海洋中石油烃类降解与微生物腐蚀关系研究

在工程实践中,国家重要的海洋工程设施（如海底输油管线和船舶燃料系统等）发生的腐蚀破坏案例常常涉及到油水环境,并与微生物腐蚀作用密切相关,而了解海洋含油环境中石油烃类的生物转换机制是了解微生物腐蚀的关键。阐述了海洋环境中降解石油烃类的主要微生物及其降解机制,其在有氧和无氧条件下呈现不同的特点。微生物降解石油烃类过程中非常重要的一步即为接受电子,该过程将生物无法直接利用的化学能转换成可直接利用的能量形式,即腺苷三磷酸（ATP）。有氧条件下的烃类降解以氧气作为最终电子受体,而在缺氧条件下可利用硝酸盐、铁离子、硫酸盐等作为电子受体。海洋环境中的石油烃类会促进腐蚀性硫化物的生成,因此油水环境下的微生物腐蚀机理以硫化物的腐蚀破坏为主。此外,烃类降解过程产生的琥珀酸等酸性中间代谢物也会加剧腐蚀的发生。但目前关于海洋油水环境中微生物群落作为一个整体展现出的功能性及其对钢铁设施的破坏机理,仍然缺乏系统性的研究,而基于高通量测序的微生物组学研究技术将成为有效解决这些问题的手段之一。     

DCOIT复合Zn-Ni合金抗菌镀层的制备及其耐SRB腐蚀性能研究

目的 提高Zn-Ni合金镀层的耐微生物腐蚀性能。方法 在硫酸盐电镀液中添加梯度浓度的4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（DCOIT）,利用恒电流沉积方法,在碳钢表面阴极电沉积获得DCOIT复合Zn-Ni合金镀层。通过电沉积电位监测与电流效率计算评价DCOIT对电沉积过程的影响,利用扫描电子显微镜、电子能谱、X射线晶体衍射等研究DCOIT对Zn-Ni复合镀层形貌、结构与Ni含量的影响,使用傅里叶红外吸收光谱和荧光显微观察法验证DCOIT的成功复合及复合镀层的抗菌性能,最后将DCOIT复合Zn-Ni合金镀层暴露于硫酸盐还原菌（SRB）中,监测菌液的pH与菌体浓度,同时计算镀层的腐蚀速率,并观察镀层的腐蚀形貌,评价复合镀层的耐SRB腐蚀性能。结果 DCOIT在电沉积过程中会吸附在沉积表面,造成沉积电位负移,并略微降低了电流效率。DCOIT的添加显著改变了复合镀层的形貌、结构与Ni含量,其Ni含量与DCOIT的添加量呈线性增长关系,导致其晶体结构转变。DCOIT以有效形式存在于复合Zn-Ni合金镀层中,并显示出抗菌性能,DCOIT添加量为2 mmol/L时,镀层中的复合量最高,抗菌性能最好。最后,DCOIT复合Zn-Ni合金镀层能有效抑制环境中SRB的生长与代谢,自身腐蚀速率减慢,耐蚀性能明显增强。结论 DCOIT能够以有效形式复合于Zn-Ni合金镀层内部,并有效提高了镀层的抗菌性能,使其获得增强的耐SRB腐蚀性能。     

深海激光流速仪封装结构设计与数值分析

针对深海激光流速仪的工作环境,设计了包含光学窗口封头与筒体的深海激光流速仪封装结构.应用ANSYS Workbench软件分别对光学窗口封头和筒体的受力情况进行数值分析,并利用深海高压环境模拟实验室对封装后的深海激光流速仪进行50 MPa耐压试验.结果表明:在60 MPa计算压力下,所设计的深海激光流速仪封装结构耐压性能满足使用要求;封装后深海激光流速仪在50 MPa试验压力下舱体无变形,蓝宝石窗口完好,设备工作正常.通过理论计算与数值分析相结合的方法对深海激光流速仪封装结构进行设计,可以在保证耐压性能的基础上有效提高设计效率,降低成本,对其它深海仪器封装结构的设计也有借鉴作用.     

深海原位取芯金刚石钻头孔底流场数值模拟分析

应用FLUENT软件离散相模型对深海原位取芯金刚石钻头孔底流场进行数值模拟分析,将离散相体积浓度作为钻头孔底流场排屑效果的评价参数,研究钻头机械钻速、转速、冲洗液量等钻进参数对排屑能力的影响.分析结果表明:机械钻速提高,不影响孔底流场排屑能力;冲洗液流量增大,孔底流场排屑能力提高;当冲洗液流量较大时,提高转速对孔底流场排屑能力有促进作用;当冲洗液流量较小时,提高转速对孔底流场排屑能力有抑制作用.     

环境中高氯酸盐的来源、水污染现状与处理工艺研究进展

高氯酸盐具有高稳定性、高水溶性、强氧化性和低挥发性,广泛应用于军工制造、航空航天与工业生产等领域。伴随着空气流动和水体迁移,越来越严重的高氯酸盐水体污染现象已在全球范围内引起广泛关注。有关高氯酸盐的来源、水体污染现状和治理工艺,国外已开展了较为全面的研究与调查,我国仍处于起步阶段,严重忽视高氯酸盐的环境污染问题,缺乏对其系统深入的处理工艺研究,更缺少相关环境质量标准与安全浓度限值。综述了高氯酸盐的来源、危害和水污染现状,分析了世界已有的高氯酸盐浓度限值标准,并重点总结了高氯酸盐处理工艺的研究进展,以期为我国高氯酸盐污染问题的深入研究和相关法律法规的制定提供借鉴与参考。     

淹没深度对三自由度波能浮子获能的影响

为明确浮子淹没深度对三自由度浮子装置获能的影响,提出漂浮式与淹没式两种浮子模型,计算并比较在不同淹没深度和波浪条件下浮子的获能特性。浮子模型具有纵荡、垂荡与纵摇3个运动自由度。浮子选用直立圆柱体浮子。淹没深度分别设置为其高度的0.5、1.0、1.5与2.0倍,质量相同。漂浮式浮子模型作为对照,基于线性势流理论与边界元方法,建立浮子水动力学模型,计算浮子水动力学参数及运动响应,并采用线性能量转换(power take-off, PTO)系统阻尼,计算并对比浮子在最优PTO阻尼下的平均输出功率,分析淹没深度对浮子获能的影响。研究结果表明,增大淹没深度可以减小浮子的波浪激励力和平均输出功率。对于三自由度浮子,漂浮浮子在低频波浪下获能特性较好,而具有较小淹没深度的浮子在高频波浪下性能更优。     

波浪能发电装置浮体形状参数对俘能性能影响

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响, 建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型, 推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式, 介绍浮体频域数值模拟步骤, 运用ANSYS-AQWA软件开展研究, 计算并对比不同底面形状和圆台半顶角下浮体的俘能功率与俘能宽度比, 探讨浮体形状参数对其俘能性能的影响规律, 为适用于锚泊浮台的波浪能供电装置浮体形状参数优化提供理论基础。研究结果表明:相对于圆锥和圆球底面, 圆台底面的实际制作可行性高, 且在中频波段的俘能性能与俘能稳定性均优于一般圆柱浮体; 上大下小型圆台浮体的俘能性能和工作稳定性较好, 半顶角增加时, 浮体的俘能性能增加且可改善浮体的中频俘能性能, 可根据工作波况合理选择最佳的半顶角, 使得浮体具有最佳的俘能性能与工作稳定性。     

基于基床系数法的劈裂注浆过程分析

为了揭示劈裂注浆中浆液扩散的动态过程及变化规律,基于基床系数法,研究了劈裂注浆过程中尺寸效应对土体变形的影响,建立了不同土体的劈裂缝宽度方程;假设浆液按平面辐射圆扩散,根据浆土应力耦合特性以及质量守恒定律对土体劈裂注浆过程进行了分析,获得了浆液扩散半径变化方程、浆液压力时空变化方程、劈裂缝宽度时空变化方程,并对浆液扩散规律与影响因素进行了分析。分析结果表明:浆液扩散半径随时间不断增长,但增长速率不断变缓,与基床系数标准值正相关,与浆液黏度负相关,黏性土小于砂土;浆液压力与时间、基床系数标准值正相关,绝大部分位置与浆液黏度正相关,黏性土小于砂土;劈裂缝宽度与时间正相关,绝大部分位置与基床系数标准值负相关、浆液黏度正相关,大部分位置黏性土大于砂土。与现场试验对比分析表明,理论计算值与实测值差异在可接受范围内,验证了本理论的合理性。