基于地理信息系统的城市建筑能耗模型建立方法

为降低城市快速膨胀导致的能源消耗及温室气体总量,城市环境建筑能耗分析已经成为研究热点,但是城市环境中区域建筑能耗模型尚处于初步研究阶段。随着我国城市地理信息系统及相关数据库的完善,为建立准确且预测功能完善的建筑能耗模型提供了便利条件。重点探讨根据城市地理信息系统及相关统计数据,建立三维城市环境建筑动态能耗模型。重点分析了可能遇到的主要问题及解决方法,包括如何简化地理信息系统的数据、考虑城市建筑复杂性、模型建立的自动化完成、全局敏感性分析节能措施等。并且用2个实例说明处理空间规模不同的建筑群可采用的不同建模方法。研究不仅为城市节能提供指导,也为建筑信息模型的发展和促进城市规划领域中建筑能耗模型的广泛应用提供了坚实基础。     

食品工业中碳排放不确定性研究

食品工业中的碳排放已经得到更多的关注,但是对于碳排放不确定性的研究相对较少。中国主食传统生产工艺具有效率低、能耗高的特征,开发新工艺改善生产效率特别是节能减排在目前环境日益恶化的情况下则显得尤为重要,因此,本文基于蒙特卡洛抽样方法,假设两种碳排情景,分析了中国主食包子的单位产品在新旧工艺下的二氧化碳排放情况。结果表明在不同碳排放情景下,单位产品碳排放的绝对差异波动范围较大,但其相对碳排减少量都约为30%,并且其不确定性较小,即变化范围小,所得结论可靠。此外,虽然蒸制过程所需能耗是速冻过程的约四倍,但由于天然气和电力碳排放因子的差异,这两个工艺过程的二氧化碳排放量非常类似。     

碳/碳编织复合材料连接结构的拉脱性能分析

对碳/碳(C/C)编织复合材料沉头螺栓与凸头螺栓连接结构在面外载荷下的拉脱强度进行试验和数值研究。测试不同螺栓形式及沉头角度的C/C编织复合材料螺栓连接结构在面外载荷下的失效模式和拉脱性能。结果显示,螺栓形式对结构的拉脱性能有显著的影响,凸头螺栓的载荷位移曲线有明显的线性阶段,接近于脆性失效,沉头螺栓的载荷位移曲线为非线性,表现为双峰值,其更接近于塑性失效。采用ABAQUS建立了基于Hashin失效准则的连接结构非线性接触模型,有效预报了C/C编织复合材料连接结构的失效模式及载荷-位移曲线。得到C/C编织复合材料连接结构渐近损伤过程及失效机理,给出连接参数(螺栓形式、沉头角度和约束面积)对拉脱失效的影响机制。随着沉头螺栓角度的增加,结构的拉脱失效载荷先增加,后降低,在110°附近达到极值,约束区域尺寸变化导致凸头螺栓的失效模式由剪切失效转变为弯曲失效。     

新型复合式激光水射流切割氧化铝陶瓷实验方法研究

针对陶瓷材料传统加工方式,如激光空冷加工、磨料水射流技术以及金刚石切割等具有加工精度较差、材料去除率低以及刀具磨损严重等问题,研究了一种新型激光水射流切割方式,全新的复合式激光与水射流共同作用下,利用激光加热和水射流快速冷却所产生的大量热应力对硬脆氧化铝陶瓷材料产生热断裂,切开陶瓷。结果表明,激光水射流切割硬脆氧化铝材料相比于激光空气冷却切割和其他传统切割方式具有材料切口小,材料去除量较小以及切割后材料表面精度高。     

面向产品可持续设计的模块化划分方法

目的为了实现可持续产品的快速开发,提出面向产品可持续设计的模块划分方法。方法基于功能流模型进行产品的功能分解并建立产品的功能结构,依据功能流的形式和关系实现产品功能模块的定性划分,在此基础上,基于参数流的相关性判断应用聚类分析实现模块的定量划分。将可持续性设计原则与产品生命周期特征集成,并基于设计结构矩阵的零件相关度进行面向可持续性设计的模块划分。综合2种模块划分结果,并从可持续性设计角度进行模块的合并、更替及再划分,获得最优模块划分方案。结果依据方法得到的产品模块在满足功能基础上具有可持续性,实现了对产品的可持续设计。结论该方法集成功能与全生命周期实现了产品基于可持续性的模块划分。     

生物质快速热解装置研究进展

当今化石能源日渐枯竭和环境压力日益加重是亟待解决的问题,而生物质热解液化技术被认为是解决能源紧张的潜在方法,尤其是生物质快速热解技术。随着生物质快速热解技术与工艺不断成熟,需要快速热解装置不断放大以提高处理量,以实现生物质快速热解的工业化。生物质快速热解装置复杂且多样化,在装置的放大过程中,各系统的合理选择是难点。本文首先对生物质热解机理、快速热解过程的粒径选择和前处理进行了简述,并对快速热解流程中的进料系统、供能系统、热解反应器和快速冷凝系统4个关键系统进行了综述,着重介绍了快速热解反应器的类型及其特点,提供了该4个关键系统的选择及研究趋势。流化床反应器具有易放大、可以较好地实现自热式快速热解的优点,本文总结出流化床式反应器是目前研究的热点。在保证产品品质下,设备易放大、稳定实现自热式、流程能耗低、运行稳定安全等是快速热解装置未来的研究方向。     

外物损伤对叶片振动疲劳裂纹扩展性能的影响

为研究外物损伤(FOD)对航空发动机叶片的疲劳裂纹扩展影响,基于落锤冲击试验系统,在不同冲击能量下进行TC4钛合金试件的FOD模拟试验及振动疲劳试验,获得损伤试件的裂纹长度与疲劳寿命的关系,并拟合疲劳断口裂纹形貌参数,建立疲劳裂纹扩展寿命预测计算模型。研究结果表明：损伤缺口的深度和宽度随冲击能量的减小而非线性的减小。当冲击能量较大时,试件的疲劳裂纹先沿弯曲微裂纹扩展,后沿直线扩展;当冲击能量较小时,试件疲劳裂纹保持直线扩展。裂纹的萌生寿命与冲击能量、应力水平二者相关。     

单液滴撞击冷板面的实验和模拟

用实验和模拟的方法研究了直径为3.2 mm的单个蒸馏水液滴与冷板面（温度低于273 K）撞击铺展和固化过程,分析了撞击高度（100、250、500 mm）、板面温度（253、268 K）、板面倾角（0°、30°和60°）对撞击过程的影响以及液滴在冷板面上冻结过程。并模拟了单个普鲁兰多糖溶液液滴在撞击高度为100 mm、板面温度为253 K的过程。结果表明,撞击高度与板面温度对液滴在水平冷板面的铺展过程起到重要作用,板面倾角会影响液滴撞击倾斜板面时的冷冻沉积。物料的黏度会影响液滴冷冻沉积时的铺展速率及铺展直径,而对于较高黏度物料,温度并不起决定作用。模拟和实验结果吻合较好,反映了液滴铺展冻结过程中的温度变化,有利于直观解释液滴发生冻结的状况。     

BiPO_4光催化剂改性研究的最新进展

BiPO_4是近几年发现的能被紫外光激发的光催化剂,其具有较强的矿化能力、易于制备、且稳定无毒等优点,得到了国内外研究学者的关注。由于BiPO_4禁带宽度大,导致其光催化活性差。为提高BiPO_4对可见光的吸收,常常需要对其进行掺杂或复合改性来减小其禁带宽度。对金属掺杂、非金属掺杂、复合改性、表面活性剂修饰等进行了总结,并对其在提高活性方面进行了展望。