功能性生物炭的制备及其去除水中污染物的应用研究

目前,生物炭在土壤改良、吸附降解污染物、减少温室气体排放等方面广泛应用.对生物炭进行合理改性,可以改善其理化性质和提高环境功效,从而促进其工程应用.通过改性,生物炭的比表面积、表面含氧官能团等增加,从而促进其对污染物的吸附和降解.本文对不同改性方法导致的生物炭性质变化及其对水中污染物的去除研究展开综述,并总结了功能性生物炭的改性机理、再生问题等.此外,对功能性生物炭未来的研究重点和尚未解决的关键科学问题提出了展望,对功能性生物炭的深入研究将为其安全使用及工程应用提供理论支撑.     

辣椒微波热风耦合干燥模型及品质研究

为研究辣椒微波热风耦合干燥特性及品质变化规律,探讨微波功率、热风温度和热风风速对辣椒干燥特性和品质的影响,并构建干燥动力学模型。结果表明,不同干燥条件下,辣椒水分比均呈指数下降趋势;干燥过程由增速干燥阶段和降速干燥阶段组成,主要表现为降速干燥;水分有效扩散系数为3.160 25×10^-9～9.875 79×10^-9 m²/s;通过比较决定系数、卡方、残差平方和,并对试验值与模型预测值的拟合,确定Modified page模型能够更好地预测辣椒干燥过程中水分比的变化规律;微波功率、热风温度和热风风速对色泽和辣椒红素含量均有显著影响;单一温度试验下,热风温度升高对二氢辣椒碱(1.39～1.57 mg/g)、辣椒碱(3.93～5.79 mg/g)和辣椒碱类化合物(7.03～8.81 mg/g)均有显著影响。研究为辣椒的工业化干燥加工提供理论依据。     

循环气相酯化-酯交换——水蒸汽蒸馏法制备生物柴油的研究

循环气相酯化-酯交换-水蒸汽蒸馏技术是以动、植物油为原料制备生物柴油的新工艺.该工艺将连续带水、甲醇精馏和气化有机地结合在一起,达到快速降酸的效果,提高酯化反应的效率;水蒸汽蒸馏技术实现生物柴油与未反应原料的有效分离,不需要二次酯交换反应就获得了高纯度的生物柴油.与传统技术相比,整个工艺合理,具有环境友好性,设备通用、易操作,适用于高酸值的动、植物油和中性油脂制备生物柴油.制备过程的可连续性为产业化生产自动化控制奠定了较好的基础.     

微/纳尺度接触力学行为有限元数值分析研究

微/纳尺度接触问题已成为制约微机电系统发展的关键性问题。针对这一问题,以纳米压痕技术为基础,首先分别应用赫兹理论和弹塑性理论分析了不同阶段的接触过程,然后运用有限元分析软件Ansys建立了有限元分析模型,进行了不同载荷下的接触分析,获得了相应的应力和应变分布规律等。然后利用纳米压痕技术进行了实验对比分析。证明了两种研究方式的力学规律一致。从而证明了有限元方法在微/纳尺度接触力学研究方面的可行性。     

基于TRMM 3B43 V7数据的云南降水与干旱监测及精度评价

选取云南省12个分布均匀的气象站点对TRMM 3B43 Version7降水数据进行相关性分析,利用降水Z指数进行干旱监测精度评价,分析云南省15年逐年及特大旱灾实例逐月的干旱时空特征。结果表明:TRMM数据的精度较高,多数站点的相关系数R2均在0.9以上,大部分TRMM数据比实测偏小;就全省而言年降水量有递减趋势,雨季主要集中在5-10月份占全年降水量的85.47%,降水量由东北向西南逐渐增加;单站及全省范围的TRMM-Z指数均与实测旱情趋势一致,其中11个站点的Z指数相关系数R2均在0.7⁰.85左右,全省年尺度TRMM-Z指数精度比单站略高;TRMM-Z指数监测的15年旱情及旱灾实例时空特征与实情相符,旱灾程度略低于实际情况,该监测方法在本区域适用性强。     

土壤水热耦合通用模拟软件简介

介绍了几种目前流行的土壤水热运移模拟软件的版本、主要特点、功能、输入数据、输出信息、应用条件、优缺点及注意事项,指出人们可以根据所获得的资料,结合所研究的问题在这些软件中进行选择.土壤水热参数是求解水热耦合模型的关键所在,在很大程度上决定了模型模拟结果的精度.     

基于Xtion传感器的玉米果穗三维形态指标测量系统

为了快速无损测量玉米果穗三维形态指标,设计了一种基于Xtion传感器的玉米果穗三维形态指标测量系统。采用Xtion配合电动转台采集多视角玉米果穗点云数据,利用ICP配准方法对完整果穗点云数据进行配准拼接,采取泊松重建方法对配准后的点云数据进行三维重建,最后利用散度原理进行果穗体积的计算。结果表明：测得的体积值与其真实值之间的误差在9%之内。该方法为自动化玉米果穗三维形态指标测量提供了切实可行的新途径。     

前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面消能特性的影响

将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置,能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型,模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性的影响,前置掺气坎角度依次取8°,10°和11.3°。其中模型采用VOF方法对自由水面进行处理,利用几何重建方式对水气面附近进行插值,采用PISO算法和非定常流算法进行计算。模拟计算结果表明,在不同前置掺气坎角度下,阶梯面平均掺气浓度沿程变化趋势为总体减小并在后几级台阶处保持不变;在靠近掺气空腔后的台阶处,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先减后增,而沿阶梯面垂直近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为先增后减,且同一断面的掺气浓度随前置掺气坎角度的增加而逐渐增加;在靠近反弧段的阶梯上,沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐增大,而沿阶梯面垂直近壁面凸角到凹角方向,掺气浓度的变化趋势为逐渐减小,随着前置掺气坎角度的增加,同一断面掺气浓度随着增大,且泄水建筑物消能率随之增大。     

不同掺气设施对一体化消能工负压及消能率的影响研究

为了研究阶梯溢流面前几级阶梯与前置掺气坎的不同布置,对宽尾墩+阶梯溢流面+消力池一体化消能工负压及消能率的影响,该文运用水汽两相VOF方法的三维RNGκ-ε模型,对无掺气坎的均匀阶梯、有掺气坎的均匀阶梯(原型方案)、无掺气坎的首级大台阶及有掺气坎的首级大台阶四种方案进行数值模拟,并采用原型方案的水工模型试验验证了模型计算结果的准确性。结果表明:无前置掺气坎的方案一及方案三的WES曲面及阶梯溢流面存在较大负压,无前置掺气坎条件下首级大台阶的设置能减小阶梯溢流面最大负压,但增大了WES曲面最大负压。其中方案一及方案三的WES曲面最大负压分别为-4.32 KPa和-5.03 KPa,阶梯溢流面最大负压分别为-11.1 KPa和-9.19 KPa。有前置掺气坎的方案二及方案四的WES曲面及阶梯溢流面下游不存在负压,最大负压出现在首级阶梯,分别为-9.52 KPa和-0.842 KPa。前置掺气坎与首级大台阶结合的方案四可有效提高消能率,显著减小溢流坝面负压分布范围及负压值。四种方案中,方案四消能率最大,为62.23%,比无前置掺气坎条件下均匀阶梯的方案一消能率58.52%,增大了6.34%。     

过渡阶梯大小对一体化消能工消能特性的影响研究北大核心

由"宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池"组成的一体化消能工在现代高水头大单宽泄流量的水利水电工程建设中得到广泛的应用。基于阿海水电站,研究了WES曲面与阶梯溢流坝连接处的连接形式对该消能工水力特性的影响。采用水气两相流VOF计算方法辅以三维RNG k-ε湍流数值模型,对分别由12个0.5 m×0.375 m(高×宽)台阶、6个1 m×0.75 m(高×宽)台阶、3个2 m×1.5 m(高×宽)台阶以及2个3 m×2.25 m(高×宽)台阶组成的过渡阶梯进行三维数值模拟。研究结果表明:随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,溢流坝面最大湍流动能k逐渐减小,最大湍流耗散率ε逐渐增大,消能率也将逐渐增大;k及ε在消力池内分布规律基本一致,主要分布在消力池前端的底部和中部。由2个3 m×2.25 m(高×宽)台阶组成的过渡阶梯消能效果最好。