CH4/CO2混合气体爆燃特性研究进展

掌握甲烷与二氧化碳混合气体的爆燃特性对高含二氧化碳天然气的勘探、开发和利用具有安全保 障作用,对涉及甲烷和二氧化碳的其他工业过程如煤炭气化、惰化、抑爆、泄爆等应急处置和安防设计具有指 导价值。为推动相关学科的进步,分类回顾了甲烷与二氧化碳混合气体爆燃特性的实验和理论研究进展,涉 及爆燃范围、爆燃压强、惰化等爆燃特性的实验研究以及爆燃范围领域的理论研究,系统分析和评价了各个研 究领域取得的成果、存在的问题,并从提高实验数据的完整性、可比性和适用面,理论预测方法可靠性的评价 方法与指标,理论预测方法的适用面从常温常压条件向更复杂的情形扩展3个方面展望了未来的研究重点。     

抗酸化微生物复合菌系对餐厨垃圾堆肥腐殖质组分光谱学性质的影响

抗酸化微生物复合菌系（AAMC）通过多种耐酸、嗜酸微生物的协同作用，在克服由于酸化抑制导致的餐厨垃圾堆肥发酵崩溃问题方面效果显著，接种AAMC可明显加速有机物质降解。然而生物堆肥存在有机物彻底降解和碳重新固定（形成稳定的腐殖质类物质）两种途径，有机质降解与腐殖质形成具有互动关系，为腐殖质形成提供原材料。为探究接种AAMC对餐厨垃圾堆肥腐殖质品质的影响，采用树脂柱法进行腐殖质分组，分别研究接种AAMC对富里酸、亲水性组分和胡敏酸3个组分分子结构复杂度和稳定性的影响。设接种组（AAMC）、加碱组（MgO和K₂HPO₄）和自然堆肥组3个处理，采用三维荧光技术（EEM）结合两种定量表征方法区域体积积分（FRI）和平行因子分析（PARAFAC），实现对富里酸、亲水性组分和胡敏酸3个组分光谱学性质定量表征的准确性和完整性。FRI结果显示，堆肥结束后3个腐殖质组分中表征简单分子结构组分例如羧基或蛋白源结构区域的P_{i, n}值均降低，接种组降低幅度显著大于对照组，降低幅度大小排序为：接种组＞加碱组＞对照组。表征高芳香度和缩聚程度的胡敏酸类物质区域的P_{i, n}值均上升，且接种组上升幅度显著高于其他两处理，上升幅度排序也为：接种组＞加碱组＞对照组。PARAFAC结果显示，富里酸和胡敏酸组分又可分成短波长胡敏酸、长波长胡敏酸和色氨酸或类蛋白类物质3个组分，亲水性组分又可分为短波长胡敏酸、色氨酸和酪氨酸3个组分。堆肥结束后，表征短波胡敏酸和长波胡敏酸组分的F_max升高，而表征色氨酸等类蛋白类物质组分的F_max降低，升高或降低的幅度接种组最高，显著高于加碱组和对照组。综上结果说明接种AAMC可明显促进腐殖质组分子结构复杂化、稳定化，提高腐殖质组分高芳香度和缩聚程度，改善餐厨垃圾堆肥腐殖质品质，利于施用堆肥土壤保水保肥。这可能与AAMC具有高的小分子有机酸降解、转化能力，可规避酸累积对堆肥微生物活性的抑制导致的堆肥腐殖化效率低的问题密切相关。添加化学缓冲剂也能一定程度促进腐殖质组分稳定化、结构复杂化和提高堆肥腐殖化程度。这可能与堆料pH的改善，使得小分子有机酸可被持续降解和转化，有利于堆肥腐殖化进程有关。     

基于紫外可调谐激光吸收光谱技术的甲烷/空气平面预混火焰温度测量研究

火焰温度是燃烧领域最重要的宏观物理量之一,使用紫外可调谐激光吸收光谱技术,以火焰中的OH自由基作为测量对象对甲烷/空气平面预混火焰进行了温度测量。首先使用平面激光诱导荧光(PLIF)技术对甲烷/空气平面预混火焰不同燃烧工况条件下火焰中的OH基分布进行了测量,选取火焰中OH基分布均匀工况进行了紫外吸收光谱温度测量。通过LIFBASE仿真计算,综合考虑温度测量灵敏度、测量信噪比等因素,选择OH基A-X(0,0)吸收带中的P_1(2)和Q_1(8)两支谱线作为被测跃迁。测量时使用Nd∶YAG激光器泵浦染料激光器,经倍频后输出308~311nm紫外可调谐激光。通过染料激光器以0.4pm为步长进行激光波长调谐,分别扫描获得两条吸收谱线的吸收峰线型。对实验数据进行voigt拟合后,通过计算两条谱线的积分吸收值之比,获得了平面预混火焰中的温度信息。分别测量了燃烧器表面不同水平位置与燃烧器中心不同高度处的火焰温度。测量结果与文献报道的采用同样结构燃烧器,通过其他光谱技术获得的测量结果进行了横向对比。在OH基浓度较高的火焰锋面区域测温结果吻合度较高,验证了该技术测量结果的可信度。由于其测量对象与双线OH-PLIF测温的一致性,该技术未来可作为局部温度测量方法,进一步应用于对双线PLIF等二维火焰温度空间分布测量结果的标定当中。     

国内全髋关节置换磨损测试及数值模拟研究进展

髋关节假体磨损及磨损颗粒所导致的无菌性松动是髋关节置换失败的重要原因. 本文作者对国内髋关节磨损研究时采用的运动学与力学曲线以及针对国人测绘的相应曲线进行了差异性分析,并对国内发表的全髋关节磨损体外模拟机测试试验及结果,数值模拟模型及结果进行了总结、对比和分析. 结果显示:1) 国人测绘的运动学与力学曲线不能直接用于全髋关节磨损评估的加载条件,国内关节力的测量方法仍有待进一步改进;2) 国内体外磨损测试的研究结论与国外发表的结论相似,但不同机构间的测试结果存在一定差异;3) 国内髋关节磨损仿真研究还处于起步阶段,仿真计算得到的磨损率普遍低于体外测试结果. 因此,建立基于国人行为力学的磨损评估标准、对磨损模型进行合理优化并采用有限元和骨肌多体动力学相耦合的分析方法对髋关节假体临床前磨损性能进行评估是未来的研究方向.      

Ni-Mo基高温自润滑复合材料摩擦学性能的研究

用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)技术制备了Ni-Mo-Pb O高温自润滑复合材料,分析NiMo-Pb O复合材料的微观组织结构,研究了Ni-Mo-Pb O复合材料从室温至700℃的摩擦学性能.在烧结过程中,Pb O和Mo之间发生了氧化还原反应,SPS烧结制备的Ni-Mo-Pb O复合材料主要由Ni的固溶体、Pb和钼的氧化物组成.复合材料的摩擦和磨损性能与温度有关.Ni-Mo-Pb O复合材料的摩擦系数随着温度的增加先减小后增加.磨损率随着温度的增加先减小后稍有增加.少量的Pb O加入到镍基合金中显著改善了镍基复合材料的高温摩擦磨损性能.尤其在约500℃时,复合材料显现出非常低的摩擦系数(0.09)和磨损率[约2.8×10_(–6) mm_3/(N·m)],这归因于主要由Pb O、少量的Ni O及钼酸盐组成的致密的润滑膜的形成.     

人工髋、膝关节磨损测试标准及模拟试验机研究进展

髋膝关节植入物假体在体内发生摩擦磨损进而造成骨溶解、无菌松动是导致其失效的重要原因之一. 人工髋膝关节磨损试验是对假体材料、设计和加工进行评价的重要形式. 天然髋膝关节承受的运动和载荷十分复杂，研究天然关节在各种行为下的受力和运动范围，并利用专门的髋膝关节模拟器来进行试验和评价，有助于人工关节的设计和耐磨关节材料的发展. 本文中整理了天然髋膝关节的运动范围及载荷，对比了人工髋膝关节假体磨损的国内外标准，总结了主流髋膝关节模拟试验机的结构及主要技术参数，为我国关节行业的研究者提供参考.      

基于特征波段的高光谱技术检测水体中毒死蜱浓度的实验研究

为了探究反射光谱检测水体中毒死蜱农药的可行性，使用由ASD公司的FieldSpecPro地物波谱仪构成的高光谱采集系统在室内、室外环境获取两种不同浓度区间的毒死蜱样品的光谱数据。基于偏最小二乘(PLS)和主成分分析(PCA)算法分别对毒死蜱样品光谱数据建立全波段定量模型，结果两种模型的预测能力均较高。通过相关性分析(CA)计算相关系数来选择毒死蜱样品光谱的特征波长，其中浓度区间为5~75 mg·L-1的室内、室外实验光谱的特征波长为388，1 080，1 276 nm和356，1 322，1 693 nm，浓度区间为0.1~100 mg·L-1的室内外实验样品光谱的特征波长为367，1 070，1 276，1 708 nm和383，1 081，1 250，1 663 nm。结合PLS算法建立样品特征波长光谱数据的定量模型，结果与全波段模型相比，浓度区间为5~75 mg·L-1的室内外实验光谱PLS特征波长模型的校正集决定系数R2_C分别提高至0.987 5和0.999 2，预测集决定系数R2_P分别提高至0.989 4和0.994 4，校正集均方根误差RMSEC分别降低为2.841和0.714，预测集均方根误差RMSEP分别降低为1.715和1.244；浓度区间为0.1~100 mg·L-1的室内外实验光谱特征波长PLS模型的校正集决定系数R2_C分别提高至0.998 3和0.998 8，预测集决定系数R2_P分别提高至0.998 4和0.999 0，校正集均方根误差RMSEC分别降低为1.383和1.186，预测集均方根误差RMSEP分别降低为1.510和1.229，验证集标准差与预测均方根误差的比值(RPD)有所增加，尤其是针对浓度区间为0.1~100 mg·L-1的实验，RPD值显著增加至21.7，说明基于特征波长建立的毒死蜱样品定量模型具有较高精度的预测能力，但是通过不同浓度区间范围的对比实验发现，ASD地物光谱仪对低浓度的毒死蜱溶液预测的相对误差偏大，存在客观上的检测下限。为了保证不同试验条件下的毒死蜱农药的特征波长都得到分析，增强模型使用的普适性与鲁棒性，根据特征波长选择出4个波段，即351~393，1 065~1 086，1 245~1 281和1 658~1 713 nm作为特征波段。特征波段模型的波长变量个数共38个，相比于全波段模型的432个波长变量，模型变量精简了91.2%，其中浓度区间为5~75 mg·L-1的室内外实验光谱PLS特征波段模型的R2_C分别为0.993 7和0.987 8，R2_P分别为0.979 8和0.998 2，RMSEC分别为1.690和2.516，RMSEP分别为1.987和0.659；浓度区间为0.1~100 mg·L-1的室内外实验光谱特征波段PLS模型的R2_C分别为0.9882和0.9807，R2_P分别为0.9391和0.9936，RMSEC分别为3.345和3.942，RMSEP分别为8.996和2.663，且四种实验情况下的模型RPD值均大于2.5，满足定量分析条件。因此采用高光谱采集系统对室内和室外环境中毒死蜱农药的快速检测具有一定的可行性，此研究结果对有机磷农药等面源污染物快速检测有实际的应用价值，可为农田水体有机磷农药快速检测仪器的开发提供理论基础。     

气相井喷的泄漏源模型及其仿真

 钻井过程的井喷是气田开发中最严重的事故之一,研究气相井喷的泄漏和扩散进而为现场应急提供科学依据,必须首先明确钻井过程中井喷的泄漏源模型。采用流体力学特别是气体动力学理论与计算流体力学技术相结合的方法,分析和模拟了气相井喷的泄漏源模型。通过基于理论分析的数值仿真,得到了气相井喷的温度、静压和马赫数分布等气体动力学参数,仿真结果与理论分析以及相关实验的结论具有很好的一致性。研究表明,钻井过程中气相井喷的泄漏源可以用塞流模型表征,气相井喷可视为欠膨胀射流。     

资源一号02D高光谱数据红树林地上生物量反演

红树林生态系统是地球上生产力最高的生态系统之一，它也是海岸带“蓝碳”生态系统的重要组成部分。地上生物量作为红树林蓝碳的重要组成部分，如何准确快速地获取红树林地上生物量已成为红树林生态系统研究的热门问题。分析北部湾茅尾海红树林地上生物量(AGB)空间分布格局及其量级，可为该区域红树林生态环境保护及“南红北柳”生态修复提供科学依据。资源一号数据作为我国自主研发的民用国产高光谱卫星，其高光谱数据为红树林地上生物量的研究提供了新的机遇。机器学习算法因其高性能、高效率的优势被越来越多的应用于红树林相关研究，目前已经成为获取红树林参数信息的重要手段。高光谱数据在红树林地上生物量的反演精度如何?国产高光谱卫星数据和机器学习算法在红树林地上生物量的估算中能否应用?这些问题仍需进一步验证。基于国产资源一号02D高光谱数据，采用极端梯度提升(XGBoost)、随机森林回归(RFR)以及K近邻回归(KNNR)三种不同的机器学习算法对茅尾海的红树林地上生物量进行估算，在此基础上对比了不同的机器学习算法的性能。结果显示：(1)无瓣海桑红树林地上生物量的平均值最高(90.93 Mg·ha^-1...     

人工髋关节假体生物力学与生物摩擦学性能评价方法研究进展

人工髋关节假体性能评价关系到其在体内的服役情况，髋关节假体在体内承受的负荷、运动以及体液环境等非常复杂，在体外构建复杂环境用以研究在体内环境下关节假体的服役行为，有助于减少人工关节假体失效和提高患者满意度.本文中通过文献调研的方式，详细阐述了关于髋关节假体的相关评价标准和学者们的评价研究方法，指出了现有评价方法存在的局限性，并提出改善思路.对于关节假体所使用材料的评价，国内外相关机构制定了一系列标准程序，用以评估其力学和摩擦学特征，但对于多孔材料的性能评价仍需进一步研究.对于关节部件的性能评价已形成相关测试标准，但存在评价过于简化等问题，有部分评价方法还处于实验室研究阶段.对于关节假体生物力学性能和运动功能评价，均处于试验室研究阶段.其中，部分性能/功能评价研究较多，但研究中所采用的运动和加载条件与体内真实环境存在差异的问题仍需要进一步解决.建立系统性和层次性的髋关节假体评价体系，施加可近似等效在体服役的环境，平衡各影响因素之间的相互作用对骨科植入物的临床前评估发展具有重要的意义.