细水雾幕衰减热辐射的数值模拟研究

针对现有防火分隔技术的不足,以细水雾幕作为新的防火分隔技术,开展了不同细水雾幕雾特性对衰减热辐射影响的数值模拟研究。通过建立长通道模型,在火源和被保护物体中间设置细水雾幕系统,测量有无细水雾幕及不同细水雾特性条件下被保护侧温度及热辐射强度值,来定性定量研究细水雾幕衰减热辐射的效率。模拟结果表明:细水雾幕可以很好的降低被保护侧空间的温度和热辐射强度;衰减热辐射效率随雾滴粒径的减小,喷雾流量的增大,喷头排数增加而增大;另外,其衰减热辐射效率与喷头布置方式有关,上喷方式明显优于下喷方式。研究结果将对现有防火分隔技术的改善提供帮助和技术支持。     

圆形巷道围岩弹性应力场的复变函数解析

为得出圆形巷道围岩弹性应力分布特征,采用复变函数对圆形巷道围岩弹性应力进行解析,得到了与应力函数解法相同的应力场解析表达式,证明了复变函数解法求解巷道围岩应力场的可行性.对圆形巷道边界应力分布规律及沿水平线的应力分布规律进行了分析,结果表明:1)圆形巷道边界的径向应力和剪应力等于0,环向应力集中系数随侧压系数和位置角度变化而变化,与巷道半径无关;2)沿水平线的圆形巷道围岩剪应力等于0,径向应力和环向应力集中系数随侧压力系数和巷道半径变化而变化;3)沿水平线方向,侧压系数对巷道围岩径向应力的影响大于环向应力影响.还分析了侧压系数对巷道围岩应力的影响规律,讨论了侧压系数等于0、大于0小于1、等于1和大于1等4种情况下的巷道边界环向应力分布情况,得出了巷道边界环向应力的拉压区域及环向应力集中系数最大位置.     

喷射床电沉积法处理含铜废水的试验研究

以实验室模拟含铜废水为研究对象,采用恒电流喷射床微粒电沉积法对其进行条件试验.结果表明,在pH=3.0、沉积液质量浓度为1 g/L、恒电流为10 A、阴极微粒粒径为1.8 mm、沉积液温度为20℃、鼓入氮气的条件下,铜离子的最大去除率为87.64％,平均电流效率可以达到81.53％,较同等条件下平板电极提高了63％.喷射床微粒电极采用的阴极微粒电极具有较大的比表面积,微粒的喷射循环能够有效地消除沉积过程中出现的浓差极化现象,鼓入氮气可以明显降低沉积液中的溶解氧浓度,从而抑制沉积的金属铜返溶,因此,喷射床微粒电沉积法在处理含铜废水时能够获得较高的电沉积率和电流效率.     

曝气诱导内波破坏水库水温分层的过程与效果

针对传统的水库破坏分层技术的低效率、高能耗等普遍问题,研制了能模拟基于自然对流而形成水温分层的中试模型水库,研究了曝气诱导形成内波混合破坏水温分层的可行性,过程和效果.扬水曝气产生的周期性出流能作为扰动源,在分层水环境中诱导形成内波.内波频率及波幅与曝气量有关.在曝气量0.07~0.28m3/(m2·h),跃温层温度梯度0.29~0.48℃/m的中试条件下,内波破坏分层过程主要以减小表层和底层水温差别、驱使跃温层下潜、等温层变薄为特征,破坏分层的速度与曝气量正相关、与温度梯度负相关.内波通过垂向振荡和横向传播,促进不同温度的水层之间的热交换.相对传统的循环水流混合,在温度梯度约0.32℃/m和0.46℃/m的条件下,当曝气量从0.07m3/(m2·h)逐渐增加到0.28m3/(m2·h)时,内波混合可分别将破坏分层效率提高25.0%~40.0%和41.2%~60.0%.     

扰动和加藻共同作用下太湖沉积物中形态磷变化规律

为了阐明反复扰动下,不同初始浓度藻对沉积物中各形态磷释放的影响.以太湖梅梁湾沉积物和上覆水作为研究材料,探讨了扰动和藻类共同作用下沉积物中各形态磷的变化规律.结果表明,无扰动状态下,NH4Cl-P和Res-P均有所降低,而Fe/Al-P和Ca-P则有所增加.其中,Ca-P随藻类初始浓度增加而增加,分别增加48%、66%、74%.但是,扰动状态下,NH4Cl-P和Res-P也明显降低.Fe/Al-P明显增加,其占总磷的百分比为66.2%(3组试验的平均值)高于不扰动状态(53.4%,3组试验的平均值);此外,Ca-P占总磷的百分比为24.1%(3组扰动试验的平均值)明显低于不扰动状态(33.0%,3组试验的平均值).这暗示了扰动和藻类共同作用下促进了Fe/Al-P的形成,而无扰动下藻类却促进了Ca-P的形成.     

旋风除尘器筒体倾斜角的仿真与优化

旋风除尘器结构简单、造价低廉、能耗极低,故得以长期应用,但其除尘效率因设计方法比较粗糙一般在60%以下,从而限制了其使用范围。很多结构参数均影响除尘器的效率,其中除尘器筒体的倾斜角度对效率的影响程度最高。以有限元理论为基础,以Fluent软件为工具,对关于除尘效率与倾斜角度依赖关系进行了系列仿真和优化,得出结论:若空气中颗粒物直径大于2.5μm,除尘器倾斜角为12.4°时,其除尘效率理论上可达到97%以上。通过实验初步验证了上述结果的可信度。     

Changes in nitrogen budget and potential risk to the environment over 20 years(1990–2010) in the agroecosystems of the Haihe Basin,China

The nitrogen balance can serve as an indicator of the risk to the environment of nitrogen loss from agricultural land. To investigate the temporal and spatial changes in agricultural nitrogen application and its potential threat to the environment of the Haihe Basin in China, we used a database of county-level agricultural statistics to calculate agricultural nitrogen input, output,surplus intensity, and use efficiency. Chemical fertilizer nitrogen input increased by 51.7% from1990 to 2000 and by 37.2% from 2000 to 2010, concomitant with increasing crop yields.Simultaneously, the nitrogen surplus intensity increased by 53.5% from 1990 to 2000 and by16.5% from 2000 to 2010, presenting a continuously increased environmental risk. Nitrogen use efficiency decreased from 0.46 in 1990 to 0.42 in 2000 and remained constant at 0.42 in 2010,partly due to fertilizer composition and type improvement. This level indicates that more than half of nitrogen inputs are lost in agroecosystems. Our results suggest that although the improvement in fertilizer composition and types has partially offset the decrease in nitrogen use efficiency, the environmental risk has still increased gradually over the past 20 years, along with the increase in crop yields and nitrogen application. It is important to achieve a better nitrogen balance through more effective management to significantly reduce the environmental risk,decrease nitrogen surplus intensity, and increase nitrogen use efficiency without sacrificing crop yields.     

一种无奇异参数椭圆柱形电磁隐身斗篷的设计基础理论

目的研究无奇异参数的椭圆柱形超材料电磁隐身斗篷的设计方法。方法应用变换光学原理建立空间变换坐标表达式,推导出该斗篷的电磁参数张量,再采用Matlab软件验证所推导张量的无奇异性,最后采用有限元仿真软件验证该斗篷的电磁隐身性能。结果椭圆柱形斗篷具备良好的电磁隐身性能,并且其电磁参数张量的各个分量均无奇异性。结论设计出的空间坐标变换方式能够从理论上实现无奇异参数的超材料电磁隐身斗篷,这种方法也拓展了变换光学原理在超材料隐身装置设计方面的应用。     

Flower-, wire-, and sheet-like MnO2-deposited diatomites: Highly efficient absorbents for the removal of Cr(VI)

Flower-, wire-, and sheet-like MnO₂-deposited diatomites have been prepared using a hydrothermal method with Mn(Ac)₂, KMnO₄ and/or MnSO₄ as Mn source and diatomite as support. Physical properties of the materials were characterized by means of numerous analytical techniques, and their behaviors in the adsorption of chromium(VI) were evaluated. It is shown that the MnO₂-deposited diatomite samples with different morphologies possessed high surface areas and abundant surface hydroxyl groups (especially the wire-like MnO₂/diatomite sample). The wire-like MnO₂/diatomite sample showed the best performance in the removal of Cr(VI), giving the maximum Cr(VI) adsorption capacity of 101 mg/g.     

微孔曝气国内外研究进展及趋势分析

分析比较了国内外微孔曝气研究和应用实例,指出了目前微孔曝气技术的研究重点。同时,综合国内外研究人员的研究成果,分别叙述了曝气量、安装水深、安装面积、孔径、水质和气孔堵塞状况对微孔曝气充氧性能的影响,对不同影响因素的作用效果做了总结,并指出目前研究存在的问题。以期对污水处理厂曝气系统的优化提供借鉴,对拟采用微孔曝气法进行生态修复的研究提供参考。