限元腐蚀仿真模型,模拟和验证接触件的腐蚀行为和机理.结果 3种规格的电连接器均发生壳体腐蚀,但程度不同,其中不锈钢壳体电连接器壳体腐蚀最轻,但壳体内部金属卡圈腐蚀最严重,其接触电阻波动最大.所有电连接器的耐压强度和绝缘电阻均有明显减小.结论 导致接触电阻增加的直接原因是插针和插孔结合处的毛细区内发生了严重腐蚀.有限元模型复现了腐蚀界面发展和腐蚀产物沉积过程.     

多学科交叉的危化品运输安全保障技术及动态演示

针对我国危化品运输事故多发,运输安全形势依然严峻的现状,依托多学科交叉的教学改革和科技计划项目研究,以"不倾翻、泄漏收集、全方位监控"为技术目标,从事故防控和过程监控两个方面出发,介绍了危化品运输安全智能化管控的四大关键技术,即重点区域车路协同监控技术、车辆识别跟踪及安全预警技术、侧翻事故主动防控技术和泄漏事故主动防控技术,并以宁波石化基地为工程背景,借助区域动态场景沙盘对涉及交通工程、信息工程、车辆工程、消防救灾等多学科知识领域的关键技术进行了集成应用示范。结果表明:四大关键技术的应用有助于提升危化品公路运输安全的保障性,可支撑国家公共安全风险防控的重大战略需求。     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

可压缩流动脉动压力数值模拟求解器HFS研究

目的发展模拟可压缩流动的高精度流场求解器(HFS),用于研究高马赫数钝体绕流的表面压力脉动。方法基于一般曲线坐标系下的可压缩Navier-Stokes方程,采用具有激波捕捉能力的高阶有限差分法WCNS-E进行离散。基于大规模并行计算对高马赫数钝锥绕流进行直接数值模拟(DNS),获得高精度的流场数据。结果 Blast wave测试结果表明,采用不同的WCNS格式的模拟结果与参考解吻合良好。采用HFS模拟来流冲击NACA0012翼型表面的计算结果与NASA的OVERFLOW程序的计算结果以及实验结果均符合良好。结论典型的测试算例表明,HFS能稳定且准确地捕捉强间断,对于复杂几何构型流场也能准确计算。采用HFS研究了钝锥绕流,捕获了钝锥边界层的层流、转捩和完全发展湍流等流动现象,获得了壁面脉动压力的时空分布。     

火星表面环境模拟技术

叙述了火星表面影响航天器工作的相关环境,主要包括低气压、大温区、CO2大气、高风速、尘暴等.首先叙述了低气压环境的真空舱抽放气模拟法(低气压调节范围150～1500 Pa)、CO2环境换气模拟方法(CO2体积分数约95％)、大温区环境气氮调温模拟法(调节温度范围为–150～150℃)、尘暴环境的真空引流模拟法和低气压风洞模拟法(火星尘埃直径为0～100μm)、地形地貌的场景模拟法(粗砂和中砂地貌)、辐照环境的太阳模拟器模拟法、大气环境中灯阵模拟法(辐照度能够达到1760 W/m2)以及低重力环境的配重模拟法(重力加速度为3.72 m/s2).其次叙述了当前国内外火星综合环境的常见模拟方法,包括火星低气压热环境试验、火星低气压风洞试验.     

分子模拟方法在爆炸反应机理方面的应用进展

针对爆炸过程反应机理异常复杂,实验检测手段对其认识匮乏的现状,综述了量子化学、反应分子动力学等分子模拟方法的特点及研究进展,分析了分子模拟技术在燃爆机理研究中的应用进展,包括量子化学方法对于燃料热解/燃烧、瓦斯等可燃体系爆炸过程的微观基元反应步骤、反应能垒及热力学参数的计算,以及反应分子动力学(ReaxFF MD)在含能材料、可燃混合气等复杂爆炸体系获取可能的反应路径及中间自由基变化的应用。对分子模拟方法在爆炸领域研究的应用提出了建议及展望,指出ReaxFF MD和密度泛函理论(DFT)相结合是一种研究复杂爆炸体系微观反应机理极具潜力的方法,借助先进的分析检测手段对模拟方法的验证及修正,能获取更准确、全面的微观反应动力学模型。     

Effect of environmental parameters on the degradability of polymer films in laboratory-scale composting reactors

Previous research in our laboratory reported a convenient laboratory-scale composting test method to study the weight loss of polymer films in aerobic thermophilic (53°C) reactors maintained at a 60% moisture content. The laboratory-scale compost reactors contained the following synthetic compost mixture (percentage on dry-weight basis): tree leaves (45.0), shredded paper (16.5), food (6.7), meat (5.8), cow manure (17.5), sawdust (1.9), aluminum and steel shavings (2.4), glass beads (1.3), urea (1.9), and a compost seed (1.0) which is designated Mix-1 in this work. To simplify the laboratory-scale compost weight loss test method and better understand how compost mixture compositions and environmental parameters affect the rate of plastic degradation, a systematic variation of the synthetic mixture composition as well as the moisture content was carried out. Cellulose acetate (CA) with a degree of substitution (DS) value of 1.7 and cellophane films were chosen as test polymer substrates for this work. The extent of CA DS-1.7 and cellophane weight loss as a function of the exposure time remained unchanged when the metal and glass components of the mixture were excluded in Mix-2. Further study showed that large variations in the mixture composition such as the replacement of tree leaves, food, meat, and sawdust with steam-exploded wood and alfalfa (forming Mix-C) could be made with little or no change in the time dependence of CA DS-1.7 film weight loss. In contrast, substituting tree leaves, food, meat, cow manure, and sawdust with steam-exploded wood in combination with either Rabbit Choice (Mix-D) or starch and urea (Mix-E) resulted in a significant time increase (from 7 to 12 days) for the complete disappearance of CA DS-1.7 films. Interestingly, in this work no direct correlation was observed between the C/N ratio (which ranged from 13.9 to 61.4) and the CA DS-1.7 film weight loss. Decreasing moisture contents of the compost Mix-2 from 60 and 50 and 40% resulted in dramatic changes in polymer degradation such that CA DS-1.7 showed an increase in the time period for a complete disappearance of polymer films from 6 to 16 and 30 days, respectively.Guest Editor: Dr. Graham Swift, Rohm & Haas.Paper presented at the Bio/Environmentally Degradable Polymer Society—Second National Meeting, August 19–21, 1993, Chicago, Illinois.     

以福州为示范的城市空气质量实时精细化模拟与预报

本研究在已有空气质量站点的基础上,采用多功能、高效、小巧的传感设备进行监测加密,利用大数据的分析机理与空气质量模型的城市计算技术,以海峡西岸城市群中的福州市为示范,建设城市空气质量实时精细化模拟与预报系统。实时分析城市细粒度(1km×1km)的空气质量,有效提高了城市不同地理位置污染物浓度差异性的分辨率,同时对城市空气污染的发展趋势提出预测,为精细化分析污染成因提供基础数据,从而为环境管理提供决策辅助支持、市民出行提供帮助与指导。     

基于计算模拟与响应面分析漆酶对己烯雌酚的降解作用

己烯雌酚（Diethylstilbestrol,DES）作为水环境中最具雌激素活性的合成化合物之一,其给生物体和环境带来的危害已经引起人们的关注.本研究首先通过分子对接与分子动力学模拟从理论上分析漆酶与DES的相互作用;其次通过实验分析其降解动力学模型及不同反应条件和介质对漆酶催化转化DES的影响;最后使用响应面分析方法优化漆酶-ABTS系统催化转化DES的最佳条件.计算结果表明,漆酶与DES的反应能够自发进行且它们之间主要存在氢键和疏水作用力.实验结果表明,反应6 h左右,50 mg·L^-1的DES的降解率达到93%以上;根据Michaelis-Menten模型得到的动力学参数K_m和V_max分别为36.18 mg·L^-1和45.98 mg·L^-1·h^-1,模型的R²为0.99.漆酶催化降解DES的最佳pH为6,最佳温度为55℃.几种介质中,ABTS对漆酶催化降解DES的作用最强.通过响应面分析发现,在pH=5.5、55.98℃、1.52 mmol·L^-1 ABTS、31.52 mg·L^-1 DES的条件下,反应0.5 h后ABTS-漆酶系统可将DES完全降解.本研究可为漆酶催化转化DES提供理论基础和实验方法.     

妫水河湿地植物作用及调水水质响应模拟

本文基于湿地植物在河流湖泊中的物理、生化反应机制,应用MIKE21中EcoLab的编辑功能,建立湿地植物的水质模块,将植物的阻流、产氧、耗氧及微生物和植物吸收营养盐过程参与计算中,耦合湿地水动力实现水质模拟.在对妫水河表流湿地调研及监测基础上,建立妫水河下游与三里河的模型,考虑湿地植物类型、分布及水量变化下的植物有效面积等作用,定量研究工程尺度上河流湿地水动力及水质净化效果.计算中采用实测数据率定湿地植物对水质作用的关键参数,并对模拟结果进行验证.通过模拟,无循环系统对支流三里河及上游调水时,岸带湿地建设后相比建设前,下游出口处氨氮、磷酸盐和总氮的浓度下降了14.29%、 33.33%和20.00%;循环系统运行后,三里河和妫水河上游流量分别增加0.4 m~3·s~(-1),使得部分河段水位抬升,断面平均流速略有增加,三里河和妫水河的有效湿地覆盖率分别增加了144.44%和13.16%,出水口处水质与工程前相比,氨氮、磷酸盐和总氮分别下降了35.71%、 50.00%和46.67%,循环体系的建设加强了湿地净化功能.模型有机地将湿地植物分布融合进模型水质计算中,为河湖湿地生态修复、方案设计和水利调控等综合措施下的水质响应研究提供了模型方法和技术支撑.