生物覆盖层属性对气体输运过程的影响

为更好地理解生物覆盖介质属性对甲烷减量化过程中气体通量分布的影响,将熟化时间为24个月和2个月的新旧绿色废物分别用于建设1#和2#生物覆盖单元.通过分布在其表面的12个静态箱测量混合气体的组成和通量,结合生物覆盖层含水率和干密度对示踪气体进行回归分析,并利用数值模拟工具模拟示踪气体的输运过程.测量结果表明,两个覆盖单元表面气体通量分布呈现高度变异性,其中,1#单元中气体通量的最大值与最小值的差别达9倍,在2#单元中,这种差异放大到20倍.生物覆盖层中含水率和干密度(孔隙度)也同样呈现出高度变异性,多元回归分析表明,含水率和干密度的分布与气体通量的分布明显线性关系,其中,含水率的分布总体上决定了气体的输运路径.数值模拟结果表明,气体在2#单元中的输运受到扩散过程的影响较大,结构性因子变异程度更高导致了预测的不确定性.     

Adsorption of benzene, cyclohexane and hexane on ordered mesoporous carbon

Ordered mesoporous carbon(OMC) with high specific surface area and large pore volume was synthesized and tested for use as an adsorbent for volatile organic compound(VOC)disposal. Benzene, cyclohexane and hexane were selected as typical adsorbates due to their different molecular sizes and extensive utilization in industrial processes. In spite of their structural differences, high adsorption amounts were achieved for all three adsorbates, as the pore size of OMC is large enough for the access of these VOCs. In addition, the unusual bimodal-like pore size distribution gives the adsorbates a higher diffusion rate compared with conventional adsorbents such as activated carbon and carbon molecular sieve. Kinetic analysis suggests that the adsorption barriers mainly originated from the difficulty of VOC vapor molecules entering the pore channels of adsorbents. Therefore, its superior adsorption ability toward VOCs, together with a high diffusion rate, makes the ordered mesoporous carbon a promising potential adsorbent for VOC disposal.     

基于响应曲面法的有效抽采半径多因素交互影响机制研究*

为探究钻孔有效抽采半径的关键影响因素及各因素间交互作用,构建应力应变-瓦斯吸附解吸耦合渗透率变化模型,采用COMSOL软件进行数值模拟,分析单一因素变化对钻孔有效抽采半径的影响,并通过Design-Expert软件设计响应曲面试验,分析多因素交互作用对钻孔有效抽采半径变化的影响机制,获得有效抽采半径对多因素交互影响的响应曲面模型。研究结果表明:不同因素对钻孔有效抽采半径影响的显著性顺序为:煤层初始渗透率、原始瓦斯压力、抽采时间,煤层初始渗透率和抽采时间与有效抽采半径呈正相关关系,原始瓦斯压力与有效抽采半径呈负相关。1个影响因素的变化会影响其他因素对有效抽采半径的影响,煤层初始渗透率能够放大其他因素对有效抽采半径的影响,而原始瓦斯压力则会降低其他因素对有效抽采半径的影响。     

隧道内通风及障碍物对甲醇蒸气扩散的影响分析

为了研究环境条件对甲醇蒸气扩散以及危险区域的影响,应用CFD方法对隧道内甲醇蒸气的扩散进行模拟。结果表明:隧道内通风能够避免泄露区域产生蒸气积聚;障碍物位于泄漏源的上风向时,通过障碍物的紊乱风流携带作用较强,使甲醇蒸气在下游空间的分布更广,形成的危险区域也较大;障碍物较多时,隧道内的流场紊乱程度较大,气流的携带作用和障碍物间的蒸气积聚作用较强,导致蒸气分布范围广且规律性差;在通风与障碍物的综合影响作用下,甲醇蒸气扩散和分布主要集中于隧道的中下部,上部稳定的气流使蒸气不易产生积聚。     

准好氧填埋结构中氧气扩散数值模拟

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.对试验装置的φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的动态变化进行了监测. 在装填完成21周后,垃圾体进入产甲烷阶段,第27周时φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的加权平均值分别为14.7%,18.6%和4.0%.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直导气管道在垃圾体中进行扩散,并在这些管道周围形成耗氧区域,在空气扩散不到的地方为厌氧区域. 通过数学分析判断该装置内的耗氧区域,并对浓度等值线进行拟合,得到O₂在纵剖面内呈双曲线分布,在垃圾体内呈双曲面分布,且φ(O₂)呈顶部>底部>中部的状态.推导出了氧气水平方向的扩散方程,并得出装置的水平耗氧半径为94.2 cm,约为导排管直径的23.5倍. 分析得到纵剖面内的耗氧区域占93.6%,并得出耗氧区域的纵剖面方程和空间方程.      

基于差分进化-NM单纯形法的危化品泄漏源定位

为确定危化品泄漏源的强度和位置,提出1种基于DE-NM算法的危化品泄漏源定位方法,以监测浓度与扩散模型计算浓度的误差作为优化目标,在差分进化过程中每隔一定代数执行单纯形法,使得二者误差最小的源强和位置即为最优定位结果。研究结果表明：DE-NM算法能够快速有效地反算出泄漏源的强度和位置,满足应急响应的要求;同时,能够避免DE算法的过早收敛,以及NM算法对初值敏感的问题,有效降低单一算法对定位结果精度造成的不利影响。     

建筑动力学作用对近地面短历时点源污染扩散的影响

利用一次示踪剂扩散外场实验获得的数据,对城市小区尺度模式USSM在模拟短历时点源方面的能力进行了验证,结果表明USSM能较为合理地描述城区短历时点源的扩散特征。利用USSM进行了3个案例的情景模拟分析,得出结论:1)街区内建筑群的平均高度越高,建筑群之间的流场越紊乱,并且越容易形成涡旋型环流,同时建筑群之间的风速会变得越来越小。除此之外,随着建筑群平均高度的增加,受建筑群影响风场出现扰动现象的范围越大。2)建筑群平均高度的增高会显著降低街区内的扩散能力,并且这种影响可能是非线性的,当街区由小高层建筑为主变为高层建筑为主时,污染物输送扩散效率会急剧下降。     

九江电厂对庐山自然保护区的污染预测——复杂地形扩散模式CTDM应用研究

本文使用美国环保局(EPA)1987年颁布的复杂地形扩散模式CTDM分析了九江电厂第一、二期及待扩建的第三期工程所排放的SO_2对庐山自然保护区的可能影响.计算表明CTDM模式功能全、使用方便,输入参数的要求易于达到,输出的翻越及绕越山体烟流中的SO_2浓度分布清晰合理,值得推广应用.     

岩体强度参数新解及应用

针对Hoek Brown强度准则的较复杂地质参数,提出利用Mohr Coulomb强度准则参数替代。基于2002年版本的Hoek Brown强度准则,并结合准岩体强度准则,建立了岩石力学参数和Hoek Brown强度参数之间的新的换算关系式。经算例分析了换算关系式在已知的岩体强度参数条件下,计算出的Hoek Brown强度参数均在其取值范围之内;并根据单因素控制变量法,得出地质参数mb、s随内聚力增加而减小,随内摩擦角增加而增加;地质参数α受内聚力和内摩擦角影响较小;并将强度参数新解法用于计算巷道围岩塑性区半径。结论是岩石力学参数对地质参数有一定的影响,并且强度参数新解法计算出的塑性区半径为支护定量设计提供理论依据。     

非溶解性危险化学品在内河中的泄漏扩散规律

为研究内陆河流运输中危险化学品(危化品)泄漏后的扩散规律,建立了一种数值模拟方法,利用地图软件获得地理信息,建立对应模型后进行数学计算。以长江南京段八卦洲北汊为例,模拟3 000 t级非溶解性危化品运输船舶的泄漏扩散过程,分析不同时刻危化品泄漏扩散的形态变化。模拟结果表明,泄漏后27.5 min时,泄漏团数量超过40个,最大泄漏团面积接近1 800 m²,次生事故风险显著增加。