三相结构离子交换膜的构筑及应用研究

三相结构离子交换膜是一类具有惰性相、离子交换基团相和辅助功能基团相的特殊结构材料。传统两相结构离子交换膜受限于离子通量和选择性的相互制约,难以实现两者同步提升。因此,研究者开始关注新型三相结构,以改善离子传质路径。综述了离子交换膜从两相结构到三相结构的发展,介绍了微相分离离子交换膜、自具微孔离子交换膜、有机硅烷杂化离子交换膜和基于氧化石墨烯或金属有机框架的“三相”结构离子交换膜,讨论了离子膜介尺度中的相结构、孔道结构和缺陷等问题,并概述了三相结构在燃料电池、液流电池、一/二价离子分离和酸碱回收等领域所发挥的作用,以期给三相结构指导离子交换膜制备并提升性能提供策略参考。     

介尺度视角下干法重介流态化分选过程强化

煤炭在保障我国能源安全中具有重要作用。干法重介流态化分选是煤炭分选加工领域的重要组成部分,有助于推动我国煤炭资源的高效洁净利用。流态化分选密度的稳定调控是实现高效分选的必要条件,调控的核心是如何削弱气泡扰动作用,关键是理解流态化分选过程中介尺度结构的演变及调控机制。从介尺度视角分析了气固流态化干法分选调控过程的关键科学问题,梳理了单元干法分选设备以及系统放大过程中介尺度结构的研究进展,分析了介尺度结构的演变规律,提出了介尺度结构的精准调控策略,对干法流态化的工业推广应用及煤炭的分选提质具有重要意义。     

气固流化床介尺度结构形成机制及过滤曳力模型研究进展

气固流化床中,介于颗粒与宏观尺度间的复杂的时空多尺度结构（介尺度结构）将完全改变气固相间作用规律,加大了流态化系统调控及预测的难度。为此,需要构建考虑结构影响的相间本构关系。其中,曳力作为影响流态化动力学特征的主导因素,对其研究尤为重要。从结构产生演化的机制出发,概述结构影响曳力的机理,以模型构建流程的角度对结构和过滤两类模型进行总结,并重点综述过滤模型构建在提升准确性、有效性、通用性和考虑更多物理机制方面的最新进展。研究表明：提升模型通用性和考虑真实系统中更丰富的物理机制仍是建模中亟待解决的问题,结合结构演化机制理性建模和充分发挥机器学习数据分析处理优势或是曳力建模进一步发展的关键。     

润滑油在内插同轴交叉翼型涡产生器管内流动与传热特性分析

以润滑油为工质,采用数值方法对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热进行了数值模拟,分析了不同结构参数如扭率（T_r=3,4,5,6）、间距比（S_s/W=0.8,0.9,1.1,1.2）和基带宽度比（W_b/W=0.30,0.45,0.60,0.75）对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热特性的影响。结果表明：在相同Re下,平均Nusselt数Nu_m、二次流强度Se、强化传热因子JF均随扭率和间距比的减小而增大,而其与基带宽度比的变化没有明显规律,阻力系数f随着扭率的减小和基带宽度比的增大而增大,间距比对f的影响甚微。在相同结构参数下,JF和Se均随Re的增大而增大。在Re=50~1000范围内,相比于光滑圆管,内插不同结构参数的同轴交叉涡产生器的Nu_m增加了32.8%~208.6%,f增加了3.38~8.92倍,JF最大可达1.434。Nu_m与Se呈幂函数相关,内插同轴交叉翼型涡产生器管内的二次流强度决定了其对流换热强度。     

涡流分离热气体再加热的CO_2热泵系统的分析

对涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统进行热力性能分析,并与相同运行工况下的节流降压CO2热泵系统的性能进行了对比,得出涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统存在最优的高压压力,在最优的高压压力下,系统获得最大的制热性能系数。提高分离热气体质量比、中间压力、蒸发温度、涡流管制热效应,降低气体冷却器出口温度,涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统的制热性能系数提高。随着热气体质量比的增加和气体冷却器出口温度的升高,涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统最优的气体冷却器出口压力也升高。在热气体质量比仅为0.2时,涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统相比节流降压CO2热泵系统,最佳的制热性能系数提高11%。随着热气体质量比的增加,差值会进一步增大。气体冷却器出口温度的升高,对涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统制热性能系数的影响要小于对节流降压CO2热泵系统的制热性能系数的影响。     

振幅调控双曲余弦高斯涡旋光束的聚焦特性

研究了双曲余弦高斯涡旋光束不同振幅参量对光场分布的影响。在相同光涡旋的情况下改变振幅的大小,在焦平面上场强分布变化明显。涡旋光束的拓扑数对光束的聚焦特性存在明显影响,不同的拓扑数会引起聚焦区域光强分布变化,另外也产生一些新的多焦点阵列和多重菱形聚焦图案。     

不同截流程度下涡街流量计的流动特性研究

对于涡街流量计的旋涡发生体的仿真研究主要集中在形状和尺寸上,但在现场复杂工况环境的情况下,发生体的位置并不是固定不变的,会存在安装偏差。为了很好的分析发生体安装偏差带来的信号强度发生变化的问题,确定不影响信号强度的最大偏差角度,采用三角柱型发生体,在Ansys＋Workbench＋FLUENT 数值仿真软件平台环境下,根据涡街流量计的实际物理结构尺寸建立仿真模型,并对其进行网格划分、求解,将仿真得到的升、阻力频率相比较,得出阻力频率正好是升力频率的2倍,表明可以利用FLUENT软件对涡街流量计进行三维流场数值仿真。最后利用FL U EN T软件,通过改变管截面与截流面的夹角,在低、中、高速流速下,对其进行取压,将得到的信号强度和频谱分布进行比较分析,得出夹角与信号强度的关系：夹角在1°～7°范围,对信号强度的影响不大,超过7°以后影响变大。     

预酸化度对柠檬酸废水厌氧处理的影响

以柠檬酸废水为研究对象,研究了预酸化度对上旋流厌氧反应器处理性能的影响。研究结果表明,预酸化度对上旋流厌氧反应器系统的COD去除率、出水VFA、污泥增长量、产气量有明显的影响。随着预酸化度的提高,可以提高厌氧系统的COD去除率,降低出水VFA,增加沼气产量,但降低了颗粒污泥增长的速度。在实际工程应用中,控制预酸化度在20%~30%可以保持厌氧系统稳定高效的COD去除效果,同时保证颗粒污泥的快速增长。     

涡旋光束经过散射介质产生散斑的理论和实验研究

研究了涡旋光束经过散射介质后形成的散斑特性 ．运用概率统计理论和光束传输理论,模 拟了不同拓扑电荷数的涡旋光束经过散射介质后形成的散斑,以及散射介质颗粒尺度对散斑 特性的影响。模拟结 果表明,随着涡旋光束拓扑电荷数的增大和散射介质颗粒尺度减小,形成 的散斑颗粒尺寸逐渐减小。实验上,利用螺旋相位板(SPP)产生涡旋光束,使其透过散射介 质后形成散斑。实验结果 表明,涡旋光束经过散射介质后,随着散射介质颗粒尺度减小,形成的散斑对比度逐渐增大 ;随着涡旋光束拓 扑电荷数的增大或散射介质颗粒的减小,所形成散斑的尺寸减小。实验结果与模拟结果 相吻合。