基于差分吸收激光雷达和数值模式探测杭州夏季臭氧分布

为获取杭州市夏季臭氧浓度时空分布特征和气象要素对臭氧浓度的影响,利用臭氧差分吸收激光雷达开展观测,同时利用WRF-Chem模式模拟臭氧时空特征和气象要素。实验结果表明:臭氧浓度模拟结果与激光雷达的观测结果具有很好的一致性。2016年夏季,杭州市18天内发生了4次臭氧重污染,每次持续2到5天,最高浓度达550nL/L。高空1~2km存在较高浓度的臭氧污染层,并存在垂直和水平传输,对近地面臭氧污染有明显影响。近地面臭氧浓度平均最低值出现在凌晨2时左右,为75nL/L;平均浓度最高值在中午12时左右出现,为90nL/L。近地面臭氧浓度的日变化明显,而高空的臭氧浓度日变化不明显。臭氧差分吸收激光雷达系统对臭氧时空分布的探测是可靠的。强太阳辐射、高温、低湿都是臭氧污染形成的有利环境条件,而强风对局地臭氧有扩散作用,降雨对臭氧有很好的消除作用。     

重庆市沙坪坝区大气臭氧浓度变化规律

沙坪坝区属于典型的平行岭谷低山丘陵区,根据近3年沙坪坝区近地表面大气中臭氧(O_3)浓度的观测数据,分析O_3浓度的分布特征及时间变化规律。结果表明,沙坪坝区地面臭氧浓度呈现明显的季节变化规律,在4~9月维持相对较高浓度,其他月份则维持较低浓度。O_3浓度日小时值变化与近地面大气光化学过程密切相关,呈明显的单峰型变化规律,一般在16:00左右达到峰值。地面O_3浓度随空间而变化,高家花园和虎溪O_3浓度较低,龙井湾O_3浓度较高,这可能是因为龙井湾监测点周围有家具企业排放挥发性有机物产生光化学反应生成了臭氧,导致局部地区臭氧浓度偏高。     

差分吸收激光雷达用于探测天津市夏秋季臭氧垂直分布特征

结合差分吸收臭氧激光雷达与近地面臭氧监测,对天津市2018年6月23日至9月28日期间的臭氧污染垂直分布特征进行了长期观测。结果显示,近地面与300m高度处的臭氧浓度的变化趋势具有较高的一致性,而随着高度的增加,臭氧浓度呈现先升高后降低的趋势,并在约1 000m高度处达到最大值。受臭氧前体物由近地面向高空逐渐输送、以及NO向上传输过程中逐渐消耗的影响,臭氧污染日变化曲线出现最大、最小值的时间随高度的升高逐渐推迟;在1 500m以上的高空,臭氧日变化曲线出现双峰分布。在臭氧污染时段,在高空也观测到高浓度的臭氧污染带,在1 000m处的臭氧浓度最大值约为570μg/m3,污染带厚度可超过1km,持续时间长达数日,且在夜间不能完全消散。观测时段内总计在23个污染日出现高空与近地面臭氧污染的混合,加重了近地面的臭氧污染程度。     

兴隆山楂始花期预报模型的构建

利用20年山楂始花期和地面气象观测资料,采用相关分析法分析花期与气象因子的相关性。结果表明:影响山楂始花期的因子为10 cm地温和最高气温,采用逐步回归法构建的回归方程效果较好,可应用于实际。     

东莞市植物园空气负离子浓度变化特征

利用2009年1～12月的负离子连续自动监测数据,对东莞市板岭观测站负离子浓度的日变化、年变化等特征进行分析,同时针对负离子浓度与相对湿度等气象因子的相关性进行分析。结果表明:负离子浓度(迁移率为1时)在3级以上的频率为16%;呈现夏季浓度较高、秋季浓度达到最低的季节变化特征;在一天中呈明显的双峰型变化规律,极大值出现在03:00～07:00、21:00～02:00之间,而极小值出现在12:00～17:00之间;与天气现象关系是,雷阵雨>晴>阴>轻雾灰霾>灰霾>雨;与温度、湿度、日照呈负相关,其中温度在7.2～32.0℃时负离子随温度上升而下降;当湿度在28%～93%RH时,负离子浓度随相对湿度上升而上升。     

积温、降水量和日照对大豆主要农艺性状和品质的影响

对影响大豆主要农艺性状和蛋白质、脂肪含量的气象因子（积温、降水量、日照）进行相关分析。结果表明：积温与株高、倒伏级数等大多数农艺性状负相关,其中与生育天数呈显著负相关,与产量正相关,与蛋白含量、蛋脂含量正相关,与脂肪含量负相关;降雨量与倒伏级数、百粒重、脂肪含量极显著正相关,与蛋白含量极显著负相关,与亩产、蛋脂含量呈负相关,但相关不显著。日照与多数农艺性状负相关,其中与百粒重达极显著负相关,与蛋白含量、蛋脂含量等品质性状分别呈极显著、显著正相关。     

旧空气净化器表面与臭氧的二次污染研究

近年我国室外雾霾频发,颗粒物污染严重,因此空气过滤器被广泛使用。有研究表明,空气过滤器表面的成分与臭氧会发生化学反应,形成二次污染(如甲醛等挥发性有机物),这些二次污染是潜在的室内污染源。搭建实验台,探究空气过滤器表面与臭氧间的反应,以过滤器表面的成分分析、湿度、风速、上游臭氧浓度等4个反应参数,探究其对上述反应的影响。实验发现,臭氧去除率范围从-7%变化到25%,二次污染物的总量不超过45 ppb,甲醛的产生量不超过室内已有甲醛浓度的50%;相关性分析中发现,湿度会促进空气过滤器表面的臭氧反应,随着湿度的增加,该反应更为剧烈,也能产生更多的二次污染物,相关系数为0.58。但是其他反应参数与臭氧去除率和二次污染物的总量的相关性并不显著。     

辽宁沈阳地区冻土深度自动观测方法研究

文章利用沈阳观测台站2007～2017年的冻土及深层地温的观测记录和2015年冻土自动观测设备与人工对比试验的观测数据,从温度变化因子对冻土自动观测设备的动态响应特性进行了研究分析。结果表明:季节性冻土的最大冻结深度与温度变化因子有一定的相关关系,在分析自动观测仪器的响应特性和传感器静态测试时,应考虑由热力因子之间,尤其是气温和直接接触传感器的温度之间的环境变化过程对冻结深度的影响及传感器响应带来的线性度和灵敏度的变化。     

淬硬钢干式静电冷却切削机理及试验研究

干式静电冷却(Dry electrostatic cooling,DESC)是使用离子化空气流作为润滑冷却介质的绿色加工方法.离子化空气流中的活性带电离子和臭氧分子在切削区会发生复杂的物理、化学作用,是DESC产生润滑、冷却效果的主要原因.借助自行研制的离子发生器和离子浓度监测装置,针对DESC中各放电参数对离子输运效率和臭氧浓度的影响规律进行试验研究,证明放电功率越大,供气气压越高,距离喷嘴出口越近,针极尖端离出口距离越小,喷嘴出口直径越大,离子输运效率就越高;正对并且尽量接近喷嘴出口,出口直径3～4 mm,气压0.2～0.3 MPa,针极尖端与喷嘴出口间距离rn=0 mm时可以得到较高的臭氧浓度.使用优选的放电参数对GCr15进行切削试验,证明DESC可使切削力降低7.3％～25.4％,刀具磨损可减少55％,刀具寿命达到干切削的1.5～3.0倍,并且切削速度和切削温度越高,DESC的效果越显著.     

射流束切削时在边壁约束下的直径增大变形及加工表面质量研究

利用氯化钠晶粒射流切削生物骨材料时,射流束变形可能会导致骨材料切削断面产生预期之外的损伤,不利于生物组织的后期恢复。为探索射流束切削加工时在边壁约束下产生的变形,以及相应加工表面的质量特点,设计了磨料水射流切削可视化实验。使用高速摄影机拍摄磨料水射流加工过程,利用可视化手段观测射流束变形情况,并使用表面粗糙度Ra表征加工表面质量。研究发现,射流束在前端边壁与两侧边壁共同约束下存在沿切削进给方向的直径增大变形,该变形使加工表面粗糙度沿切深的减小幅度增大及出现频率增多。最后对表面粗糙度Ra沿切割深度的变化数据进行二次处理,提出了一种新的建立磨料水射流切削材料表面粗糙度预测模型的思路。     

稀薄条件下平板间润滑气膜内速度滑移现象分析

空气静压导轨润滑气膜工作在微米级时,内部气流受稀薄效应影响,沿流动方向压力和流速的变化规律与宏观计算所得差异较大。在气膜高度方向上,由于特征尺度减小,气体分子间作用效果加剧,传统忽略垂直方向压力梯度变化的假设不再成立,气膜内部不仅呈现较明显的分层趋势,并且速度滑移现象越发显著。通过LAMMPS(大规模原子分子并行模拟器)、LBM(离散格子玻尔兹曼方法)和Fluent等方法模拟气膜支撑区气体流态并计算其流速和压力,得出了相关结论:润滑气膜内沿气体流动方向分为压力驱动区和牛顿摩擦区,沿高度方向分为近壁层、稀薄层、连续流层,速度滑移主要发生在压力驱动区的近壁层和稀薄层。气膜分层及速度滑移现象存在于压力驱动区和牛顿摩擦区;压力驱动区的气膜分层及速度滑移随气体流速的增加而增强,牛顿摩擦区的气膜分层逐渐弱化,速度滑移现象逐渐退化为近壁面边界层。     

TC4钛合金HF-HNO3化学抛光的表面质量和元素机理分析

为了提升电火花线切割(Wire cut Electric Discharge Machining, WEDM)加工后的TC4钛合金表面质量,减少表面重熔层厚度,采用不同浓度配比(1∶4、1∶6和1∶8)的HF-HNO₃酸蚀溶液对钛合金试件进行化学抛光处理。实验结果表明,HF-HNO₃酸蚀溶液能使钛合金重熔层得到显著去除,表面微裂纹得到有效控制;当HF-HNO₃酸蚀溶液的浓度配比为1:6时,试件能获得最低的表面粗糙度和最大的表面粗糙度下降率,并且抛光前后钛合金表面元素含量发生了不同程度的变化,Ti、Al和V元素质量分数分别提高了21.5%、41.3%和13.2%,而O、C元素质量分数分别降低了82.5%和33.6%;HF-HNO₃酸蚀溶液可显著改善TC4钛合金试件电火花线切割加工后的表面缺陷。钛合金重熔层结构的主要成分与化学抛光后氧化膜的主要成分相似,但与氧化膜的结构不同,这对TC4钛合金试件表面质量提升具有重要意义。     

大倾角螺旋输送机质量流率主要影响因素试验研究

为研究大倾角螺旋输送机倾角、转速、螺距对物料质量流率的影响,设计了一种适用于不同倾角下的螺旋输送机实验台架,采用陶粒砂物料颗粒进行了不同倾角、转速、螺距下的全因子实验,通过对实验数据进行相关显著性分析得到了质量流率的回归方程,并从理论和数值模拟的角度对实验结果进行了验证。结果表明:(1)各因素对物料质量流率的影响由大到小依次为转速、倾角、螺距;(2)质量流率随倾角的增加而减小,且在越接近90°时质量流率减小率越大;(3)倾角小于50°时,质量流率随螺距增加而增加并逐渐趋于稳定;倾角大于50°时,质量流率随螺距变化并不显著;(4)质量流率随转速增加而增加,当转速达500r/min时逐渐趋于平稳。     

发动机螺栓拧紧与缸盖振动相关性研究

为实现发动机装配质量的稳定性与一致性,探究发动机装配生产中过程数据与冷试质量数据间的关系,以发动机冷试时缸盖的振动峰值作为切入点,通过灰色关联分析法确定各相关工位螺栓拧紧质量对缸盖高速振动峰值的影响程度,探索对缸盖振动影响显著的因子。通过神经网络与支持向量机模型,实现对生产数据的实时分析以达到发动机质量数据的预测,并将其用于实际生产中冷测试的辅助,指导生产工艺及标准改进,通过修正工艺参数最终达到提高发动机整体性能的目的。     

冲击形式产生的冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损试验研究

舰船等海洋运输装备在海水中行驶时,船体表面受到含沙海水的冲蚀磨损,舰船行驶速度变化引起的空蚀磨损,以及海水的腐蚀磨损,因此舰船表面材料的破坏形式是冲击式的冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损。为了研究联合磨损的影响因素,研制冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损试验台,并实验研究沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度以及冲蚀速度对45钢试件的联合磨损影响规律。实验结果表明:冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损程度强于冲蚀和空蚀交互磨损或单纯腐蚀磨损,在较低的沙粒浓度和较低的含盐浓度条件下,金属材料联合磨损质量损失与沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度和冲蚀速度均成正比关系。磨损面形貌分析表明:随着沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度、冲蚀速度的增加,试件表面的冲蚀沟和空蚀孔的磨痕深度和面积增大,而在人造海水中,试件表面不仅存在冲蚀沟和空蚀孔,还产生了腐蚀坑。     

基于CFD方法的超声空化发生特性数值分析

利用计算流体力学软件FLUENT对磁致伸缩超声振动仪中超声空化发生特性进行数值模拟.通过考察流场内的绝对压力、气含率以及流体速度的变化,分析了超声空化的发生特性,并分析了相关参数对模拟结果的影响.结果表明:试样振动时,试样中间区域为主要空化区域.边缘区域发生空化的概率很小,但该区域始终受到试样周边流体绕流的作用,会对试样的两个边缘产生"磨削"破坏.在次边缘区域,水蒸气泡在快速流动的过程中溃灭,因而会对试样表面造成辐射状"划痕".在影响参数中,密度和质量力的欠松弛因子的取值影响模拟结果的准确性;RNG k-ε模型对低压较敏感;非平衡壁面函数与增强壁面函数对贴近壁面处的流体压力变化更加敏感;在空化模型中,水的气化压力越高,流场内的高低压降幅越小,压力变化越稳定,而试样表面的气含率分布差异更大;不可压缩气体质量分数越大,试样表面压降幅度越小,试样表面的平均气含率越高.     

稀薄效应对径向气体轴承承载性能的影响

基于超薄气膜润滑理论,通过引入微尺度条件下气体稀薄效应流量因子,推导考虑稀薄效应的气体润滑轴承雷诺方程,并采用有限差分法对其进行离散求解,数值分析了不同偏心率、半径间隙以及转速对气膜压力分布、承载力的影响规律,并与未考虑稀薄效应的数值结果进行比较。结果表明:稀薄效应的存在并不会影响压力分布规律,其中气膜压力分布具有非线性,并沿着轴向呈抛物线状;最大压力及承载力随转速和偏心率的增大而增大,随着半径间隙的增大而减小;当考虑气体稀薄效应时,气膜各点压力水平及承载力相比于未考虑时有所下降;当半径间隙越小,偏心率越大时,气体稀薄效应越显著,最大压力及承载力的变化幅度也越明显。     

聚合物基压力敏感涂料近真空稳态特性研究及优化

压力敏感涂料(PSP)作为一种分子级的氧传感器,已广泛应用于飞行器气动力的高分辨率全场测量。为了将PSP应用于近真空环境飞行器气动特性的分析和研究,需要研究和制备在低压下压力灵敏度足够高的PSP,以实现近真空环境下的微小压力测量。采用具有高氧透过性的高分子聚合物PTMSP为基层、以PdTFPP和PtTFPP为不同发光分子的两种PSP,即PdTFPP/PTMSP和PtTFPP/PTMSP,在近真空环境下开展稳态校准特性研究。实验结果表明,PdTFPP/PTMSP的压力灵敏度显著高于PtTFPP/PTMSP,而温度敏感度和光稳定性与PtTFPP/PTMSP相当,更适合用于近真空环境下测量微小压力的变化。进一步对PdTFPP/PTMSP开展特性优化研究,发现PdTFPP/PTMSP的压力灵敏度随发光分子和聚合物浓度的增加而先上升后下降,并且在发光分子和聚合物浓度分别为1.2和8 mg/mL时达到最高值68.65%/kPa。使用甲苯作为溶剂的PdTFPP/PTMSP配方压力灵敏度明显高于二氯甲烷和丙酮为溶剂时的配方,且温度敏感性和光稳定性最佳。     

新型平流层飞艇定点热特性研究

提出一种新型的飞艇定点调节方案,并对该方案的定点调节模型进行静力学和热力学建模。在此基础上基于龙哥库塔法对所建立的模型进行计算,获得飞艇外膜、主氦气及副氦气温度变化曲线,并研究了日照时间、季节对上述结果的影响。研究结果表明:在定点过程中膜的温度、主氦气温度、副氦气温度随时间变化呈先增大,然后减小的趋势,其中膜的温度最低,主氦气温度和副氦气温度较为接近,三者温度都在13点左右达到最大值。同时,冬至日时,三者的温度都较夏至日时温度低,且三者的温差更大。不同纬度下膜的温度、主氦气温度、超压氦气温度变化趋势大体相同,随着纬度的增大,膜的温度、主氦气温度、超压氦气温度变化时长随纬度的增大而增大,但温度最大值随纬度的增大略微下降,这与不同纬度下太阳辐射强度的变化一致。同时,超压氦气最小质量随纬度的增大而增大,但增大幅度较小。进一步,纬度相对于季节来说对上述温度的影响较小。该研究结果对飞艇的定点飞行控制及热性能研究提供了技术参考。     

钢丝绳三维接触模型及丝间应力分布研究

建立了1×19IWS钢丝绳三维接触模型,该模型采用Splitting-pinball算法进行接触位置搜索,采用Augmented-Lagrangian算法进行接触载荷计算。对模型施加拉伸载荷,应用有限元进行了计算。分析计算结果,得出了钢丝沿轴线方向及在钢丝横截面内的应力分布规律;对照摩擦因数分别取0.10、0.11、0.12时的计算结果,得出摩擦因数对钢丝应力的影响规律,摩擦因数对钢丝切应力影响显著。分析了5个不同捻距倍数的钢丝绳计算结果,得出了捻距倍数对钢丝应力的影响规律,钢丝vonMises应力随捻距倍数增大而增大,但增大不明显,钢丝切应力随捻距倍数增大而减小,且在捻距倍数较小时变化幅度较大。进行了钢丝绳拉伸变形试验,试验结果与计算结果一致,说明所选用的模型是合理的。