A mathematical model of a tubular solid oxide fuel cell with specified combustion zone

A numerical model has been developed to simulate the effect of combustion zone geometry on the steady state and transient performance of a tubular solid oxide fuel cell (SOFC). The model consists of an electrochemical submodel and a thermal submodel. In the electrochemical model, a network circuit of a tubular SOFC was adopted to model the dynamics of Nernst potential, ohmic polarization, activation polarization, and concentration polarization. The thermal submodel simulated heat transfers by conduction, convention, and radiation between the cell and the air feed tube. The developed model was applied to simulate the performance of a tubular solid oxide fuel cell at various operating parameters, including distributions of circuits, temperature, and gas concentrations inside the fuel cell. The simulations predicted that increasing the length of the combustion zone would lead to an increase of the overall cell tube temperature and a shorter response time for transient performance. Enlarging the combustion zone, however, makes only a negligible contribution to electricity output properties, such as output voltage and power. These numerical results show that the developed model can reasonably simulate the performance properties of a tubular SOFC and is applicable to cell stack design.     

双辽市地下水化学特征及成因分析

为了研究双辽市地下水化学特征及成因,采集了双辽市82个地下水潜水样品,检测分析了地下水主要组分。运用描述性统计分析、Piper三线图、相关性分析、离子相关关系、Gibbs图等方法对双辽市地下水化学特征及成因进行了分析,揭示了地下水水化学特征的变化规律。结果表明:双辽市地下水pH平均值为7.60,呈弱碱性,TDS均值837.75 mg/L,其中有55个水样为淡水,占总数的67.07%,其余为微咸水,沿地下水流方向,TDS逐渐增大;地下水中主要的阴阳离子为HCO_3~-、Ca~(2+);地下水水化学类型以HCO_3-Ca型为主,其次为HCO_3-Ca·Mg型;沿地下水水流方向,东辽河流域地下水化学类型主要从HCO_3-Ca型向HCO_3·SO_4-Ca型演化,西辽河流域地下水化学类型主要从HCO_3-Ca型向HCO_3-Ca·Mg型和HCO_3-Ca·Na型演化;在地下水补给区,水文地球化学作用以风化溶滤作用为主,在地下水径流—排泄区水文地球化学作用以蒸发浓缩作用和阳离子交换作用为主。     

白山流域春季径流影响因素及作用机理识别

我国北方流域春汛来水水源组成多元,影响径流过程的因素众多,且各因素的作用过程复杂,给春汛来水预报带来了挑战。春汛是白山流域第二个集中来水期,准确的春汛预报是科学合理制定水库调度方案的前提和基础,既可以保证农业供水需求、航运用水需求,又能为后期防汛预留库容,实现水资源高效利用。依托白山水库1958—2016年春季长系列日入库流量过程资料,通过Eckhardt递归数字滤波法进行基流分割并绘制基流比过程,根据基流比过程演化趋势将春季径流的水源组成划分为融雪产流、冻土条件下融雪、降雨产流和冻土条件降雨产流等3个阶段。多年平均状况下,白山流域融雪产流开始日期为3月28日,冻土条件产流开始日期为4月28日,融雪产流结束日期为5月20日,冻土消融日期为6月15日;多年平均状况下,融雪产流历时为28 d,冻土条件下融雪、降雨产流历时为26 d,冻土条件下降雨产流历时为24 d。以白山流域内3个气象站1960—2016年日降雨、温度、辐射和风速数据为影响因素,以白山水库日入库径流量(径流深)为目标变量,在融雪产流期(3月28日—5月20日)内,采用全局灵敏度分析法识别出日总辐射和平均风速无时滞效应、最低温度具有1 d的时滞效应、平均温度和最高温度具有2 d的滞后效应,继而识别出基于时滞的日总辐射、平均风速、平均温度和降水为融雪产流的关键影响因素;采用遗传算法拟合融雪产流经验公式,1960—2010年校准期内模拟精度较好,在径流系数小于等于1时和大于1时,拟合优度分别为97.1%和77.5%,平均相对误差为7.5%和22.5%,效率系数分别为96.8%和71.2%;在2011—2016验证期内,在径流系数小于等于1时和大于1时,拟合优度分别为99.3%和99.8%,平均相对误差分别为7.4%和16.8%,效率系数分别为97.8%和94.6%。     

伊犁河谷西部平原多级次地下水循环模式

分析伊犁河谷西部平原区地质条件与水文地质条件,结合2017、2018年研究区内采集的220组地表水及地下水样品的水化学、D、~(18)O、~3 H及CFCs等指标测试结果,以伊犁河南北岸2个典型剖面为重点,分析了区域地下水环境同位素和水化学的空间分布特征。伊犁河谷西部平原区地下水主要接受山区降水补给,地形地貌和含水层岩性变化是控制区内地下水循环最主要的影响因素,区内地下水循环表现为多级次的循环演化特点,以伊犁河为界,伊犁河谷西部平原区南北两侧地下水水流系统可划分为局部、中间和区域等3个级次的地下水流系统。不同级次的地下水水流系统在循环范围和深度上存在一定差异。     

季节性冻土区融雪入渗对地下水的补给作用分析

为了分析季节性冻土区春季融雪入渗对地下水的补给作用,通过对小型野外试验场地气温、地下水位和土壤温度以及土壤湿度动态的系统监测,分析了冻结期和融冻期间地下水位动态的变化特征及其与相关环境要素的对应关系。在此基础上,分析了冻土层渗透性的影响因素,提出了季节性冻土区不同冻融阶段相应的地下水补给模式。研究结果表明:季节性冻土区大气降水入渗量应分非冻结期、冻结期以及融冻期三个时段进行计算,其中冻结期大气降水以降雪形式出现,对地下水无入渗补给作用;春季融冻期间,在冻结期内产生的积雪开始融化,可单独或与大气降雨一起入渗,并对地下水产生较为明显补给作用,但入渗补给系数相对较小,在本文的实例研究场地内,融冻期的融雪(降水)入渗补给系数仅为非冻结期大气降水入渗系数的1/2左右。     

基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析

为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表水地下水耦合模拟模型,并运用HydroGeosphere(HGS)软件求解。利用局部灵敏度分析方法甄选出耦合模拟模型中灵敏度较高的参数,作为随机变量。最后,运用Monte Carlo方法对耦合模拟模型进行不确定性分析。为了减少不确定性分析过程中的计算负荷,应用Kriging方法,建立耦合模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型中灵敏度较高的参数为渗透系数、孔隙度和曼宁粗糙系数,其中渗透系数的变化不仅对耦合模型中地下水水位产生影响,也对地表水流量产生影响;Kriging替代模型可以在保证一定精度的条件下大幅度减少计算负荷;风险评估结果表明,在当前的水资源开发利用条件状态下,研究区地下水生态环境恶化风险的概率为6%,地表水生态环境恶化风险概率为15%。     

大安市地下水时空动态变化分析及预测

为掌握大安市地下水的动态变化规律,更好地为社会经济服务,本文利用2000—2013年现有21口承压井水位埋深数据资料,采用ArcGIS空间分析及主成分分析法对研究区地下水动态变化规律进行分析,运用BP神经网络对地下水位进行预测。结果表明:大安市动态类型为入渗—蒸发型和入渗—开采型; 2000—2010年枯水期水位变幅较小,丰水期前五年的变幅小,后五年北部和南部部分地区的水位下降变幅较大,这表明近些年以来,大安市大规模地开采地下水,导致地下水位逐年下降且变幅较大,局部已形成较明显的降落漏斗。通过主成分分析法得到的地下水驱动力最大为农业灌溉开采,采用BP神经网络预测得出地下水水位仍然呈现一定的下降趋势,因此在农作物灌溉时期要发展地下水灌溉与地表水渠灌相结合的方式,提高水资源综合利用效率,严格控制地下水超采的行为,合理开发地下水资源。     

分布式VOD系统资源部署的研究

以省网为单位的广电网络运营商在VOD系统建设过程中,基本都采用分布式部署方式来建设VOD系统。在建设过程中由于成本及部署的合理性原因,网络运营商极其关注传输带宽的分配、存储服务器与推流服务器的部署及CDN缓存网络的建设。通过结合幂律分布与帕累托分布,对VOD系统建设过程中主要参数进行建模,明确了边缘存储大小与覆盖用户户数的数学关系。     

Optimization system for combined heat and electricity production in the wood-processing industry

In the Croatian economy, the wood-processing industry is among the country's strategic export branches. The energy costs have a partial impact on the final price of wood products. The goal of this work paper is to minimize energy costs in this sector, using a mathematical formula that computes the lowest heat capacity as the cogeneration system starts to be more payable than a non-cogeneration system. A thermo-economic analysis of both systems, cogeneration and non-cogeneration, is necessary to define the lowest heat capacity. These include the payback period of the capital invested in the cogeneration system and harmonization of heat production and disposable wood waste as fuel. The mathematical formula was applied to a Croatian wood-processing company. The impact of quantities on the payback period was examined. This work presents results related to a decision on which system, cogeneration or non-cogeneration, is optimal for this wood-processing company.     

Electrochemical synthesis of new substituted manganese oxides for lithium battery applications

New Co- and Al-substituted manganese dioxide materials have been prepared by electrochemical synthesis under hydrothermal conditions. The hollandite (α), pyrolusite (β) and γ structures can be stabilized using different experimental conditions. For each structure, the substitution leads to nanostructured compounds with various morphologies made of nanosized crystals and to much larger surface areas. Some substituted compounds display larger reversible Li insertion capacities than their non-substituted parents compounds.