影响自激振荡脉冲射流性能的喷嘴结构参数研究

脉冲射流射孔增产技术可有效改善低渗气藏渗透率,提高产气量。自激振荡喷嘴作为射孔增产技术的核心装置,其结构参数直接决定射孔质量。为得到适用于此技术的最优喷嘴结构,根据流体力学、射流力学、边界层及大涡模拟计算理论,利用大涡模拟方法和PIV测试实验研究了不同后喷嘴和前喷嘴直径比、振荡腔长和前喷嘴直径比对脉冲射流的影响规律。将大涡模拟计算结果与PIV试验测试结果相结合,建立了适用于低渗气藏射孔增产的自激振荡喷嘴设计准则：前后喷嘴直径比（d₂/d₁）为1.2~1.3,腔径比（L/d₁）为2.3~3.3。所得结论可作为脉冲射流发生装置的结构设计和优化依据。     

原状黄土增湿过程中的静止土压力系数变化规律试验研究

目前得到的湿陷性黄土静止土压力系数K₀,无法反映应力和含水两个因素的影响。本文开展了原状黄土增湿过程中K₀变化规律的试验研究,得到了力水耦合作用下K₀的计算方法。首先引入“增湿水平”这一概念描述土体的含水状态;开展竖向压力作用下的侧限分级浸水试验,分别研究增湿水平、基质吸力、竖向应变与K₀的相关关系;开展黄土湿陷的离心模型试验,验证室内试验结论的有效性。试验结果表明：“增湿水平”物理意义明确,能够反映土体的含水率初始情况和增湿过程;原状黄土K₀随着增湿水平的增大而线性增加,增加速率取决于竖向压力的大小,竖向压力越大增加速率越慢;增湿过程中K₀随着吸力的减小而线性增加,竖向压力越大K₀增加的速率越慢,与增湿水平对K₀的影响规律相似;不同竖向压力下增湿过程中的竖向应变ε与静止土压力系数K₀试验点分布在一个较窄的范围内,可以采用同一双曲线描述,且不同压力作用与浸水作用的先后次序对ε-K₀曲线影响较小。基于上述新疆伊犁黄土试验规律,建立以增湿水平和竖向压力为自变量的K₀的表达式,以及以竖向应变为自变量的K₀的表达式。     

水热辅助溶胶凝胶法制备纳米钛酸锌及其光催化性能

采用水热辅助的溶胶凝胶法制备纳米钛酸锌（ZnTiO₃）光催化剂,以罗丹明B为目标降解物,运用动力学模型分析罗丹明B（RhB）初始浓度对降解效果的影响。通过SEM、XRD、XPS、UV-Vis DRS对ZnTiO₃进行表征,并使用自由基捕获试验分析其降解机理。结果表明,ZnTiO₃为纯六方相,形貌为类球形,粒径50 nm左右。在催化剂用量为1 g/L、RhB初始浓度为5 mg/L、pH值为3的条件下,光催化反应150 min后,RhB降解率为93.2%。其动力学方程为k=0.132C₀^-1.253。ZnTiO₃光催化剂降解过程中,·OH、h⁺、·O₂^-均起到催化作用,产生·OH、h⁺的量相近且多于·O₂^-,说明·OH、h⁺在催化反应中起主要作用。     

非线性Mohr-Coulomb破坏准则下边坡可靠度上限

传统边坡可靠度分析往往在岩土参数服从线性Mohr-Coulomb（简称线性M-C）破坏准则的假设条件下进行,并且常常采用极限平衡法或有限元法计算安全系数。然而,岩土介质破坏准则具有一定的非线性。为能更加实际地描述岩土破坏机理和得到严格精确的解,基于非线性Mohr-Coulomb（简称非线性M-C）破坏准则,结合极限分析上限法和蒙特卡洛法,进行边坡可靠度上限分析。当非线性参数m=1时,与等效的线性M-C破坏准则进行对比计算,验证了方法的可行性。同时,将初始粘聚力、内摩擦角arctan（c₀/σ_t）和非线性参数作为随机变量且服从截断正态分布,进行了参数变异性和敏感性影响分析。研究表明：非线性M-C破坏准则下,边坡可靠度随初始粘聚力、内摩擦角arctan（c₀/σ_t）和非线性参数变异性的增大而减小;边坡可靠度随初始粘聚力和内摩擦角arctan（c₀/σ_t）的增大而增大,随非线性参数的增大而减小。     

面向复杂条件的北斗/GNSS数据粗差处理方法

所有观测值中不可避免含有粗差,在具有高遮挡和强反射特性的峡谷环境以及多频多系统的复杂条件下,粗差问题尤为突出.因此研究面向复杂条件时的北斗/GNSS数据粗差的探测识别,以确保定位结果准确可靠.基于均值漂移和方差膨胀的粗差探测提出不同阈值的方案,利用实测数据进行粗差探测实验,分析面向复杂条件时的各方案粗差处理的效果.实验结果表明,基于均值漂移的小阈值(U_1/2α2(0,1))方案比无粗差处理方案的定位误差RMSE在E、N、U方向上分别改善了0.059m、0.017m和0.062m.基于方差膨胀的大迭代阈值(ω)结合小阈值(k₀、k₁)方案比无粗差处理方案的定位误差RMSE在E、N、U方向上分别改善了0.098m、0.055m和0.209m.结果表明,在复杂条件下基于均值漂移的小阈值(U_1/2α2(0,1))方案和基于方差膨胀的大迭代阈值(ω)结合小阈值(k₀、k₁)方案能够更好地探测和识别粗差.     

不同CO2浓度和施氮水平对麦田CO2净通量的影响

为研究不同CO₂浓度和施氮量对麦田CO₂净通量的影响,利用开顶式气室(OTC)组成的CO₂浓度自动调控平台模拟CO₂浓度升高环境.以冬小麦为试验材料,设置CK (对照,环境大气CO₂浓度)、C₁(CO₂浓度比CK增加120 μmol·mol^-1)和C₂(CO₂浓度比CK增加200 μmol·mol^-1)3个CO₂浓度水平;施氮量设置常规施氮量(N₁,25 g·m^-2)和低氮(N₂,15 g·m^-2)2个水平.采用静态箱-高精度气体分析仪观测麦田CO₂净通量.结果表明:各处理的麦田CO₂净通量变化特征一致,均呈先增大后减小的趋势,在拔节期和抽穗期达到峰值.N₁处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-105.8±12.6、-123.1±11.5和-120.2±4.1 kg·hm^-2.N₂处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-82.3±9.2、-95.4±7.6和-96.7±2.8 kg·hm^-2;拔节期C₂处理的CO₂累积量比CK显著增加了31.8%(P=0.024).C₁处理下,拔节期N₁处理的CO₂累积量显著高于N₂处理55.0%(P=0.009);C₂处理下,N₁处理的整个生育期CO₂累积量显著高于N₂处理23.6%(P=0.010).各处理CO₂净通量跟土壤湿度的相关关系均达到显著;N₁处理下,C₁和C₂处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著,N₂处理下,CK和C₁处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著;N₁处理下,C₁处理的CO₂净通量跟空气温度的相关关系达到显著,其余处理未达到显著.本研究表明:在小麦的拔节期和抽穗期,相比于CO₂浓度升高,施氮量对麦田CO₂净通量的影响更为显著;CO₂浓度升高与施氮量对麦田CO₂净通量的影响没有显著的交互作用.     

顾及时空因素的青藏高原地区加权平均温度模型

大气加权平均温度(T_m)在GNSS大气水汽反演过程中扮演着关键角色.本文针对现有的T_m模型在青藏高原地区的适用性较差等情况,利用2014—2017年青藏高原地区13个探空站观测数据建立了一种顾及地面温度、高度、纬度及季节变化的青藏高原地区T_m模型(TPT_m模型).以2018年的探空资料为参考值,对TPT_m模型进行精度检验,并与常用的Bevis模型、局域精化后的Bevis模型(Bevis-TP模型)和GPT2w模型进行比较分析,结果表明:TPT_m模型具有相对较好的精度,其年均偏差和均方根误差(RMS)分别为0.07 K和2.76 K,相比Bevis、Bevis-TP、GPT2w-5(5°分辨率)和GPT2w-1(1°分辨率)模型其精度(RMS值)分别提高54.5％、30.8％、36.3％和27.6％;此外,将TPT_m模型用于GNSS水汽计算,其导致的水汽计算理论RMS误差和相对误差分别为0.10 mm和1.02 ％.因此,TPT_m模型在青藏高原地区的GNSS水汽反演中具有重要应用.     

负载型γ-Al2O3三维粒子电极的制备及其对氯霉素的降解

以γ-Al₂O₃为载体,将Ti和Sn两种元素进行负载制备负载型γ-Al₂O₃粒子电极,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）、红外光谱（IR）对γ-Al₂O₃和负载型γ-Al₂O₃粒子电极进行表征。研究了电解时间对三维粒子电极法电催化氧化氯霉素的影响。采用初始浓度100 mg/L的CAP模拟废水,持续电解3 h后,制备的粒子电极通过三维电解对CAP去除率为72.8%,对TOC去除率低于3.7%,说明负载型γ-Al₂O₃粒子电极对氯霉素矿化作用较小。三维粒子电极对氯霉素的降解过程近似符合一级动力学方程,CAP初始浓度对去除率影响较小。粒子电极电催化氧化CAP的关键因素之一为·OH,外加叔丁醇对·OH进行清洗,相同条件下,氯霉素去除率降低至30%左右,表明氯霉素的降解是由阳极氧化和·OH间接氧化两种途径协同作用的。     

平面应变条件下冻融循环对黄土力学性质的影响

以原状黄土为研究对象,通过平面应变试验,研究冻融循环对原状黄土物理力学性质的影响。结果表明：随着冻融循环周期的增大,土样表面损伤越严重;在同含水率、同固结围压的条件下,原状黄土的偏应力-轴向应变（σ₁-σ₃）-ε₁曲线随着冻融循环次数的增大而逐渐减小,并且冻融循环对原状黄土（σ₁-σ₃）-ε₁曲线的劣化作用随着含水率的增大而增大,随着固结围压的增大而减小;根据摩尔-库伦强度准则,得出粘聚力和内摩擦角均随着含水率的增大呈线性减小,黏聚力随着冻融循环周期的增大呈指数减小,内摩擦角随着冻融循环周期的增大而减小,且在3°范围内变化。基于试验数据的合理性,拟合出原状黄土随冻融循环周期的劣化模型,该模型经试验验证可较好地描述原状黄土随冻融循环周期的劣化规律。     

考虑级配影响的珊瑚砂最大动剪切模量试验研究

对不同级配的南沙岛礁珊瑚砂进行共振柱试验，测试不同孔隙比e的珊瑚砂在20~300 kPa围压下的最大动剪切模量G₀，分析不均匀系数C_u、平均粒径d₅₀和细粒含量F_c对珊瑚砂G₀的影响，并建立珊瑚砂的G₀经验模型。结果表明：珊瑚砂的孔隙比e普遍大于陆源砂砾土；同一有效围压σ0''下，珊瑚砂的G₀-e曲线随C_u的增大而降低，随d₅₀的增大而升高，以F_c≈20%为界，随F_c的增大先降低后缓慢升高；陆源砂砾土的G₀经验模型将低估珊瑚砂的G₀值；F_c对G₀影响的本质是不同细粒含量的珊瑚砂具有不同的C_u和d₅₀，C_u和d₅₀对G₀的影响隐含了F_c对G₀的影响。基于Hardin模型给出考虑C_u、d₅₀影响的珊瑚砂G₀预测模型，并引入修正系数A''，以考虑颗粒类型等复杂因素的综合影响，采用不同海洋珊瑚砂的试验数据对G₀预测模型进行验证。     

流函涡函法实现玻璃池窑内玻璃液三维数学模拟

研究了玻璃池窑内玻璃液三维数学模型的流函涡函法的推导、边界条件的处理，以及计算程序的编制和三维流函涡函法的投料热历史验证。该算法的普遍意义在于可推广到变量较少的水力学领域。     

二维湍流近壁涡量产生的研究

从不可压Navier—stokes方程出发,分析二维湍流运动固体表面“搓”出涡量的过程,并求得其涡量源强度和拟涡能扩散强度。     

解柱面坐标系中涡量流函数方程的人工瞬变方法

本文对圆柱容器中粘性不可压缩轴对称定常流动问题引入涡量与流函数,导出涡量与流函数所满足的基本方程组,然后采用人工瞬变方法与交替方向隐式格式进行数值求解。     

从粒子图像中直接测量涡量的方法研究

为克服传统涡量测量方法的缺点，提出了从代表流体运动的粒子图像中直接测量涡量（DMV）的方法.该方法基于流体流动的基本原理，从粒子图像中提取两个相互匹配的粒子模式，通过计算两个匹配粒子模式间的旋转角位移从而确定模式的涡量.将DMV方法运用于标准的粒子图像，并与二阶、三阶中心有限差分法进行了比较.结果表明，DMV方法测量的精度不受采样点空间分辨率大小的影响，同时速度测量的不定误差不会传递给涡量.该方法适用于具有强旋转流动涡量的测量.对于强剪切变形流动，可以通过设定较小的图像采样时间间隔以提高测量范围.     

丁坝附近局部流场的数值模拟

以流函数涡度方程为控制方程建立数学模型 ,模拟了不同流量级下不同长度正交丁坝附近的局部流场 ,并将模拟结果与室内流场实验结果进行了比较和分析 ,两者吻合较好 .     

平壁附近钝体绕流的数值模拟

采用有限差分法,模拟粘性流绕平壁面附近的圆柱的流动．流动方程采用涡量-流函数形式．涡量输运方程采用ADI方法求解,流函数方程采用SOR方法求解．计算网格采用椭圆型贴体曲线网格技术数值生成．考察了缝隙比(e／D)对圆柱尾流的影响,得到了与实验基本符合的结果．     

用积分—微分法数值求解非定常完全Navier—Stokes方程及能量方程的外部问题

在J.C.Wu首先提出的求解非定常N-S方程之积分-微分方法思想的基础上,结合能量输运方程,本文建立了求解一类小温差钝体非定常对流换热的数值计算模型。对这一模型进行了物理论述并对计算的各个环节作了讨论。本方法基于速度场用涡量场的积分来表示。特点是:(1)无穷远边界条件自然满足;(2)提供了确定壁面边界条件(壁涡)的有效途径;(3)计算可限制在涡量和无因次温度场非零的域内进行,大大减少了网格点数和计算机时。本文运用了随时间膨胀的不规则边界及二维变量的一维压缩存贮技术。本方法用涡量-速度作为求解变量,不受涡量-流函数法不宜推广到三维流动的限制。本文对Re=100,Pr=0.73圆柱非定常横向对流换热作了计算。计算结果与实验结果以及其它方法的结果作了比较,吻合良好。     

一般剪切带中运动学涡度的确定和构造意义

一般剪切带是简单剪切应变和纯剪应变的叠加 ,分为变窄的一般剪切带和变宽的一般剪切带 .使用DePaor的应变莫尔圆可以非常直观地描述和定义一般剪切带中运动学涡度 (Wk) ,运动学涡度为两个特征向量 (无旋转方向 )之间夹角 (ν)的余弦 .运动学涡度实际上反映了一般剪切带中简单剪切和纯剪切的相对份量 ,对于理想的简单剪切应变 ,ν=0°,Wk=1 ;对于纯剪切应变 ,ν=90°,Wk=0 ;在一般剪切带中 ,-90° <ν<90° ,0 <|Wk|<1 .在变窄的一般剪切带中 ,Wk为正 ;在变宽的一般剪切带中 ,Wk为负 .根据剪切带或糜棱岩中碎斑轴比 (R)和方位 (φ)及旋转方向在双曲线网上的投影 ,可以有效地确定剪切带中运动学涡度的值 .运动学涡度值不仅可以用来区分变窄的和变宽的一般剪切带以及理想的简单剪切带 ,而且对造山带的变形机制和体制的研究具有重要意义 .     

无粘区静温与涡旋度的关系

从流体力学基本方程出发，得出了无粘区静温与涡旋度的关系，首次从理论上得到静温分离的结果。     

A New Calculating Method for the Flowfield of Turbomachinery

In this paper, a new method is developed to solve the N-S equations with vorticity-velocity variables, which is suitable for describing the flow-field of turbomachinery in non-inertia coordinates. It is derived that the expansions of the vorficity-velocity equations (VVE)have the same form in arbitrary non-orthogonal curvilinear coordinates, because the non-inertia effect is only related to the initial and the boundary conditions. This method greatly simplifies the solution for the flowfield of turbomachinery with complicated geometrical domain and reduces the calculation cost.