酸性条件下Fe3+氧化SO2的脱硫反应机理

讨论酸性条件下Ｆｅ＾３＋液相氧化ＳＯ２的几何可能反应机理,设计了不同的缓冲和非缓冲Ｆｅ＾３＋溶液脱硫试验。通过对不同反应体系ＳＯ２吸收特性的测量,得出了反应符合半导体或过渡态金属的催化机理,液相氧化反应的速率受Ｆｅ＾３＋的老化进程所控制,从而为低浓度Ｆｅ＾３＋溶液烟气脱硫和解释雾水酸化现象提供了理论基础。     

火灾引发超高层建筑非连续倒塌模拟研究

为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程,掌握引起变形和坍塌的原因,将三维颗粒流软件(PFC3D)作为模拟平台,设置核心筒-框架结构的超高层建筑火灾区域,并模拟坍塌过程。在考虑钢筋和混凝土共同作用结果的基础上,提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步骤。分析得到造成建筑结构摆动的3种原因,一是火区位置不同导致上部结构对火区的压力不同,二是火区位置不同导致结构受到的约束不同,三是受热膨胀性使构件产生不同程度变形。结果表明:燃烧温度为500℃,3 h后建筑发生摆动,表现出对火区位置和燃烧时间敏感的特征。1 000℃下1 h内,建筑物首先发生破坏的是梁构件,然后是承重柱。即建筑一旦进入结构破坏阶段,坍塌将是迅速且不可逆的。     

爆破模型改进及边坡爆破细观过程研究

为了使作者提出的基于颗粒流的爆破模型更贴近于实际,将原模型从二维模拟推广至三维爆破细观模拟。模型的基本原理为基于能量守恒理论,假设爆炸时刻产生的能量全部由爆点周边一定范围内的岩体承受,并转化为动能,进而能量在碎裂的岩块中传递、吸收,最终达到平衡,爆炸过程结束。将原模型方程改为适用于三维爆破模拟方程,并调整了能量分配和参数设置。使用PFC3D模拟了在露天矿边坡内A3爆破点处100kg TNT爆炸直至岩体回复平衡的细观过程。模拟结果表明研究速度矢量、位移矢量和CForce变化趋势后,可将该过程分为3个阶段:Step 1~100、Step100~350、Step350~4690。其时间远小于原模型模拟至平衡时间,这主要是由于模型从二维转化为三维所造成的。颗粒动能减小为原模型的0.085~0.128倍。     

典型水稻土中硝态氮垂直穿透状况及模拟

硝态氮(NO3--N)不但可以污染地下水,也会造成河流和湖泊的富营养化.用穿透曲线(BTCs)描述室内土柱模拟的NO3--N在太湖地区3种典型水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)中的垂直穿透状况并用Hydrus-1D模型对实验结果进行了拟合.结果表明,3种水稻土中NO3--N穿透土壤各土层所用的平均时间按从长到短的顺序为:黄泥土、乌栅土、白土,而峰值大小则正好相反,从大到小依次为:白土、乌栅土、黄泥土.因此,在白土样区过量施用氮肥最容易对水体造成污染.3种水稻土中NO3--N的穿透曲线都呈不对称分布,曲线尾部均存在一定的拖尾现象.通过对NO3--N穿透土壤的影响因素的分析可知,土壤容重和粘粒含量是影响NO3--N穿透的主要因素,土壤容重越大或粘粒含量越高,穿透所需的总时间就越长,峰值就越低且拖尾现象越严重;有机质含量对其也有一定的影响.用Hydrus-1D模型对实验结果进行模拟,所得的穿透曲线的模拟值与实测值均呈极显著的正相关关系,相关系数都在0.9以上.同时,在模拟过程中还得到了土壤饱和导水率和NO3--N的垂直扩散率等难以实测的参数,说明利用Hydrus-1D模型不但可以准确地预测NO3--N在研究区土壤中的运移状况,也可以推算出该地区水分和养分运移的参数.     

含瓦斯煤岩突出过程数值模拟

含瓦斯煤岩突出是煤炭开采过程中一种复杂的工程诱发灾害。根据煤岩体变形与瓦斯渗流的基本理论 ,考虑煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点以及煤岩介质变形破裂过程中透气性的非线性变化特性 ,建立了含瓦斯煤岩突出过程固气耦合作用的RFPA2D Flow模型。利用该模型对石门掘进诱发的含瓦斯煤岩突出进行了初步的数值模拟 ,模拟结果再现了煤岩介质在瓦斯压力、地应力和煤岩力学性质等因素综合作用下由裂纹萌生、扩展、相互作用、贯通直至失稳抛出的突出全过程 ,揭示了采动影响下煤岩介质渐进破坏诱致突变的非线性本质 ,包括含瓦斯煤岩破裂过程中应力场的演化 ,为含瓦斯煤岩突出机理研究提供一套全新的数值试验分析工具。     

饱和-非饱和介质热-水-应力耦合二维有限元分析

从建立应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和弹塑性矩阵开始,使用Galerkin方法,将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散,初步开发出了一个用于分析饱和-非饱和介质热-水-应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序.通过对一个假定的核废料地下处置的热-水-应力耦合问题进行数值计算,在定性上验证了本程序的正确性.     

复合材料补片胶接修补剥蚀金属结构技术研究

建立了复合材料补片单面胶接修理含孔剥蚀损伤铝合金试件的三维有限元模型,分析了修理结构的应力分布情况,对中性轴偏离导致的弯曲变形及固化过程中形成的残余热应力对修理效果的影响进行了评估。结果表明,复合材料补片单面胶接修理是一种有效的修理方法,复合材料补片可以对含孔剥蚀损伤铝合金试件补强。     

W/D152催化剂的制备及其对汽油中二苯并噻吩的催化氧化性能

采用浸渍法将钨负载在丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂D152上,制成了催化剂W/D152.实验研究了浸渍钨溶液p H值、温度、浓度等制备条件对催化氧化去除二苯并噻吩(DBT)活性的影响,并确定了催化剂的最佳制备条件.同时,运用红外光谱(FTIR)和环境电镜扫描(SEM)对W/D152的微观面貌进行了观察和分析.结果表明,在p H值为2.5,温度为30℃,2.5%(质量分数)的含钨溶液条件下制备的催化剂脱硫效果最佳;初始溶液含硫量为400 mg·kg-1,最高去除率达到99.1%,处理后样品的含硫量约为3.52 mg·kg-1,达到了总含硫量要求小于10mg·kg-1的欧五标准.催化剂表征结果表明,钨成功负载在树脂上,并形成一层薄层.W/D152催化剂循环使用7次后,处理后样品的含硫量仍可达到欧五标准.该催化剂催化氧化二苯并噻吩的反应符合一级动力学模型,速率常数为0.1091 min-1.     

爆破冲击荷载下隧道振动特性与安全性评价研究

隧道工程爆破施工引起衬砌结构以及地表建筑物破坏时有发生,研究隧道工程爆破振动效应以及安全性评价方法,对确保隧道工程施工安全十分重要。基于三维动力有限元分析方法,以某城市双连拱隧道工程爆破施工为例,探讨爆炸冲击荷载作用下隧道围岩介质动力响应特征。研究表明,爆破冲击对周围介质的影响具有时间滞后和累积损伤效应,只考虑爆破瞬时最大振动波速对围岩介质以及地表建筑物的影响不能真实反映爆破影响的实质。同时结合具体工程对地表建筑物爆破安全评价方法进行分析研究,建议将现代数值分析方法应用于复杂条件下隧道爆破安全性评价工作。     

近岸海域多环芳烃生态系统动力学模型及生境影响

利用生态动力学模型Delf3D,对大连葫芦山湾海域多环芳烃(PAHs)在海洋中的理化及生态动力学过程进行耦合,并以大连葫芦山湾实际监测数据及相关文献资料为基础,确定了一套适用于该近岸海域PAHs生态动力学过程的特征参数,模拟研究了PAHs在近岸海域生态动力学过程.以浮游植物生长率作为指示近岸海域生态系统健康程度的指标,将PAHs含量的数值模拟结果与浮游植物生长率的动力学响应方程相拟合,定量的评估了PAHs对海洋生态系统的影响.结果显示:排污口选址于水深大、流速快、水动力强处,对PAHs污染物扩散、水质改善具有显著作用,反之造成PAHs大规模富集.PAHs富集作用对该湾生境影响较显著,湾顶水动力作用微弱,浮游生物生长率削减度高达18%.ArcGIS分析显示,浮游生物生长率削减程度与PAHs时空分布并不完全一致,体现海湾生态系统的动力复杂性与结构稳固性.