原子吸收光谱法研究自然沙粒对pb2+的吸附性能

通过扫描电镜(SEM)、静态氮吸附(NSA)和红外光谱(FTIR)法对塔卡拉玛干沙漠自然沙粒(简称沙粒)的粒状及其表面结构、比表面积和功能基团进行了分析,以FAAS作为检测手段,动态法研究了沙粒对pb2+的吸附性及其影响因素并优化了吸附条件;将沙粒作为填料制备了5.0 cm×5 mm i.d.预富集分离微柱,将其与FA...     

利用反射太赫兹时域强度分布定量检测沙粒中的微量原油

原油污染是海洋生物和环境安全的主要威胁之一,检测近海沙粒中的微量原油对于环境保护和原油勘探有着重要意义.本文采用反射式太赫兹时域波形对近海沙粒中的原油进行定量检测,详细地分析了延迟时间与沙粒中的原油浓度的关系.结果表明,原油浓度与延迟时间呈线性递减关系,反射式太赫兹时域波形是一种具有潜力的污染定量检测方法.     

不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究

通过高速摄影系统对电火花气泡与不同沙粒底面间的相互作用进行了实验研究,并改变气泡与沙粒底面之间的距离.实验结果表明:气泡在与沙粒底面的相互作用中会产生两种明显不同的现象,即形成与近刚性壁面类似的气泡射流以及“蘑菇状”气泡,“蘑菇状”气泡撕裂形成两个气泡,随后产生两个反方向的沿轴线方向的射流.沙粒底面边界具有刚性与弹性两种特征.另外,随着气泡与沙粒底面之间的距离d的增大,气泡脉动周期先增大然后减小,存在气泡脉动周期峰值.对于不同的沙粒底面边界,出现气泡脉动周期峰值的距离d随着沙底粒径的增大而越小.     

风沙运动的电场-流场耦合模型及气固两相流数值模拟

沙尘暴和尘卷风等风沙运动的静电场是空气流场中沙粒间的碰撞摩擦带电及沙粒粒径的分层效应引起的, 本文耦合沙粒摩擦荷电模型和风沙运动气固两相流模型, 提出了离散单元法与计算流体动力学结合的数值方法. 数值模拟计算表明电荷呈中性的沙粒临界直径为300 μm; 在充分发展的水平风沙流中, 细小的沙粒带负电, 较大直径的沙粒带正电, 所模拟的沙粒带电的荷质比及水平风洞试验段的电场强度与实验测量值一致, 验证了风沙运动的电场-流场耦合模型及数值计算方法的合理性. 本文基于沙粒摩擦荷电机理的风沙运动气固两相流模型提供了理解风沙运动静电场产生的一种物理机理.     

微波在带电沙粒中的衰减效应

 根据沙粒的等效介电常数模型和Rayleigh近似下带电球形粒子的前向散射振幅函数,给出了对数分布模型下的带电沙尘粒子引起微波的衰减计算模型,并进行了分析和仿真计算。结果表明:带电沙粒比不带电沙粒对微波信号衰减的影响明显增大,带电沙粒所带表面电荷越集中,对微波的衰减影响越大;微波衰减随能见度的增大而减小;对于相同含水量,频率小于35 GHz时,沙尘对电磁波衰减的影响较小,频率大于35 GHz时,沙尘对电磁波的衰减影响增大。     

风沙运动问题的SPH-FVM耦合方法数值模拟研究

针对离散颗粒模型和欧拉-欧拉双流体模型在求解气粒两相流动问题中存在的不足,提出了一种新方法——SPH-FVM耦合方法,并应用于风沙运动过程的数值模拟计算.新方法基于拟流体模型,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)对离散颗粒相进行求解,追踪单颗粒运动轨迹,采用有限体积法(FVM)求解连续气体相,捕捉流场特性,两相间通过曳力、压力梯度、体积分数等参量进行耦合,建立了两种不同坐标系下方法间的耦合框架.对SPH粒子所承载的物质属性进行了重定义,改造成了适用于离散颗粒相求解的光滑离散颗粒流体动力学模型(SDPH),阐述了SPH粒子与离散相中颗粒之间的关系,推导得到了拟流体SPH离散方程组.模拟了风沙运动中沙粒跃移过程和自由来流风速作用下沙粒的运动过程以及沙丘在风力作用下缓慢向前蠕移的过程,分析了颗粒的运动轨迹,流场中沙粒水平速度分布规律以及气体速度场在沙粒反作用下的变化情况等,与实验结果相符合,结果表明该方法不仅精度较高,而且计算量较小,适于求解风沙运动问题乃至其他气粒两相流动问题.     

低风速条件下沙粒起动的PIV研究

本文在对风沙流进行气固两相流分析的基础上实现了低风速条件下的沙粒起动过程,借助PⅣ测量系统对其进行了观测并对影响因素进行了分析,获得了沙粒的浓度和速度分布。实验结果表明沙粒浓度沿距离沙面的高度呈负指数分布特征。流体起动和冲击起动下的输沙率随摩阻速度和雷诺数的增加而单调增加,而起动效能比随之减小并趋向于常数0.207。测量得到的输沙率修正了低速范围内的Bagnold公式和河村龙马公式。     

野外沙粒运动的高速频闪摄影研究

研究自然界中沙粒运动的微观状态,是防沙害工程中的一项基本课题。本文介绍了用高速频闪摄影在野外风沙流条件下,对沙粒运动的动态特性进行的摄影研究。 文中介绍了我们为适应野外条件而设计的专用实验装置及其实验方祛。从工程研究的角度出发,用统计方法对挑选出的172颗轨迹较为清晰完整的沙粒进行了分析,并将统计结果同室内风洞条件下的实验数据,以及常规的野外宏观测量结果作了比较。结果表明,这三项测量得到的有关沙粒运动的统计规律是一致的。     

非均匀带电沙粒的电磁散射特性研究

基于瑞利近似推导了平面波入射下非均匀带电球形粒子的散射场及其散射截面,并通过数值仿真讨论了电荷非均匀分布对沙粒微分散射截面、散射效率的影响。数值结果表明:当沙粒表面电荷非均匀分布时,其微分散射截面呈明显空间分布,而电荷均匀分布时近似为各向同性散射;另外给定面电荷密度且电荷非均匀分布时带电沙粒散射效率远小于电荷均匀分布时的对应值,但在某些电荷分布角时恰好相反,随着沙粒带电量的增加其散射效率显著增加。由此说明在利用微波进行沙尘暴遥感或监测中需要同时考虑沙粒表面电荷分布规律及其携带电荷量的影响。     

野外沙粒运动高速频闪光摄影初探

研究自然界中沙粒运动的微观状态,是防沙害工程中的一项基础课题。本文报告了把高速频闪光摄影应用到野外风沙流条件下,首次进行的野外沙粒运动动态摄影实验。 文中介绍了我们为适应野外条件而设计的专用实验装置及其实验方法。从工程研究的角度出发,用统计方法,对挑选出的172颗轨迹较为清晰完整的沙粒进行分析;并将     

水的表面张力的演示

1.仪器装置取直径为0.5毫米的铜丝做成一个直径为8厘米的圆环,环的直径两端接两根铜丝,铜丝的另一端拧在一起插入软木塞里。再取一只底部尖一点的试管,并且准备一些沙粒和一只盛水缸。 2.操作首先在试管里放些沙粒,用带有     

聚丙烯腈／天然沙粒复合材料的制备及FAAS分析其对Pb（Ⅱ）吸附性

以γ-氯丙基三氯硅烷为架桥剂修饰天然沙粒表面使沙粒表面引入架桥基团，然后其为支撑体，以丙烯腈为功能单体、偶氮二异丁腈为引发剂、二乙烯苯即为骨架单体又为交联剂，制备了聚丙烯腈接枝于天然沙粒表面的聚丙烯腈／天然沙粒复合材料（简称复合材料）并通过红外光谱和扫描电镜对复合材料进行表征；红外光谱图中均有分别来自沙粒、功能单体和交联剂的硅羟基、腈基和苯环的特征吸收峰，在复合材料切面扫描电镜图中出现具有不同致密度的两相及其紧密结合体，证明得到了二乙烯苯交联聚丙烯腈／天然沙粒复合材料；然后，复合材料为填充物制备了分离富集微柱，将微柱与火焰原子吸收法（FAAS）联用，以FAAS为检测手段，采用动态吸附，观察了复合材料对有毒重金属离子的吸附性，结果表明，其对Pb2+的吸附远远大于对其他重金属离子的吸附，因此，主要研究了复合材料对Pb2+吸附性；在室温下，溶液pH 和上样流速分别为5．4和4 mL·min－1时，复合材料对Pb2+的饱和吸附容量可达到62．9 mg·g－1；以0．5 mol ·L－1盐酸溶液作为解吸剂对吸留在复合材料中的铅离子进行解吸，解吸液流速为6 mL·min－1时解吸率可达96％。     

对风沙输运中起跳沙粒运动状态分布的讨论

本文用Lagrange方法结合起跳沙粒初始运动状态分布模拟了稳态风沙输运过程。根据已有的对地表沙粒撞击起跳现象的研究成果,列出四种典型的沙粒起跳初始运动状态分布形式。将在各分布形式下模拟得到的宏观量与风洞实验测量得到的宏观量的变化规律相比较,通过考察依据各分布形式所作数值模拟得到的风沙宏观运动的特征量与实验测量结果的一致程度,得到了其中较合理的分布形式。分析表明稳定风沙输运中起跳沙粒的初始速度和角度的分布曲线均应为一单调下降曲线,根据实验数据本文构造出由指数分布和正态分布组成的分段函数形式来描述这一曲线。并通过进一步的实验验证了这一分布形式的合理性。     

沙漏流动过程中重力变化现象

对沙子流动过程中沙漏重力变化现象进行了理论与实验研究.通过将重力变化过程分为6个阶段,对各阶段沙粒与沙漏作用过程进行详细理论分析,并且从沙漏孔径、沙子粒度、沙漏高度三方面进行了实验探究,得到以上3个因素对沙漏重力变化的影响.     

风沙稳定输运中起跳沙粒运动状态分布函数

本文用气固二相流模型模拟了风沙稳定输运过程。若起跳沙粒运动状态分布函数采用由实验得到的正态分布函数形式时,计算出的水平质量流量通量随高度的变化规律与实验结果不同。经深入分析,本文提出一新的起跳沙粒运动状态分布函数形式。其中初始起跳角的分布仍采用正态分布函数形式,而对初始起跳速度则采用指数函数和正态分布函数的分段函数形式。计算结果表明本文提出的起跳沙粒运动状态分布函数与实际情况吻合较好。     

沙粒运动规律的数值分析

本文给出了用KD—9 IMANA胶片判读系统分析沙粒运动参数的结果。我们应用气体-固体粒子二相流理论,模拟在半无限平板上运动沙粒与流动气体间的相互作用。     

沙漏计时原理二维数值模拟

提出沙漏计时二维数值模型,并用元胞自动机的方法对该模型进行计算机模拟.结果表明由于开口处沙粒的流动而引起的沙堆崩塌行为是一个准周期性振荡过程,开口大小与崩塌总时间近似成线性关系.特殊的开口位置会引起崩塌"拍",且随沙堆高度呈周期性变化.     

罕见暴风中形成的火星沙丘

火星表面分布着形状大小各异的沙丘,它们是怎样形成的呢？答案是显而易见的。对比撒哈拉和其他陆地沙漠,形成沙丘的火星气候更为恶劣。火星的大气浓度是地球的1‰,10年前的强劲火星风吹起这些沙粒时只用了短短的几秒钟。这里条件还算较好的就是表面重力,与地球相比,3．7m／s^2的重力加速度使风更易运输这些沙粒。     

沙粒跃移模型及其数值分析

本文计算了近地面湍流边界层的速度分布。根据跃移运动的临界摩擦速度及湍流边界层的计算,给出了产生跃移运动的边界层范围,假定运动沙粒与静止沙粒的接触点上没有相互滑移运动,提出了旋转力矩是在跃移运动初始阶段由升力和粒子间相互作用力产生的,并计算了该力矩作用时间和大小。计算了跃移轨迹,得到了跃移的诸运动要素。与实验结果比较,在所考虑范围内,其结果是一致的。     

带电沙尘暴对电磁波传播过程的影响

基于极化面电荷密度和瑞利散射理论,通过数值计算与仿真讨论了风沙静电场对沙粒光学性质的影响。数值结果表明:在考虑风沙静电场作用的情况下,沙粒对电磁波的散射效率随着电荷分布角的增加先增加后减小,而其对电磁波的吸收效率保持恒定,但其值远大于不考虑环境电场作用时的对应值。另外,随着沙尘浓度及其含水量的增加,沙尘暴对电磁波的衰减率增强。结果说明在沙尘暴遥感的研究中必须考虑到沙尘暴中的静电场作用。