碟形越浪式波能发电装置的三维数值模拟

基于计算流体力学软件的三维数值模拟技术,分析了碟形越浪式波能发电装置的越浪性能,通过构建基于水气两相VOF(Volume of Fluid)模型的三维数值波浪水槽对该装置进行三维数值模拟研究,数值计算结果与物理试验结果相互对比验证较为吻合,验证了所构建的三维数值波浪水槽的可靠性,通过考察装置的坡度、导流叶片个数、干舷高度对越浪性能的影响确定装置的最优结构参数。结果表明,在装置的斜坡面边缘增加回流板可减少波浪的反射,提高装置的越浪性能。在数值模拟中将装置的斜坡面边缘处安装回流板对碟形越浪式波能发电装置参数进行优化,通过分析回流板的长度对装置越浪性能的影响来探索最优回流板长度。     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器处理低碳氮比工业废水脱氮效果优化分析

采用SDC-03型填料作为生物载体,对厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)工艺处理低碳氮比工业废水的挂膜启动及稳定运行过程进行优化分析。通过单因素试验和基于Box-Behnken设计的响应曲面法考察了碳源投加量(以乙醇为碳源)、水力停留时间(HRT)及填料填充率对系统TN去除率的影响及其交互作用。结果表明:(1)3个参数对TN去除率影响顺序为填料填充率碳源投加量HRT,其中填料填充率和HRT之间的交互作用最显著。(2)模型预测的最佳条件为碳源投加量90mg/L、HRT=3.0d、填料填充率55%,TN去除率预测值为90.78%。在该条件下TN去除率实际值达91.02%,与模型预测值基本一致,表明响应曲面模型与实际情况拟合良好。     

基于混凝土循环剥落的隧道火灾损伤数值模型研究

为研究混凝土高温剥落对隧道衬砌火灾损伤的影响,在现有隧道结构非线性瞬态热—力耦合有限元模型基础上,提出1种在火灾高温条件下混凝土发生剥落的循环算法,以模拟火灾下衬砌结构截面面积的损失,并引入混凝土临界剥落温度的概念,得出基于混凝土循环剥落的隧道衬砌火灾损伤数值模型建立流程。利用该模型对某隧道衬砌结构进行火灾损伤模拟,并与试验结果进行对比验证。结果表明:火灾下隧道混凝土衬砌结构内逐渐增大的热应力是导致普通混凝土高温剥落的主要原因;可将衬砌受火面是否达到临界剥落温度作为隧道发生高温剥落的充分条件进行火灾损伤分析;模型求解所得的数值模拟结果与现场火灾试验数据基本吻合,验证了其可行性;混凝土高温剥落与否对衬砌结构等效温度应力有较大影响,在隧道衬砌结构抗火性能分析过程中应尽量考虑混凝土高温剥落造成的影响。     

考虑“水—土—能—碳”关联的我国工农业碳排放效率及减排潜力研究

考虑“水—土—能—碳”关联,本文将水土资源要素纳入投入变量,构建了我国工农业碳排放效率投入产出测度指标,运用考虑非期望产出的SBM-undesirable模型计算我国29个省份2004—2017年农业、工业部门碳排放效率,利用乘法逆转法计算碳减排潜力并对影响碳排放的投入产出因素进行分析。结果表明：研究期内我国整体农业、工业碳排放效率均呈波动下降趋势,各年的农业碳排放效率均高于工业碳排放效率,江苏、山东等7省份农业碳排放效率以及北京、天津工业碳排放效率最优;各省份农业、工业减排潜力和规模具有显著差异,山西、甘肃的农业、工业碳减排均具有较大潜力;我国绝大多数省份均存在农业、工业的资源能源投入冗余和非期望产出冗余,土地资源投入过剩是影响农业碳排放效率的最重要因素,水资源投入过剩是影响工业碳排放效率的最重要因素。碳排放效率较低省份应积极开展技术创新,发展低碳技术,提高水土资源和能源利用效率,减少碳排放。     

电梯制动器顶杆螺栓失效分析

制动器是保证电梯安全运行的重要安全部件,其工作状态的好坏直接影响电梯的安全性能。针对某型号电梯在使用多年后,制动器出现顶杆螺栓断裂失效的严重现象。从材料成分、力学性能、受力情况、使用环境等方面进行失效分析,结果表明顶杆螺栓是由于不恰当的热处理工艺和恶劣的受力环境所导致的疲劳断裂。提出通过优化结构设计,提高制造和装配质量来消除这一风险隐患的应对措施。     

新型三维电化学氧化体系处理压裂返排液

采用不锈钢作阴极、镀钌铱的钛板作阳极、铁碳材料作粒子电极,构建新型三维电化学氧化体系,处理压裂返排液,并通过响应曲面法考察COD去除率和除油率的影响因素。实验结果表明:回归方程的相关系数及校正相关系数均大于0.9,回归方程的线性关系显著;返排液COD去除率和除油率影响因素的大小顺序均为电流电解时间粒子填充比,其中关键因素是电流,电解时间和粒子填充比之间的交互作用具有较大影响;在电解时间为31.8 min、电流为4.4 A、粒子填充比为61.2%的条件下,COD从606.4 mg/L降至68.5 mg/L,含油量从153.7 mg/L降至9.1 mg/L,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级标准。     

应曲面法优化H2O2催化氧化烟气脱硝工艺

研究了H₂O₂催化氧化烟气脱硝工艺中H₂O₂质量分数、催化剂浓度和溶液pH对脱硝率的影响,采用 Box-Behnken响应曲面法优化了H₂O₂脱硝的工艺条件,得到了相应的数学模型,并进行了方差分析。结果表明,溶液pH、催化剂浓度、H₂O₂质量分数以及催化剂浓度和H₂O₂质量分数的一级交互作用对脱硝率的影响很显著,模型的决定系数为0.995 3,说明模型拟合效果很好。经模型优化分析的最优工艺条件为H₂O₂质量分数0.2%,催化剂浓度0.94 mmol/L,溶液pH 11.0,在此条件下处理进口流量3.5 L/min、 NO体积分数 2×10^-4、O₂体积分数10%、N₂体积分数90%的烟气,液气比为8 L/m³,脱硝率达97%。     

有热源巷道风流温度分布非稳定模型及数值计算

针对矿井有热源巷道中风流温度分布非稳定计算问题,通过通风巷道存在放热源-对流-扩散-热交换的非稳定温度传播方程,建立一维有限元数值模拟求解方法的数学模型,讨论按放热强度（2类热流量条件）的热源项处理算法,给出有热源通风巷道风流初始温度均匀分布与非均匀分布的定解条件,并编写计算机仿真程序进行求解计算。结果表明:在起点27 ℃-热源300 kW和起点32℃-热源100 kW的不同边界条件和热源强度下,有热源通风巷道中温度分布的非稳定传播过程;数值解收敛准则用Peclet数来衡量,取Pe<2作为收敛条件,程序中根据Peclet数自动加以判断,算例中剖分单元长度1.5 m,模拟时间步长取2 s不发生振荡。实现了巷道中风流各点的温度和温度分布随时间的变化过程的描述,为矿井系统多设备热源散热计算及热害防治设计提供基础算法。     

十字平交通道不同排烟模式烟控效果的数值模拟研究

十字平交通道是主、辅通道在中间位置十字相交的一种较为少见的城市道路形式,火灾情况下烟气运动和通风排烟策略不同于常规意义上的公路隧道。采用FDS模拟软件研究辅通道三种通风排烟模式的烟控效果,综合考虑不同火灾规模、射流风机位置、射流形式等的影响作用。结果表明:辅通道单侧射流、两侧同向射流和两侧相向射流作用均存在最小临界风速。火灾规模为0 MW~30 MW,最小临界风速值随火灾规模变化关系为:Y=Y0+bX。两侧相向射流对应最小临界风速最大,烟气层结构破坏严重,火场温降效果最差;单侧射流和两侧同向射流对应的最小临界风速值较小且差别不大,结合工程实际情况,考虑单侧风机射流模式为较合理优化的烟控方式。     

基于压力-状态-响应模型的长株潭城市群生态承载力安全预警研究

在构建城市群生态承载力安全预警评价指标体系基础之上,通过数据的收集,利用灰色加权关联理论,计算了2006~2015年长株潭城市群生态承载力安全指数,并对各年份生态承载力安全警度进行了判定。计算结果显示：从总体来看,2006~2015年长株潭城市群生态承载力安全指数呈现出上升的趋势,安全警度由“高警”下降为“轻警”;从压力、状态、响应3个子系统来看,安全指数同样呈现出上升的趋势,安全警度则由“高警”或“中警”下降为“轻警”。分析表明：近些年长株潭城市群“两型社会”试验区相关资源与环境政策的实施效果是明显的。但我们也发现,试验区统计年份安全指数数值都在 0.700 0 之下,与 “无警”（0.850 0）状态距之甚远,长株潭“两型社会”建设依然任重而道远。