平板感应加热磁-热耦合场的数值模拟研究

针对～种双线圈平板感应加热装置,利用ANSYS有限元分析软件对其感应加热过程中的磁—热耦合场分布进行数值模拟,通过对交变磁场产生涡流的分析,得到不同频率下平板各点温度随时间变化的分布图,以及整个加热过程中的温升特点.结果表明,这种双线圈平板感应加热装置对平板感应加热的温升速度有很大的提高,从而对平板的快速感应加热工艺的运用与改进具有一定的指导意义.     

肿瘤热疗中组织水分汽化对温度场的影响及模拟研究

在肿瘤微波热疗中,为了准确地预测近场温度分布,分析了微波热疗组织的温升曲线,针对水分蒸发对温度分布造成的影响,计算了肝脏组织的焓值和高温微波能量比吸收率(specific absorption rate,SAR)的分布,并将二者引入模拟过程中.结果表明,热疗中近场温度模拟准确性得到了明显的提高.     

长三角某石油烃污染场地地下水原位电阻加热修复技术工程应用

以我国长三角地区某典型机械厂石油烃污染场地修复工程为案例,阐述原位电阻加热技术对有机污染地下水的原位修复过程.通过原位电阻加热将水土同步加热至近100 ℃,将污染物从土壤和地下水中脱附出来,配以多相抽提井将污染物抽出并进行后续处理;设置地下温度、压力监测点,动态监测修复过程;设置地下水监测井,定期采集地下水样品,评估修...     

土壤-维热湿传递实验研究与数值模拟

为了研究土壤中温度的变化对其水分迁移的影响,建立了土柱热湿传递实验装置,通过该实验装置测量出了土壤中温度与水分沿土柱长度方向的分布.实验结果表明,土壤中热量传递十分缓慢,近加热端处温度梯度大,且土壤传热过程中伴随着水分迁移;将水分传递分布沿土柱方向划分为3个区段,其中第一个区段水分传递的动力为温差.由于温差影响土水势导致加热端土壤的水分扩散,使得加热端土壤变得干燥.热阻增大,从而影响热量传递.进而影响了土壤中的温度分布.此外,将实验结果与由Philip水分通量方程的一维热湿传递模型计算结果进行了对比,二者差别较大.由此分析了两者误差存在的原冈,指出由于模型自身的不足是造成误差的主要原因.     

高温气藏近井带地层水蒸发和盐析研究

通过PR状态方程与超额自由能H-V混合规则的结合,建立了适于含极性物质水的烃类混合物气-液-液三相相平衡理论计算模型.同时建立了地层水蒸发与近井带含水饱和度与地层水矿化度的函数关系.运用相平衡理论,研究了地层水-烃类体系随温度压力条件改变的相体积变化规律.结合单井径向数值模拟模型,研究了实例气井生产过程中气态水含量Xw、储层含水饱和度Sw以及地层水矿化度随半径和生产时间的变化规律.研究结果显示,近井带压降梯度大,地层水蒸发显著,气态凝析水含量呈指数增加,低压下可超过7%.地层水的蒸发可使得近井含水饱和度降低超过50%,有利于提高气井产能;地层水蒸发会使得矿化度升高而导致盐析,盐析往往发生在近井5m范围内.     

降温过程硫酸钠盐渍土水-热-盐相互作用过程

受寒区复杂工程环境影响,盐渍土内部水热状态预测更加困难,而水-热-盐相互作用过程研究是寒区盐渍土冻胀及盐胀机制研究的核心与基础.为此,基于室内降温试验,得到硫酸钠盐渍土结晶温度区间,建立降温过程盐渍土中水-热-盐相互作用计算模型,并对模型的准确性进行验证.结果表明,不同盐分质量分数的硫酸钠盐渍土结晶温度差异较大,高盐分...     

高速远程滑坡热-水-力耦合效应与沿程侵蚀研究

为研究高速滑坡超强流动性及沿程侵蚀问题,本文在Goren热-水-力耦合模型的基础上结合滑坡侵蚀率公式,构建了考虑沿程侵蚀影响的一维高速远程滑坡热-水-力耦合物理模型,提出了有限体积法隐式格式与TDMA耦合算法,对高速滑坡运动热水力耦效应及侵蚀效应进行数值模拟。结果表明：高速滑坡运动过程中热水力耦合效应提升了滑坡的流动性并显著影响滑坡的沿程侵蚀作用。     

土-作物-大气系统中动态根系生长及水动力学模拟

针对土-作物-大气连续系统的土壤水动力学模型对根系动态生长的模拟不理想,通过引入最新的根系生长模型理论、根长密度分布函数以及联合国粮农组织推荐的计算蒸发及蒸腾总量的模型理论,与现有的模拟水土运动的有限元程序相耦合,建立模拟土-作物-大气系统的水动力学模型.基于荷兰实验农场的小麦实验数据的模拟结果表明,在不同时期、不同深度处土壤中水的体积分数与实验值比较吻合;由于降雨和蒸发的上边界影响,上部土壤中水的体积分数随时间变化较快;除接近地表的个别根长密度模拟点偏差较大外,总体来说根长及根长密度模拟结果与实验值比较吻合;蒸腾量和蒸发量的模拟结果可靠.建立的新模型合理,可以有效地模拟土-作物-大气系统中的根系生长及水动力学.     

严寒地区高速公路建筑空气-土壤源热泵系统节能性运行策略研究

针对严寒地区地源热泵系统供暖出现土壤热不平衡问题,研究提出使用空气-土壤复合式地源热泵系统,以期减小土壤热不平衡性.文中基于TRNSYS软件对某高速公路服务区建筑空气-土壤源热泵系统节能性开展案例研究,通过对建筑全年逐时负荷的动态仿真模拟和分析,从节能性角度对比空气-土壤源热泵系统在6种负荷分担比例运行策略下的能效差异...     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热降解反应动力学

研究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热分析动力学参数.采用热重差热分析法,分别测定了在氮气气氛中5、10、15、20℃/min 4种不同升温速率下的的热降解过程,得到了4条热重和差热曲线,并用Kissinger法对其热降解过程进行了动力学分析.结果表明:提高升温速率,热重曲线向高温方向移动,温度滞后越严重.初始分解温度及终止分解温度更高,温度区间也变宽.升温速率的不同对最终失重率影响不大,最终失重率都在90%以上.随着升温速率的增加,差热曲线峰变高且峰顶温度向高温方向移动.通过Kissinger法分析在不同升温速率下丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热降解反应的热重差热数据得出反应的活化能为160.9kJ/mol、表观指前因子为27.61、热降解反应级数为0.965 4等动力学参数.     

潜水稳定蒸发条件下土体响应模拟

基于Gardner提出的模型,对潜水稳定蒸发条件下,欧洲地区5种土体响应进行了模拟研究。数值实验结果表明：土壤含水率和对数坐标系下的土壤水吸力分布曲线分别呈现单拐点和双拐点的特点;相同地下水埋深条件下,土体的最大蒸发强度与黏粒含量呈负相关关系,二阶多项式可以很好的拟合地下水埋深与最大蒸发强度之间的关系;蒸发强度介于0.01cm/d～0.1cm/d,潜水稳定蒸发时,土体对应的最大地下水埋深值可以作为临界水深的参考范围;相对蒸发系数的模拟结果与相关文献记录的实验规律相似。使用Gardner模型可以对土体潜水稳定蒸发响应进行很好的模拟,模型求解方法相对简单,模拟结果可靠性高。     

喀左地产青石土的烧结性能

通过对不同温度下烧制的青石土样品的线收缩率、体积密度、吸水率和显气孔率的测定,绘制出青石土的烧结性能曲线,研究了青石土的烧结性能,确定了其最佳烧结温度;通过对1 050℃下不同粒度青石土烧结体的线收缩率、体积密度、吸水率和显气孔率的规律分析及其断面显微结构分析,研究了青石土的粒度对其烧结性能的影响。结果表明,青石土的最佳烧结温度为1 050℃;当青石土的粒度在100目以下时,其烧结体的各项数据变化趋于平缓,均有较好的烧结性能。     

冻融作用对土壤中阿特拉津微生物降解的影响研究

通过室内模拟分析,研究了阿特拉津污染土壤经过冻融循环后,土壤温度、含水量、孔隙度、水溶性有机碳、微生物细胞活性及阿特拉津残留量的变化特征.结果表明:在消融3.5～7.5 h温度发生显著变化,消融期随着时间变化,含水率呈递减的趋势;土壤孔隙度的变化趋势呈现先减小后增大,变化较缓;土壤有机碳在消融1～2 h有释放,然后呈下降趋势;消融初期,微生物细胞活性较弱,随着时间增加,微生物活性开始释放,相应的阿特拉津残留量也有降低的趋势.     

单组分液滴在快速降压环境下传热传质过程研究

为了对降压环境下单个液滴的蒸发过程进行研究,基于气液界面的捕捉模型,建立适用于快速降压环境下单个液滴的蒸发模型,利用纯水液滴蒸发的实验数据验证该模型,分析静止纯水液滴在相变过程中的形态变化以及液滴内部速度场、蒸汽分布等随时间的变化,模拟分析不同压力环境、液滴直径、初始温度等条件对液滴中心温度及蒸发速率的影响.结果表明:...     

蒲石河蓄能电站河岸带表层土壤物理性质研究

河岸带具有缓冲功能、廊道功能、水质净化功能等生态功能,河岸带土壤结构是河岸带生态功能的物质基础。通过对草地、耕地、林地等不同性质河岸带进行土壤采样和分析,发现,草地类型河岸带土壤呈现总孔隙度随着距水距离的增加呈现先增加后减少的规律,距水5 m处为拐点;林地河岸带田间持水率则呈现随距水距离的增加先降低后升高的规律。河岸带林地土壤容重较低,最低仅为0.69。林地河岸带土壤田间持水率高、总孔隙度、非毛管孔隙度高,土壤容重、比重低;而草地、耕地性质比较接近。     

新型水溶性保水剂改良盐渍土保水特性试验研究

针对我国西部存在的水资源匮乏及高强度蒸发作用而导致的土地盐渍化问题,现选择一种新型水溶性保水剂对盐渍土进行生态改良,提升其水分保持能力。开展室内保水性试验,并根据试验结果,选择适宜的新型水溶性保水剂浓度应用于现场试验;同时监测、分析土壤湿度、温度以及电导率变化,探究新型水溶性保水剂对盐渍土壤水分保持能力的影响。结果表明：(1)新型水溶性保水剂溶液与土颗粒反应形成乳白色的弹性黏膜,可存储土壤中的部分水分,达到延缓蒸发作用的目的。(2)保水剂溶液浓度为0.5%时即可显著提升土壤的保水能力,且土壤保水能力与保水剂溶液的浓度呈正比。(3)新型水溶性保水剂溶液可在一定程度上提升盐渍土的温度与湿度,减少土层表面盐分的析出。     

森林内气象因素和蒸散发的观测实验

分析实验资料表明：森林覆盖有调节温度、增加湿度、削减风力的作用。林内的水面蒸发和土壤蒸散发都不及林外的1／2。用林内土壤含水量的资料，尝试估算了森林蒸散发。     

基于云模型的四川盆地气候变化时空分布特征分析

为了研究四川盆地气候变化的时空分布特征,利用1955—2010年四川盆地内15个气象站的月降水量和月气温资料,使用高桥浩一郎蒸发公式计算月蒸发量,采用云模型描述降水量、气温和蒸发量在时间上分布的特性,运用Kendall秩次相关法分析降水量、气温和蒸发量的时空分布特征。结果显示:1955—2010年的四川盆地年度及季度降水量序列中,冬季平均降水量分布最不均匀,秋季次之;年度及季度气温序列中,冬季平均气温分布最不均匀,且最不稳定,秋季平均气温分布最稳定;年度及季度蒸发量序列中,冬季平均蒸发量分布最不均匀,多年平均蒸发量序列分布最均匀;年度及季度降水量均呈下降趋势;年度及季度气温中除夏季平均气温呈下降趋势外,其余均呈上升趋势;年度与秋季蒸发量呈下降趋势,春、夏、冬3个季节的平均蒸发量呈上升趋势。对四川盆地气候变化时空分布特征的分析,可为该地区的气候变化研究提供参考与技术支持。     

土体干缩裂隙发育过程及断裂力学机制研究进展

土体干缩开裂是一种常见的自然现象,能极大弱化土体的工程性质,是许多岩土、水利和地质工程问题的直接诱因。然而,目前学界关于干缩裂隙的发育机理尤其是裂隙现象中蕴含的力学机制尚缺乏深入认识,重视程度严重不够。基于国内外近些年来围绕土体干缩开裂所开展的研究,着重对裂隙发育机理和断裂力学理论的应用进行了系统的归纳和总结,并基于当前的研究不足,提出了今后的研究重点和方向。结果表明:①蒸发为土体干缩开裂的前提,对于初始饱和的土体而言,土体开裂发生时仍处于饱和状态,水分蒸发处于常速率阶段,此时对应的含水率为临界含水率;②土体发育干缩裂隙是内部应力作用的结果,在干燥过程中,基质吸力引起的张拉应力达到或超过抗拉强度时,土体发生开裂,因此,基质吸力和抗拉强度是影响土体开裂的两个关键力学参数;③土体开裂与体积收缩密切相关,收缩是土颗粒在张拉作用下发生移动的宏观表现,可以分为正常收缩、残余收缩和零收缩阶段,且大多数裂隙发生在正常收缩阶段,少部分发生在残余收缩阶段,体积收缩为开裂提供了空间,因此,收缩是裂隙形成和发育的必要条件;④断裂力学是研究土体开裂破坏的主要工具之一,运用断裂力学对土体裂隙发育过程进行解释一般有两种途径,即从应力的角度和从能量的角度,涉及的土体断裂力学参数包括应力强度因子、断裂韧度和能量释放率,是用来判断土体是否开裂以及什么时候开裂的有力依据;⑤用于测定土体断裂参数的方法主要有三点弯曲断裂试验和直接拉伸试验,以及基于这两种方法改进的试验方法。     

非饱和土渗流变形耦合的数值分析

基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE（Partial differential equation）软件对该耦合方程组进行求解分析。该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量。与解析解相比,该数值解表现较高的精度,具有解决非饱和土耦合问题的可行性。计算分析表明,非饱和土渗流-变形耦合作用对暂态孔隙水压力分布产生重要的影响,在降雨入渗过程中需考虑土体渗流-变形耦合的影响。降雨初期,位移随着时间明显增大,地表出现下沉,考虑耦合效应的孔隙水压力慢于非耦合情况,原因是H值为正的。随着降雨持续时间的增大,地表下沉的速度减缓,到最后变形开始稳定。位移的变化快慢与孔隙水压力变化规律相同。地表沉降量还与初始孔隙水压力分布以及H值密切相关。饱和时的渗透系数以及孔隙率对非饱和土降雨入渗以及稳态流的分布产生影响,但对其地表变形产生的影响微弱。