生物质炭的制备、改性以及在挥发性有机物吸附方面的应用

挥发性有机物（VOCs）是大气中重要的污染源之一,对环境和人类健康产生严重的危害。吸附法是工业中最常用的去除VOCs的方法,吸附剂是吸附技术的关键,生物质炭是一种由生物质基材料在高温下热解活化等工艺制得的炭材料,具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和化学活性表面,在环境污染控制领域具有广泛应用。基于最近的研究,本文系统地综述了常用于去除VOCs的生物质炭的制备和改性方法,以及生物质炭在吸附VOCs的应用研究。本文首要目标是评估生物质炭去除VOCs的能力,特别是经过各种改性和活化工艺后,评价生物质炭作为吸附剂去除VOCs的适用性;确定改性和活化后对VOCs吸附能力的影响;揭示生物质炭对VOCs可能存在的吸附机理。最后,文章也对生物质炭的再生提出了建议和展望。     

超高压水射流喷头水动力特性研究

基于对超高压水射流喷头的外部参数定量化分析,给出关于射流核心参数的优选方法,旨在提高水射流效率。首先,根据超高压水射流除锈喷嘴的工作特点,考虑到水的压缩性和空化效应,建立单束定冲角、多束旋转喷头的三维数值模型,通过改变靶距、入射角度、转速等外部特征参数,实施了超高压水射流除锈喷头水动力性能模拟研究。然后,重点分析单束定冲角喷嘴靶距、入射角度对靶面剪切应力、打击压强分布的影响,以及射流等速核长度与最佳射流靶距的关系。发现当靶距等于喷嘴射流等速核长度时,壁面剪切应力达到最佳水平。此外,通过分析高速旋转射流卷吸效应、靶面水垫作用对靶面所受剪切应力、打击压强分布的影响,得到最佳转速范围和对应线速度。初步阐明了射流冲击剥离的机理、单束定冲角以及多束旋转射流的特征参数对射流效果的影响,可为超高压除锈喷头的设计、装配提供参考。     

考虑非傅里叶微尺度效应涂层基体复合结构热冲击强度研究

针对在涂层热冲击研究中忽略非傅里叶传热微尺度效应的问题,本文引入一维平板涂层基体复合结构物理模型,建立涂层双曲线型传热、基体抛物线型传热的数学模型Ⅰ,并根据交界面处的传热行为建立合理边界条件.在此基础上,构建了涂层、基体的热弹性力学模型.采用隐式差分法对模型离散化处理,得到温度场的数值解,进而求得应力场,并给出了具体算例.同时,建立涂层和基体均为抛物线型传热的数学模型Ⅱ作为对比研究.结果表明：当初始条件和热扰动均相同,并考虑非傅里叶传热的微尺度效应时,在涂层内,模型Ⅰ热应力表现出变化的延迟性、分布的局域性以及波动性,任意位置热应力都不是从0开始变化,而模型Ⅱ不存在波动性,任意位置热应力从0开始变化.模型Ⅰ热应力产生后,率先达峰且峰值大于模型Ⅱ.在基体内,模型Ⅰ热应力大于模型Ⅱ,且变化梯度较大.在交界面处,模型Ⅰ产生“反射效应”,此处应力值以及应力骤降值均大于模型Ⅱ.对比表明,模型Ⅰ受到的热冲击更加复杂剧烈.该研究为极端热传导环境下确保涂层可靠性提供了有益参考.     

基于ESGA遗传算法的水射流自驱旋转喷头优化设计

超高压水射流自驱旋转型喷头是目前广泛应用于船壁除锈的一种装置,其布局方式直接影响船壁除锈的效率和质量,目前喷头布局多依赖工程经验,缺少准确的理论分析和优化技术支持。针对水射流自驱旋转型喷头的布局优化问题,在传统遗传算法（genetic algorithm,GA）的基础上,提出一种基于“锦标赛选择”的精英策略遗传算法（elitist strategy genetic algorithm,ESGA）,该算法通过采用种群进化过程中精英个体直接保留到下一代的进化策略,从而有效提高算法的全局收敛能力和算法的鲁棒性。结合旋转喷头扫掠冲击性能和轨迹特征,以喷头移动路径垂直打击面上的能量分布均匀度为衡量标准,建立超高压水射流自驱旋转型喷头的螺旋扫掠冲击离散化时间优化模型,并分别利用两种遗传算法对其进行优化改进。对一字形水射流自驱旋转型喷头的布局优化研究发现,经ESGA算法优化的旋转喷头,其扫掠冲击能量分布均匀度较原喷头布局提升了47.2%,其收敛精度也高于GA算法。经对ESGA算法优化后的喷头实验验证发现,ESGA优化方案较原设计方案除锈效率提高了42.0%。改进的ESGA优化算法可行性强,能够在收敛...     

周期排列抛物形系列沟槽引起的线性水波Bragg共振及共振相位上移北大核心CSCD

该文解析研究了有限个周期排列的抛物形沟槽激发的水波Bragg共振.首先,利用变量替换,先将系数为隐函数的修正缓坡方程(MMSE)转化为系数为显函数的显式方程.然后,构造了修正缓坡方程的Frobenius级数解,并给出了级数解的收敛条件.最后,利用质量守恒的耦合条件,建立了反射系数的解析公式.根据反射系数的解析公式,分析了沟槽个数、沟槽深度与宽度对Bragg共振峰值、共振相位和共振带宽的影响.当沟槽深度和宽度固定而沟槽个数增加时,共振峰值逐渐增大并趋向于1,而共振带宽则逐渐变窄并趋于固定值.当沟槽个数和宽度固定时,Bragg共振峰值随沟槽深度增加而增加.当沟槽个数和深度固定时,Bragg共振反射峰值随沟槽宽度增加而先增后减,预示了沟槽存在某个宽度使得共振峰值达到最大,为Bragg共振反射针对沟槽宽度的优化奠定了理论基础.特别地,前不久在有限个周期排列旋轮线形沟槽上刚刚观察到的Bragg共振反射峰值相位的上移现象,再次在该文考虑的抛物形沟槽上得到确认,表明针对有限周期排列的沟槽地形,Bragg共振反射峰值的相位上移是一个普遍现象.也因此说明,凡是正弦沙纹和周期人工沙坝所激发的Bragg共振反射,其主振相位将会下移,而凡是周期系列沟槽所激发的Bragg共振反射,无论沟槽形状如何,其主振相位都将上移.另外,我们从Bragg共振的原始定义出发,定量地解释了相位上移发生的数学机理.     

金属有机骨架材料在气体分离膜中的应用

金属有机骨架(Metal organic frameworks,MOF)是一种新型材料,有着比表面积高、孔径可调等优点,以此为基础制备MOF膜克服了 MOF材料界面相容性和热稳定性差的缺点,在气体分离领域具有良好的应用前景.本文介绍了 MOF膜的功能层应用、物理共混、界面聚合以及接枝改性;简述了每种方法对不同气体分离性...