基于CFD-DEM的高炉风口回旋区形状和传热特性数值模拟研究

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法,对高炉风口回旋区进行了数值模拟研究。首先通过与实验结果对比,验证了CFD-DEM模型的正确性;然后考察了不同气速对风口回旋区形状和传热特性及颗粒接触的影响。数值模拟结果表明:风口回旋区的大小和形状均受气速影响较大,在较大进气速度下,颗粒受到的曳力大于颗粒间的摩擦阻力并破坏颗粒间的桥力,形成较大尺寸的回旋区;且颗粒之间接触力较小,形成较大的空隙结构,更有利于热气体向周围扩散以强化传热。目前考察的三种气速结果表明:当气速为11m/s时,热量向下方传递速度最快;当气速为13m/s时,热量向上方传递速度最快;而当气速为15m/s时,热量向右方传递速度最快;此外,气速越大流态化越明显,颗粒间接触越少,接触力也越小。     

第2届全国大学生物理实验竞赛试题的解答与考试评析(续)

<正>3综合性、研究性试题的解答与评析第二届全国大学生物理实验竞赛的综合性、研究性试题为"磁光效应的研究"和"磁流体性质的研究"两题.目的是综合考察考生对不同物理实验手段的理解、掌握水平和综合分析应用能力.各代表队由2人合作完成,时限8h.3.1试题1磁光效应的研究(时限4h)3.1.1引言磁流体是指磁性纳米颗粒在表面活性剂进行包覆或改性后,均匀分散到载液中,形成稳定的胶体溶液.外加磁场时,磁流体中的磁性微粒会顺     

两步法制备具有自愈合能力的纯SiC涂层

为了提高碳/碳(C/C)复合材料的抗氧化性能,通过两步法在基体表面制备了具有自愈合能力的纯SiC涂层.首先,通过高含氢硅油(H-PSO)的高温热解在基体表面引入SiC纳米线,然后通过高温渗Si,在碳材料表面生成厚度约为100-200μm的涂层.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了所制备的涂层形貌及相组成,并对所制备的试样进行了氧化实验.实验结果表明:涂层是由纯SiC构成的,且具有一定的自愈合能力;所制备的试样在1400℃下氧化4h,失重仅为0.71%,抗氧化性能得到提高.     

中孔载体上组装Ti催化活性中心的研究Ⅰ-钛配合物在中孔HMS载体上的组装

利用六角中孔硅载体（记为 HMS）上丰富的表面羟基与钛酸异丙酯、四氯化钛的交换反应,实现了钛配合物在载体上的组装。 FT-IR表征表明载体与钛化合物的键合作用会使样品出现一个新的 960cm－ 1带, 该带可归属于与钛化合物键合的 Si-OH振动带;交换温度会明显影响钛化合物与载体羟基的交换反应模式;酒石酸二乙酯（ DET）被键合后其 C=O带没有明显位移证明 DET是以其 OH与键合在载体上的钛化合物发生键合作用。在催化苯乙烯环氧化反应中,键合于载体上的钛配合物比其均相配合物的催化活性要高得多,钛源、配体和交换温度对催化氧化活性和环氧化选择性均有较大影响。     

喀斯特煤矿区土地利用类型对土壤养分、酶活性及化学计量特征的影响

贵州六盘水是中国西南喀斯特地区重要的矿产资源地,长期的开采给周边生态环境造成了负面影响,研究为六盘水煤矿区周边土壤修复和生态环境保护提供科学依据。本文采用土壤酶化学计量分析、相关性分析、单因素分析和冗余分析对六盘水典型煤矿区周边不同土地利用类型的（耕地（G1G）、林地（G1L）、植物复垦区（G1Z）、居民区（JD））土壤养分以及酶活性特征进行研究。结果表明,煤矿区不同土地利用类型土壤pH多偏中性和酸性,表层土壤pH值高于深层土壤,含水率、全磷（TP）、速效磷（AP）的含量在植物复垦区中最低,在耕地、林地中较高,且表层>深层。酸性磷酸酶（ACP）、β-1,4-葡糖苷酶（BG）、β-1,4-木糖苷酶（BX）、纤维素二糖水解酶（CBH）、β-1,4-乙酰-葡糖胺糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）在植物复垦区酶活性含量均最低,且均低于矿区土地利用类型的平均值,而在林地、耕地、居民区中较高,且为表层>深层。pH、有机质（SOM）、全氮（TN）均与（CBH）呈负相关;铵态氮和硝态氮与（BG）、（LAP）呈正相关。酶活性矢量长度介于0.018~0.120之间,矢量角度除了复垦区外其余土地利用类型均小于45°,得出复垦区土壤受磷限制,其余土地利用类型受氮限制。研究发现煤矿区土壤养分低,酶活性会受到一定的抑制,不同土地利用类型对土壤养分和酶活性均有显著影响（p＜0.05）。     

北五味子中的一个新单萜苷

红花（Carthamus tinctorius L.）为菊科红花属一年生草本植物的干燥花,是活血通经、去痰止痛的药食同源中药,红花的有效成分为查耳酮类、脂肪酸、多糖和其它一些类化合物,其中红花多糖能促进淋巴细胞转化,增加脾细胞对羊红细胞空斑形成的细胞数量,对抗强的松龙的免疫抑制作用等,是一种新的、值得进一步研究的免疫调节剂,目前,人们正深入研究红花多糖的其它药用价值,但对其结构的研究国内外尚未见报道。     

冷弯薄壁Z型钢构件卷边角度优化设计

为提高冷弯薄壁Z型钢构件的承载能力,对其卷边角度进行优化设计.以冷弯薄壁卷边Z型钢构件的卷边角度作为参数,其他截面尺寸不变,在冷弯卷边Z型钢柱轴心受压与钢梁受弯情况下,基于直接强度法,利用遗传算法寻找构件畸变屈曲承载力达到最大时的最佳卷边角度值.该方法不但能节省运算时间、避免出现盲目性,且可以找到最佳卷边角度的精确值.最后从承载力的变化趋势,同时考虑施工中存在的加工误差,得出具有不同高度腹板的试样所对应的最佳卷边角度值.在实际工程中建议卷边的设计角度选为100°.     

TiN对Co基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Co基合金涂层及TiN/Co基合金复合涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损性能。结果表明,Co基合金涂层主要组成相为-γCo,-εCo,Cr23C6等,TiN/Co基合金复合涂层组成相为-γCo,-εCo,Cr23C6,TiN和TiC等。Co基合金涂层由发达的-γCo枝晶和其间共晶组织所组成,TiN/Co基合金涂层典型组织为等轴固溶体以及细小的共晶组织。TiN对熔覆层的组织有显著的改善作用,促使其组织细化,树枝晶向等轴晶转化,同时可显著提高Co基合金涂层的显微硬度及耐磨性能。     

超宽谱透射式的太赫兹波正交偏振转换器

利用CST电磁场仿真软件模拟设计了基于开口谐振环-介质-光栅3层结构的超宽谱透射式的太赫兹波正交偏振转换器件,研究了各层透射系数谱以及结构参量对偏振转换的影响,通过计算结构电场和电流分布分析了器件的工作原理.模拟结果表明:设计的器件实现在0.5~2.7THz频谱内,将入射的y偏振太赫兹光转换成x偏振光,转换效率高达99%.由结构电场分布以及表面电流分布推出,入射的y偏振太赫兹光耦合到开口环上,形成振荡的电偶极子,并辐射出太赫兹波x偏振分量.底部光栅层的作用是透过x偏振分量,并将剩余的y偏振光反射回开口环层,并在开口环层和光栅层间形成法布里-珀罗反射进一步提高偏振转换效率.可通过优化介质层厚度、光栅宽度和阵列周期关键参量来优化器件的转换性能.     

稀土复合钴基HMS催化剂的制备及其氯苯催化燃烧性能

以钴基HMS催化剂为主体,从稀土复合方式、不同稀土元素、稀土元素含量等方面系统考察了稀土元素对钴基HMS催化剂氯苯催化燃烧性能的影响。并将孔结构、XRD以及紫外可见漫反射等表征结果与催化活性进行了有效关联。结果发现:Ce较La和Nd能更好地改善钴基HMS的催化性能。同时发现,通过负载法进入HMS孔道的Ce较通过原位法掺杂在骨架的Ce具有更佳的促进作用,且当Ce盐(硝酸铈)的负载量为20%(质量分数)时,效果最好。