不同比例生物柴油在工业锅炉中燃烧特性的数值模拟研究

为得到不同调和比例的生物柴油在炉膛内的燃烧过程、辐射换热能力、温度分布和燃烧后产物的浓度分布,并为研发新设备和优化已有的燃烧换热设备提供数据支撑,采用数值模拟的方法,针对生物柴油与石化柴油的混合燃料,在10%,30%,50%和100%4种不同调和比例下研究了其在工业锅炉中的燃烧特性。计算结果表明：不同调和比例的生物柴油在炉膛内燃烧过程有明显的差异,随着生物柴油比例的升高,炉膛内燃烧中心的最高温度分别为2 093,1 970,1 622和1 704 K,火焰的形状有增大的趋势,火焰中心在炉膛内的相对位置也有向炉膛尾部移动的趋势,且B50和B100生物柴油的燃烧区域有不稳定燃烧现象的出现;烟气温度是影响炉膛内表面辐射换热能力的主要参数;不同调和比例生物柴油燃烧后对应的最高NO_x浓度分别为：132,18.8,0.62和4.95 mg/m³,提高生物柴油的调和比例可以有效地降低炉膛的NO_x的排放。     

医用冷冻实验室离心机制冷系统设计及腔体内温度场研究

依目前医用冷冻实验室离心机的研究现状,通过采用CFD方法对离心腔内的速度场进行初步的理论计算,分析了蒸发器与离心机腔体内空气之间的传热性能;根据CFD的计算结果设计与之相匹配的制冷系统,并对制冷系统各主要部件进行设计与选型计算;最后,对所设计的医用冷冻实验室离心机制冷系统进行实验研究,分别测试不同运行工况下离心腔内速度场和离心腔内温度场,并对离心腔内速度场实验值与理论计算值进行对比。结果表明,腔体内速度场计算结果可靠,根据速度场的模拟计算结果来分析蒸发器的传热性能可行,制冷系统设计合理。     

低温等离子体电源的设计及有机物降解研究

设计了一种高效纳秒(ns)级低温等离子脉冲电源,该电源主要由高压直流发生装置和脉冲形成单元两部分构成。分析了电源主电路工作原理,并在给定电路和负载参数下对电源主电路进行仿真,得出实验波形。在负载为400Ω时,输出最大电压幅值是25kV,ns级上升沿,脉冲重复频率1.2 kHz左右。在不同电压峰值和脉冲频率的情况下,考察对100mg/L对氯苯酚废水的处理效果。结果表明,对氯苯酚的降解率随着电压峰值和脉冲频率的增大不断升高。     

典型全氟化合物污染现状及其处理技术研究进展

全氟化合物（Perfluorinated compounds,PFCs）是一类新型有机污染物,由于具有环境污染持久性、远距离运输性和生物毒性等,近年来受到广泛关注。为了更好地应对PFCs所带来的环境风险,总结了PFCs中应用最为广泛的全氟辛酸（Perfluorooctanoate,PFOA）和全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonate,PFOS）在水环境中的污染现状。同时较为全面地介绍了目前PFOA与PFOS的处理技术及其原理和优缺点。根据实验数据的分析,推荐使用离子交换树脂去除ng/L级别的PFOS。目前微生物法尚不成熟,尽管吸附法和氧化法去除率较高,在TiO₂/VUV（pH=4）的体系中PFOA的降解率和脱氟率分别达到了98.3%和52.4%,但仍存在脱氟率较低的问题。如何提高脱氟率也是未来的一个研究方向,制定检测、管控相关的法律政策和开发易降解的替代品是控制PFCs污染的关键。     

基于ABAQUS的三维边坡降雨入渗模块的开发及其应用

为了克服ABAQUS在进行降雨入渗模拟方面的局限性,采用Python语言对ABAQUS软件的降雨入渗边界进行二次开发,将降雨边界作为不定边界,采用迭代算法对降雨入渗边界进行处理,开发出基于ABAQUS软件的降雨入渗模块。该模块克服了ABAQUS软件中只能模拟降雨全部入渗,入渗率保持不变的单一情况,完善了ABAQUS软件的降雨入渗分析功能。通过与土柱入渗试验进行比较,证明开发出的降雨入渗模块是稳定可靠的。在此基础上,采用该模块研究了抗滑桩边坡的降雨入渗过程,结果表明:抗滑桩虽然可以有效的提高边坡的稳定性,但是,在降雨条件下,抗滑桩的存在减小了排水有效断面,使坡体后缘汇集而来的地下水得不到及时排泄,这又会对边坡稳定性产生不利影响。因此在多雨地区进行抗滑桩设计应充分考虑降雨所带来的不利影响,综合评价抗滑桩的加固效果。借助于ABAQUS的强大功能,该模块可以为以后进行更复杂的降雨相关问题的研究提供一个良好的研究平台。     

无接种污泥的厌氧消化系统启动策略研究

以国内最大的污泥厌氧消化系统--上海市白龙港污水处理厂厌氧消化系统的调试启动为依托,研究了两种无污泥接种启动方案的效果.当消化罐内的初始状态为原污泥,且在10 d后以不同投配率投加原污泥时,约需25 d便可实现系统的成功启动,但启动过程中存在酸化的风险,而采用变投配率方式投加污泥可以在一定程度上缓解VFA的积累.当消化罐内的初始状态为清水,且在之后以不同投配率投加原污泥时,用时超过40 d才可成功启动系统,且污泥浓度达到设计值所需的时间较长,不过其酸化风险较小.该研究成果可为白龙港污水处理厂的污泥厌氧消化系统及国内同类工程的启动提供借鉴.     

矿井救生舱内碱石灰去除二氧化碳性能实验

矿井救生舱是在矿井发生事故后为遇险人员提供临时保护措施和生命保障的密闭设备。在等待救援过程中,去除救生舱内的CO2是其空气净化的关键技术之一,而碱石灰具有毒性小、吸附稳定性高、使用方便和价格便宜等优点,适合作为救生舱空气净化的吸附剂。实验研究了救生舱在10 000×10-6和8 000×10-6的CO2浓度下,碱石灰在不同风速(0.5、1.0、1.5 m/s)对CO2的吸附性能,结果表明适当降低风速可提高碱石灰对CO2的吸附能力;CO2浓度由8 000×10-6提高到10 000×10-6,碱石灰的吸附效率下降2%~4%;并根据设计条件计算得在矿井救生舱(室)采用空调净化一体机的条件下,在106 h的额定防护时间内至少需要储备157.9 4 kg碱石灰。     

区域模型计算中庭热环境温度分布的研究

通过分析中庭室内热环境分布的特性,介绍了利用温度基准区域模型来计算中庭室内热环境的详细方法,并给出了在自然通风时自然通风量的计算。利用区域模型计算了上海某一中庭在不同划分高度时的主体和壁面温度分布,并与实测值相比较,以研究划分高度对计算结果准确性的影响。比较结果表明:在利用区域模型计算高大空间的温度分布时,设定区域高度宜小于1m,得到的结果较为准确;自然通风能够有效地改善室内温度分层,为建筑节能提供了一种思路。     

麦秸秆形状对上海粘土强度影响的试验研究

麦秸秆按形状不同分为圆管状、1/2圆管状及纯茎节状,通过直剪试验和无侧限抗压强度试验比较了不同形状麦秸秆加筋土抗剪强度和无侧限抗压强度的变化规律。试验结果表明:①圆管状与1/2圆管状麦秸秆均可提高上海粘土的强度,直剪试验的最佳加筋率在0.2%~0.3%之间,无侧限抗压强度的最佳加筋率在0.1%~0.2%之间;②1/2圆管状麦秸秆的加筋效果优于圆管状麦秸秆,麦秸秆茎节在一定程度上会降低土体的强度;③无茎节麦秸秆加筋上海粘土可以显著提高素粘土的黏聚力,但对于内摩擦角影响较小。文章还阐述了不同形状麦秸秆加筋土强度变化的作用机理,可为麦秸秆加筋土合理形状的选择提供借鉴。     

隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答

 采用球形孔和圆柱孔扩张(收缩)理论研究桩基与隧道的相互作用。首先,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用圆柱形孔收缩模型模拟隧道开挖过程,得到Pasternak地基上隧道开挖引起的邻近单桩弹塑性水平位移。其次,提出隧道开挖对邻近桩基承载能力弹塑性影响的计算方法。桩基总承载能力由桩端极限承载能力和桩身极限侧阻摩擦力两部分组成。其中,采用无限介质中球形孔扩张模型计算桩端小孔极限压力,并得到桩端极限承载能力;采用修正的?法计算临界状态下桩身等效平均剪应力分布,进而得到桩身极限侧阻摩擦力,该方法考虑隧道开挖对桩身剪应力的削减作用。在此基础上,计算隧道开挖过程对周围土体弹塑性应力的影响;分析隧道和桩基相对位置对桩基承载能力的影响;定义桩基总承载力降低到85%时桩基发生破坏,研究桩端与隧道中心相对间距与桩基破坏时隧道体积损失临界值的关系,并考察土体黏聚力、内摩擦角、密实度、土体模量以及桩径等参数的影响。结果表明,柱孔收缩弹塑性模型可以较好地模拟隧道开挖对邻近桩基弹塑性水平位移的影响;隧道开挖后在一定范围内形成一个塑性区,在该区域内土体有效应力影响因子Rp值小于1,表明对桩基承载能力有削减作用,当桩身全部处于塑性区以外时,其承载能力不受隧道开挖的影响;隧道和桩基相对位置对桩基承载能力有较大影响,当桩端与隧道中心的间距一定时,随着隧道埋深的增加,桩端极限承载力影响因子Rqb逐渐趋于1,说明增加隧道埋深对桩基承载力更加有利;桩基破坏时隧道体积损失临界值与桩端–隧道中心间距平方呈线性关系,桩基承载能力对土体模量比较敏感。