半潜式波浪能养殖平台与系泊系统的耦合动力分析

以“澎湖号”半潜式波浪能养殖平台为研究对象,开展养殖平台及其系泊系统在浪、流联合作用下水动力性能的研究。基于三维势流理论,应用一阶泰勒展开边界元方法对其频域水动力进行计算,研究不同浪向下平台的运动响应和二阶波浪漂移力。采用间接时域分析方法和异步耦合方法实现平台和系泊系统的时域耦合动力求解,对不同浪流组合工况下平台的时域运动与锚链张力进行分析。研究表明,在南海常规海况中平台稳定性较好,立柱间水动力干扰尤为明显,顺浪时平台所受的二阶波浪漂移力最小。在与系泊系统的耦合作用下,平台的横摇与纵摇运动受入射波浪向的影响较大,入射波波高对顺浪下的平台横摇运动和横浪与斜浪下平台纵摇运动影响明显。     

有机固体废弃物化学链气化技术研究进展

化学链气化技术(CLG, Chemical looping gasification)是基于化学链燃烧技术(CLC, Chemical looping combustion)发展而来的一种新颖的固体燃料气化技术。相较于常规气化技术,化学链气化技术省去了氧气制备、且不需要燃料燃烧来提供热量,具有合成气不被氮气稀释、焦油及N/S/Cl等污染物含量低、能量梯级利用等优点。以有机固体废弃物(简称有机固废)种类、载氧体(OC, Oxygen carrier)类型和反应装置为切入点,较为系统地综述了化学链气化处理有机固废技术的发展现状,围绕有机固废的气化特性及相关反应机理与系统进行了较为全面的介绍,并对其未来的研究方向进行了展望。     

干旱半干旱地区地下水水化学特征及成因

以内蒙古乌拉盖地区地下水为研究对象,综合利用水化学计量分析、多元统计分析、空间统计分析及氧化还原分析等,开展区域地下水水化学特征及成因研究。结果表明：研究区地下水水化学特征存在显著的空间变异性;水岩作用是控制水化学演化的主要因素,蒸发浓缩及离子交换作用次之;硅酸岩风化是主控的水岩作用,碳酸盐岩溶解次之,蒸发岩影响较为微弱,这与区域地质背景相匹配;部分地下水存在硝酸盐污染,空间分析表明区域分散的农牧业及生活污水排放成为地下水硝酸盐污染的重要来源,氧化还原分析表明区域存在潜在的反硝化趋势。研究结果可为干旱及半干旱区地下水资源可持续开发利用提供科学依据。     

不等截面串联双管浮体模型波浪能量转换特性研究

提出一种具有后弯管和直通管2种工作模式的新型振荡水柱装置,并通过水槽实验来探讨做功方式、波周期、波高及质量等因素对该装置从波浪能到气动能量转换的影响。水槽实验表明,当模型工作在后弯管模式下,气室中气流双向做功时,规则波中的俘获宽度比（CWR）最高可达138.6%,随机波中的CWR最高可达94%;气流单向做功时,规则波中CWR最高可达113.7%,随机波中CWR最高可达81.9%。当模型工作在直通管模式下,气流双向做功时,规则波中CWR最高可达81.1%,随机波中CWR最高可达66.2%;气流单向做功时,规则波中CWR最高可达53.9%,随机波中CWR最高可达42.1%。模型在随机波实验中后弯管、直通管工作模式的CWR峰值分别能达到“巨鲸号”的3倍、2倍,显然模型的后弯管工作模式具有更高的能量转换特性。     

水合物颗粒与矿物表面间粘附力特性及其影响因素

在水合物开采过程中,管道内的液滴和气泡受环境条件影响会转化生成水合物颗粒,水合物颗粒发生聚集时会引起堵塞,导致潜在的安全问题。粘附力是探究开采管道流动安全及水合物颗粒聚集和沉积机理的关键,目前相关研究主要集中在输运过程中水合物颗粒间或颗粒-表面间粘附力的测量和描述,而对开采过程中沉积物矿物润湿性及表面粗糙度对粘附力的影响关注较少。利用粘附力测量实验系统,开展了水合物颗粒与经不同方法处理的碳钢表面及石英石、孔雀石、方解石和高岭石等矿物表面间粘附力的测量分析。结果显示,受润湿性影响,水合物颗粒与矿物表面之间粘附力是其与碳钢表面粘附力的3 ~ 6倍。此外,水合物颗粒与矿物表面粘附力受接触时间影响,与方解石和高岭石表面间的粘附力随接触时间的延长而增加。进一步探索添加离子表面活性剂对水合物晶体生长速度及粘附力的影响,并指出颗粒与矿物表面水膜接触面积变化使水合物颗粒形貌由层状结构变为针状结构。对比实验测量结果与理论计算结果的差异,分析得出矿物表面的强亲水性是造成结果差异的关键原因。     

基于逆变器直流电压模式波能装置并网接入方法

针对采用蓄电池提供直流母线电压难于满足波能装置装机容量不断增长需求的问题,提出基于逆变器直流电压模式的多液压发电机组并网接入方法。逆变器为液压发电机组直接提供直流母线电压,组建成波能装置无蓄电池组支撑的直流纳电网。建立了逆变器直流电压模式电路拓扑和直流电压外环控制回路。通过多液压发电机组波能装置基于逆变器直流电压模式仿真试验,验证了无蓄电池组波能装置并网接入方法的可行性。该研究成果已应用到500 kW“长山号”波能装置中,为大功率波能装置并网系统研究奠定了基础。     

酸化/氧化调理对活性污泥胞外聚合物及脱水性能影响研究

活性污泥（WAS）经酸化/氧化处理后,胞外聚合物发生变化：在强酸环境下,总胞外聚合物以芳香族蛋白质为主,随着酸性的减弱,提取物中以类腐殖质物质为主;溶解型胞外聚合物在强酸条件下提取出来的主要有机物为类富里酸,随着酸性的减弱,类腐殖质物质占据主要地位;松散结合型胞外聚合物中检测到主要的有机物则为类富里酸及类蛋白质;紧密结合型胞外聚合物的提取物主要是与芳香族氨基酸结构有关的类蛋白质。经3.0 g/L高铁酸钾溶液氧化调理后,各层胞外聚合物提取液检测到的多糖和蛋白质含量较未处理条件下分别高出120倍和1倍以上。根据脱水性能测试结果,酸化处理与氧化处理后,污泥的脱水性能提高了9%。     

VUV/UV/NaClO工艺降解百里香酚协同效应及活性物质贡献

采用VUV/UV/NaClO与UV/NaClO工艺降解百里香酚(Tml)，以协同因子(R)为评价指标，探究了NaClO浓度和pH对Tml去除及协同效应的影响；以硝基苯(NB)和苯甲酸(BA)为探针化合物，确定了不同工艺中HO·和Cl·的稳态浓度及其与Tml的二级反应速率常数；并对比了两种工艺中不同物质对Tml降解的贡献。结果表明，VUV/UV/NaClO与UV/NaClO工艺降解Tml均符合拟一级反应动力学，其一级动力学常数k_VUV/UV/Cl和k_UV/Cl分别为0.0113 s^-1和0.00479 s^-1，且均与NaClO浓度呈正相关；VUV/UV/NaClO和UV/NaClO工艺对Tml的降解具有显著的协同效应，相应的协同因子(R_VUV/UV/Cl、R_UV/Cl)随NaClO的浓度的增加及溶液pH的增大均先增加再降低；当NaClO浓度为0.3 mg·L^-1和pH=7时，R_VUV/UV/Cl和R_UV/Cl达到最大值，分别为1.9和2.1，对应的协同增效为90%和110%。VUV/UV/NaClO和UV/NaClO工艺中HO·的贡献率分别为42.7%和37.6%，Cl·的贡献率分别为42.4%和28.5%。两种工艺中HO·和Cl·均为主要贡献物质。     

非水反应高聚物喷涂材料的动力特性

基于扫描电镜和共振柱系统,研究了动剪应变、围压和密度对高聚物喷涂材料动力特性的耦合影响规律和机理.结果表明：随着动剪应变的增大,高聚物喷涂材料的动剪切模量呈线性减小,阻尼比增速先快后慢;相同密度条件下,围压越大,高聚物喷涂材料的动剪切模量越大,阻尼比越小;动剪应变、围压和密度对高聚物喷涂材料动剪切模量的耦合影响效应显著,围压和密度对其阻尼比的耦合影响效应显著;泡孔间的错动摩擦和对波动的传播衰减构成高聚物耗能机制,较高围压下,密度为0.250 g/cm³的高聚物喷涂材料表现出“耗能最优”.     

生物质三组分二元混合热解特性研究

采用TG-FTIR-MS研究了生物质三组分二元混合热解过程的失重特性和小分子气体逸出规律。结果表明二元混合组分热解过程降低了热解反应开始温度。纤维素与半纤维素混合热解过程热解反应受到抑制,热解失重率降低,H₂、CH₄和H₂O产量减小,CO和CO₂产量增加。木质素和半纤维素在混合热解过程中存在协同效应,促进热解反应进行,H₂产量增加,然而其他小分子气体产物的生成被抑制,协同效应的效果更有利于可冷凝挥发分产物生成,这种效应随着半纤维素比例增大而减弱。半纤维素和纤维素在整个热解过程表现出相互抑制的效果,其小分子气体产物产量减小,但随着纤维素比例增大,影响减弱。