直升机吊桶出水口对洒水分布影响

在航空灭火中,直升机吊桶洒水技术因其能够迅速装载和投放大量水源,并在空中灵活操作以有效覆盖火场,已成为广泛应用的灭火方法。火场的火势形态复杂多样,常表现为团状、散状或条状分布(见图1),但现有吊桶出水口的设计多为圆形,分布方式较单一,限制了水源的灵活洒布。为提升不同火势条件下的灭火效率,提出优化吊桶出水口形状和尺寸的设计,以更灵活地控制洒水分布,从而更高效地抑制火情蔓延。然而,目前国内外在这一方面的研究仍然有限,故本文将重点分析吊桶出水口几何设计对洒水分布的影响,以探索更优的灭火方案。

基于磁记忆技术的海洋出水铁质文物状态评估与监测——以南海Ⅰ号出水铁器为例

为评估南海Ⅰ号出水铁器的保存状态,运用磁记忆检测技术对铁条(锻钢)进行4通道双分量线扫,对比了置于大气环境中三年后未经保护修复和经过保护修复铁条的保存状态;对铁锅残片(过共晶白口铸铁)进行4通道单分量面扫,并与X射线照相结果进行比较。研究结果表明:磁记忆检测与X射线照相结果相匹配,良好指示裂隙、锈蚀发展区,能有效检出海洋出水铁器内部风险程度较高的应力集中区。风险位置的判据为:(1)磁场强度法向分量方向相对于基线改变,切向分量出现极值;(2)磁场梯度值高,超过检测区段均值的四倍。风险程度量化评估参数为:(1)磁记忆信号特征值,如磁场强度、磁场梯度(G)的平均值、最大值、峰-谷值等;(2)理论应力集中系数m=G_(max)/G_(ave)。量化评估参数的值越大,表明铁质文物的风险程度越高。磁记忆技术能对铁质文物病害的发生和发展进行早期预警,为海洋出水铁质文物的保存状态评估和监测、保护修复流程的安全性监测和有效性评估提供便捷有效的手段,为文物保护工作提供有力的参考。

航行体水下垂直发射破冰出水数值模拟研究

航行体破冰出水是一个冰-水-固多物理场耦合作用的复杂过程。本文基于键型近场动力学方法、边界数据浸入法以及刚性接触算法,建立了冰-水-固多物理场耦合的数值计算方法。首先,基于高速球体入水实验平台开展了圆球破冰入水实验,并利用实验结果对数值计算方法进行了验证。进一步基于数值计算方法研究了航行体水下航行阶段、破冰阶段、与冰层脱触等阶段动力特性,精确地捕捉到了破冰阶段冰层裂纹发展的典型特征:径向裂纹产生、径向裂纹延伸、交叉裂纹生成、环向裂缝生成。分析了不同冰厚对航行体垂直破冰出水过程的动力特性及冰层破坏特征的影响。结果表明:随着厚度的增加,航行体所受冰载荷越大,速度损失也越大,不易形成环向裂纹。

臭氧气浮-核晶造粒工艺处理油气田采出水与再生利用

为解决油气田采出水水量大、水质复杂等难题,实现油气田采出水处理后再利用的目标,提出一套臭氧气浮-核晶造粒组合工艺,处理后采出水可满足配制胍胶压裂液的水质要求。以COD和SS去除率为评价指标,对比了预臭氧氧化-混凝和臭氧气浮两种工艺,结果表明臭氧气浮工艺对COD和SS的处理效果更佳,二者去除率分别可达到59%和88%,处理后COD和SS均满足配制胍胶压裂液的水质要求。以Ca^(2+)、Mg^(2+)去除率为硬度指标,对比了核晶造粒和化学沉淀两种工艺的除硬效果,结果表明核晶造粒工艺在除硬方面具有显著优势,对Ca^(2+)、Mg^(2+)的总去除率能达到86%,满足配制胍胶压裂液对硬度的要求。以长庆油田4个站点采出水为实际处理对象,采出水经臭氧气浮-核晶造粒工艺处理后,配制的胍胶压裂液均表现出较好的基液黏度,可挑挂且不易断裂。臭氧气浮-核晶造粒工艺不仅可实现采出水的资源化利用,还可减少企业日常生产成本,具有较好的经济和环境效益,为油气田采出水的资源化利用提供了技术参考。

富水隧道出水口结构与中心排水沟保温工艺分析

文章基于富水隧道发生冻害的机理及特点,结合防水保温层、供热法等抗防冻技术特点及适应性,依据隧道结构控水防渗技术及理论,设计了合理有效的隧道穿越富水期间冻害预防及处治方案,提出了富水隧道冻害防治技术,旨在为富水隧道冻害的预防及处理提供保障。研究结果显示,在施工过程中,综合分析隧址区的具体温度环境、水文和围岩条件等状况,有机结合多种措施,可以有效解决隧道冻害。

侧式进/出水口水头损失系数多元线性回归分析

进/出水口水头损失是抽水蓄能电站输水系统水头损失的重要组成部分,准确计算水头损失是评估电站运行经济效益的重要需求。本文通过数值模拟方法研究了14个实际侧式进/出水口的水头损失系数;利用多元线性回归方法,建立了基于侧式进/出水口体型参数计算水头损失系数的回归方程,分析了侧式进/出水口体型参数对其水头损失系数的影响规律。结果表明:侧式进/出水口体型参数对水头损失系数的影响程度,对出流工况较显著,而对进流工况不显著;出流工况,侧式进/出水口体型参数对水头损失系数的相关性,扩散段长度、扩散段分流墩中墩缩进距离、水平扩散角、垂向扩散角、分流墩墩头中边孔宽度比和反坡段坡比为正相关,调整段长度和防涡梁段长度为负相关;利用回归方程得到的水头损失系数与数值模拟方法的结果吻合较好。本文建立的回归方程为计算侧式进/出水口水头损失系数提供了新方法。

油田采出水生化处理技术应用效果评价

油田进入中高含水率期后采出水回注量增加,如何经济有效利用采出水是实现油藏稳产的关键。本文优选设计出重力分离→气浮除油→曝气降垢→微生物反应→过滤的采出水处理流程,复配筛选出组合10微生物联合菌群并开展现场试验,试验结果表明,处理后采出水含油、机杂含量均达到10.0 mg/L以下,日常运行费用为2.30元/m^(3),具有较好的经济技术可行性。

颗粒活性炭-纳滤处理二级出水中有机物膜污染机制研究

采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)两种过滤单元分别与纳滤(Nanofiltration,NF)组合对污水厂二级出水进行深度处理,分析二级出水直接NF、GAC-NF以及BAC-NF三种不同处理工艺对有机物的去除效果以及膜污染机制.研究发现,BAC-NF组合工艺对溶解性有机碳(DOC)、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除效果更好,去除率分别为85.2%、76.2%和82.0%;BAC-NF组合工艺的膜比通量(J/J0)最高,每个周期末的J/J0分别为0.69、0.65和0.63,膜污染总阻力最低,仅为5.97×10^(10)m^(-1);膜污染特征曲线表明二级出水直接NF为滤饼层污染,GAC-NF和BAC-NF先发生中间堵塞之后形成滤饼层污染;其中,BAC-NF以膜孔中间堵塞污染为主,膜污染程度最轻;通过扩展的德亚盖因-兰多-弗韦-奥弗比克(Extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek,xDLVO)理论分析发现BAC-NF组合工艺污染后膜表面的疏水性最弱,膜表面Zeta电位值最大;BAC-NF组合工艺在过滤初期,水中有机物不容易到达膜表面,膜污染程度最轻.在过滤中后期,水中有机物与膜表面有机物之间很难产生粘附,形成的滤饼层最疏松.综上,BAC-NF组合工艺能有效缓解膜污染,可为再生水深度回用提供一种可靠的技术.

侧式进/出水口各孔道流量分配差异及影响因素

对于抽水蓄能电站侧式进/出水口各孔道流量分配,现有设计规范规定进/出水口相邻中边孔道的流量不均匀程度不宜超过10%,但实际工程设计难以达到此要求.本文以某抽水蓄能电站侧式进/出水口为例,通过优化进/出水口各体型参数,利用数值模拟方法研究各孔道流量等水力参数,重点分析分流墩布置对各孔道流量分配的影响及其规律,试图使进流工况和出流工况相邻中边孔道的流量不均匀程度均最小.研究表明,改变扩散段分流墩布置能有效改善流量不均匀程度.对于3墩4孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度在出流工况下随中边孔宽度比增大而增大,在进流工况下随中边孔宽度比增大而减小;当中边孔宽度比增大且中墩后移距离减小时,出流工况和进流工况下的流量不均匀程度均减小.对于2墩3孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度不论在出流工况下还是在进流工况下,均随中边孔宽度比增大呈先减小后增大的规律.优化后的3墩4孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.228∶0.272,中墩后移距离取0.36D(D为隧洞直径),其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为18.47%~19.43%,在进流工况下为19.82%~19.83%;优化后的2墩3孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.310∶0.345,其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为19.47%~19.63%,在进流工况下为18.66%~18.67%.相邻中边孔道的流量不均匀程度较难满足不宜超过10%的设计规范要求.研究成果将有助于《抽水蓄能电站设计规范》中关于进/出水口水力指标要求的完善.

泵站偏心渐缩式出水压力箱涵水力特性

为了改善偏心渐缩式出水压力箱涵内存在的偏流、回流、脱流等不良流态,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法研究其水力特性,对比了偏心渐缩式出水压力箱涵各方案的特征断面流态、横向流速分配比以及压强分布.研究表明:初步设计方案中,偏心渐缩式出水压力箱涵内存在偏流、回流、脱流等不良流态,其特征断面的横向流速分配比最大达到了-62.50%,长导流墩两侧压强差最大达到了1679.51 Pa;采用优化“导流墩位置+迎水角度+挑流底板结构”的组合方案后,消除了箱涵内存在的不良流态,其特征断面的横向流速分配比最小减到-5.19%,长导流墩两侧压强差最小仅21.21 Pa.在开启2#,3#,4#机组的典型运行工况下,应用该组合方案同样可以对流态进行优化.研究成果可以为类似出水压力箱涵的设计提供参考.

油田采出水处理技术的研究进展

在油田开采中,采出水的直接排放会对环境造成影响,通常需要经过深度处理后再排放或者回用。而油田采出水含油量高且含有高浓度有机物和悬浮物,处理难度大。水质特性、处理技术以及处理设备等都会对处理效果产生直接影响,因此,有必要对上述问题进行深入研究。本文对现有研究中油田采出水的水质特性、新型的膜分离技术以及气浮工艺进行了总结,分析了各类处理技术研究现状,并对今后发展趋势进行了展望。

高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程分析

为研究高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程,以某高扬程泵站的出水流道及出水池为研究对象,建立三维模型并使用Fluent仿真计算了虹吸管流态变化。针对3种出水池水位使用VOF模型计算其压力、流速等参数。驼峰段原角度为段前150°、段后160°,在虹吸段顶端使用DN350的真空破坏阀,同时改变驼峰段角度进行优化,发现将段前角度增加10°后,虹吸形成时间为448 s,相较于优化前缩短了56 s,改善了泵启动过程。分析发现,不同水位下虹吸形成时压力分布较为均匀;水位较低时流速分布不均,不良流态产生,低水位造成的负面影响远大于高水位;在驼峰段安装DN350真空阀能减小水力损失,对虹吸形成过程起到促进作用;真空阀会影响经典断面处流速分布,产生高流速区,出水池水位较低时,该现象使得流速分布不均。

采出水中核壳型荧光微球浓度的检测方法

聚合物微球调驱是改善水驱效果的主要技术之一。微球在地层中的运移以及能否在采出水中有效检出会直接影响调驱效果。因此,将荧光碳点引入微球调驱剂中,起到示踪的作用。荧光核壳微球调驱剂由含荧光碳点的核心微球溶液和壳层水溶液混合吸附而成。为了降低油水分离后采出水中的杂质对核壳荧光微球有效检出的干扰,首先对荧光微球的浓度与荧光强度进行线性拟合,验证该方法的可行性;然后用硅胶对地层采出水进行吸附,通过对比采出水吸附前后的荧光发射光谱,验证硅胶吸附的实用性;最后用硅胶对采出水配制的荧光微球进行吸附,绘制荧光强度和微球浓度的标准曲线。结果表明,在激发波长为347 nm的条件下,荧光微球的质量浓度与445 nm发射波长处的荧光强度具有良好的线性关系,相关判定系数(R^(2))为0.9870。经硅胶处理后,水驱采出水的荧光发射强度显著降低,硅胶吸附能有效去除采出水中的杂质。在激发波长为347 nm、荧光光谱仪狭缝为10~20 nm、微球质量浓度为1~1200 mg/L时,荧光核壳微球水分散液的质量浓度(x)与462 nm处的荧光发射峰值(y)呈正比线性关系,拟合方程为y=2497.1042+3.1847x,R^(2)为0.9972,置信度较高。荧光强度与核壳微球浓度的线性阶段可满足现场检测要求。该方法可为类似油藏荧光微球含量的定量检测提供借鉴。

碘量法和BOD快速测定仪测定医疗出水BOD浓度的研究

通过碘量法和BOD快速测定仪测定雅安职业技术学院医疗出水BOD浓度,探究这2种方法的差异。采取碘量法测定6份平行样品的溶解氧BOD依次为6.89、6.67、6.73、6.62、7.03、6.76 mg·L^(-1),平均值AV为6.78 mg·L^(-1),标准偏差为0.15,相对标准偏差为0.02,具有统计学意义。采取快速测定法测定6份平行样品的溶解氧BOD依次为6.55、6.45、6.72、6.66、6.54、6.78 mg·L^(-1),平均值AV为6.62 mg·L^(-1),标准偏差为0.12,相对标准偏差为0.02,具有统计学意义。结合国家《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466—2005)的排放标准,分别采用国标GB7489—87制定的碘量法和快速检测仪对医疗排放水进行BOD检测,符合污水排放标准。从标准差数据来看,碘量法的标准差为0.151,快速测定法的标准差为0.124,2种方法相比较,快速测定法比碘量法更精确。与快速测定仪的测定步骤相比较,碘量法在测定过程中容易受到环境温度、气压、压力、实验操作误差等因素的影响,相对来说,数据波动比较大。

接立面转弯隧洞的侧式出水口水力特性

对于接立面转弯隧洞的侧式出水口,立面转弯隧洞的转弯段将直接影响侧式出水口的水力特性。若立面转弯隧洞参数设计不合理,极易导致侧式出水口内部发生流动分离。选取RSM紊流模型,针对接立面转弯隧洞的侧式出水口进行数值模拟,探究立面转弯隧洞曲率半径R、弯道后直隧洞长度L及转弯角度α等参数对出水口水力特性的影响规律,并对隧洞内流动过程进行了讨论。增加立面转弯隧洞曲率半径R和弯道后直隧洞长度L能显著改善出水口的水力指标。当曲率半径R≥12 D(D为隧洞直径)、弯道后直隧洞长度L≥16 D时,侧式出水口内部无明显流动分离,拦污栅断面流速分布均匀且无反向流速区。研究成果将对抽水蓄能电站侧式进/出水口的设计提供指导。

颗粒活性炭-纳滤对二级出水中条件致病菌和有机物的去除效能

再生水回用是解决水资源短缺的重要途经,被广泛应用于工业生产、城市绿化方面,但其中含有大量的条件致病菌,对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)两种过滤单元与纳滤(nanofiltration,NF)组合工艺,来达到水中三种条件致病菌(军团菌、铜绿假单胞菌和鸟分枝杆菌)、大肠杆菌和有机物的去除的目的,采用直接NF、GAC-NF和BAC-NF三种处理工艺对去除效果进行分析。结果表明:在GAC过滤的滤速为5 cm/h,NF的过滤压力为0.4 MPa条件下,直接NF及其组合工艺均可实现二级出水中条件致病菌的完全去除,相较于直接NF和GAC-NF,BAC-NF工艺对水中DOC、UV254、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除率最高,分别为85.2%、74.5%、76.2%和82.0%;水中条件致病菌与大肠杆菌、DOC之间均有显著相关性,可以通过强化水中大肠杆菌和有机物的去除,达到提高不同组合工艺对条件致病菌削减的目的;BAC表面生物膜细菌中的假单胞菌、气单胞菌、硝化螺旋菌和不动杆菌占比最高,上述细菌对条件致病菌的生长繁殖起抑制作用;生物膜真核微生物中的线虫和轮虫占比最高,这两种微生物能通过捕捉的方式实现对水中条件致病菌的削减。

跨介质出水航行器水下信息获取技术发展与展望

跨介质航行器出水过程中存在多相流、空泡非定常演化、强瞬态效应及载荷环境突变等特征,对航行器的稳定航行、出水姿态和结构强度有着显著影响。为充分认识和验证航行器在海洋环境下的出水性能,需发展与其工况相适应的水下信息获取技术。文中总结了跨介质出水航行器试验中的目标定位、景象观测、环境测量及跨介质信息传输等水下信息获取技术研究现状,分析了高动态以及大深度等新质跨介质航行器发展对水下信息获取技术提出的新需求,展望了其体系化、多模化和数字化发展趋势,为探索解决水下高价值信息获取难题,以及更深入掌握水下复杂环境和解译水下关键过程提供思路和技术上的参考。

底板出水水源判识及快速治理检验技术研究与应用

为了快速治理工作面底板出水,首先通过水化学分析方法判识了主要出水水源为底板砂岩水,底板采动裂隙沟通隐伏断层形成了导水通道。提出了基于地面定向钻的分区域分阶段注浆治理思路,将治理区域划分为回采出水区和物探异常区,针对回采出水区提出分阶段对底板垂向导水通道进行封堵。在停采线前方30 m进行第1阶段注浆,在停采线后方30 m进行第2阶段注浆。在注浆过程中通过分析出水点水质变化以及PQT曲线,对治理效果进行了预评价;治理结束后根据出水量衰减和井下钻探情况验证了治理效果。表明了基于地面定向钻进的分区域分阶段注浆治理技术可以快速有效地封堵底板出水,研究结果为华北型煤田底板砂岩出水治理提供了宝贵经验。

基于PIPEPHASE的苏南采出水外输系统模拟研究

采出水外输是各大气田生产过程中保证气田产量和完善气田开发效果的重要途径。苏南气田采出水外输系统是一个复杂的流体网络系统,系统需要在不同状态下对外输方式进行调整。基于集气站、输水阀室、输水管线、处理厂的空间分布和拓扑结构关系,利用PIPEPHASE稳态多相流模拟计算软件,建立包含管网设施和参数的气田采出水外输系统模型;通过黏密度检测分析、阴阳离子色谱实验等明确了外输系统中的介质组分,进而开展仿真模拟;通过误差修正后的模型开展模拟计算,得出不同状态下各节点单元的压力和流量。结果表明:外部气温变化造成的介质温度改变会对外输系统产生小幅影响,通过对比不同分配分输方式的模拟计算结果与现场生产数据,验证了模型的合理性。研究结果可以为苏南气田现场生产提供参考。

侧式进/出水口偏流出流下的大涡模拟

实际工程中受地形地质条件影响,引水洞在水平上存在转角,导致出流工况来流不均,进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算,其流速、概率密度分布与模型试验吻合较好。结果表明:偏流出流下进/出水口各流道分流比分别为0.64、0.81、1.26和1.29,水平方向流速分布极为不均;垂直方向主流靠近中下部,垂向雷诺切应力在扩散段内呈一正一负峰值分布,该现象主要由中上部的流动分离和底部的壁面剪切造成;两中间流道的回流区高度大于两边流道,导致中间流道的拦污栅更易受到反向流速影响;流动分离使拦污栅附近存在三轴漩滚,靠近过水断面中上部和底部产生2处能量集中的低频脉动,且各流道在偏流条件下的紊动强度相比均匀来流的紊动强度分别提高11%、25%、29%、3%,不利的水流流态和较高的紊动强度可能对拦污栅造成威胁。