非平衡态等离子体技术处理含聚废水降黏实验研究

聚丙烯酰胺(HPAM)是聚合物驱技术中最常用的聚合物,能有效提高油田采收率,但同时会产生大量含聚废水。HPAM会使废水具有高乳化性和高黏度的特性,增加采油废水的处理难度。因此需要寻找一种可以快速、高效处理含聚废水的方法。文章设计了一个非平衡态等离子体流动反应器,使用该反应器处理HPAM溶液,研究了放电气体、放电电压、放电时间和溶液浓度对HPAM溶液黏度降低的影响规律。实验结果表明,不同放电气体的降黏效果由高到低为空气、O2、N2、Ar;当放电气体为空气,放电电压50 kV,放电时间为6 s,溶液初始浓度为0.5 g/L时,含聚废水黏度最高可以降低99.87%。同时,测量了处理前后溶液中主要相关物质的变化,进一步分析了溶液黏度下降的机理。研究结果表明,这种非平衡等离子体处理方式是处理含HPAM油田废水的一种很有前途的处理方法。

末次间冰期全球气候瞬变模拟与平衡态模拟的对比研究

采用水平分辨率约1°的地球系统模式CESM,本研究开展了末次间冰期129~124 ka的瞬变模拟试验(TGCS-LIG)和127 ka的平衡态切片模拟试验(127ka-LIG),量化了数值试验方案对模拟的末次间冰期全球气候的影响,以期加深理解造成模拟结果与重建数据之间分歧的可能原因。TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验均表明:末次间冰期全球年平均温度较工业革命前低,降温幅度分别为0.4℃和0.2℃;在夏季,北半球升温(1.2/1.5℃),而南半球降温(0.9/0.7℃)。就年降水而言,末次间冰期北半球季风区降水增加,南半球季风区降水减少,但存在显著的区域差异。与重建数据相比,TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验的模拟-数据符号一致性与均方根误差均相近,但127ka-LIG试验模拟效果略好。TGCS-LIG试验与重建的全球年平均(夏季)海温符号一致性为34.9%~44.7%(36.8%~42.5%),较127ka-LIG偏差约2%~4%(约5%~7%);均方根误差为2.9~3.2℃(2.9~3.4℃),较127ka-LIG试验偏差小于约0.1℃。对于全球年平均降水,TGCS-LIG试验与重建数据的符号一致性为63.8%,略高于127ka-LIG试验(63.1%)。相较于模拟和重建之间的绝对偏差而言,数值试验方案对于改进两者分歧的作用十分有限。需要注意的是,TGCS-LIG试验表明:末次间冰期全球关键气候模态的年际变率在129~124 ka间存在显著的内部变化,其中ENSO年际变率随时间逐渐增强,北半球环状模与南半球环状模的年际变率呈现千年尺度波动的特征;而127ka-LIG试验无法刻画气候模态的时间演变特征。总之,本文研究结果表明,采用平衡模拟试验或是瞬变模拟试验并不是造成末次间冰期模拟-数据分歧的主要原因,但开展高时空分辨率的瞬变模拟试验对研究末次间冰期气候变率具有重要的科学价值。

具有防御能力的Leslie-Gower捕食食饵模型的平衡态正解分析

在Leslie-Gower捕食食饵模型中引入Monod-Haldane功能反应函数,研究齐次Dirichlet边界下食饵的防御能力对捕食系统平衡态正解的影响。利用极大值原理、上下解方法、分歧理论和稳定性理论等建立了平衡态正解的先验估计、存在的充要条件和局部稳定条件。结合数值模拟对平衡态正解进行定量分析。研究结果表明,只要食饵和捕食者的内禀生长率大于某个常数,就可产生共存模式。同时食饵防御能力会对捕食者产生抑制效应。特别地,当食饵具有较高生长率时,食饵抵御捕食者的能力更强。

相对论宏观系统中的热力学平衡态

本文在广义相对论弯曲时空背景下,讨论了相对论流体力学、动理学和随机热力学对于热力学平衡态的定义以及它们之间的联系和区别。特别地,一阶相对论流体力学给出的平衡态定义有可能存在不稳定性,而动理学给出的定义总是稳定的。

进化论系列讲座(三十) 系统远离平衡态与超熵产生

前文说到,普利高津在1945年提出了最小熵产生原理,该原理确定了在非平衡系统的线性区定态稳定性的条件。但是把它向非平衡系统的非线性区推广的失败终于使他认识到,远离平衡的定态熵产生并不一定取最小值,非线性区的某个定态有着复杂的情况,既可能稳定也可能不稳定。这样,也就不能再用熵函数或熵产生的行为来判定系统的稳定性,即不能从它们对时间的变化关系来判断非线性区的稳定性。要想从热力学的角度来考察非线性区的稳定性问题,就必须找出其他的可以从其行为判断出非线性区稳定特性的热力学位函数。

基于湾流海域船载ADCP观测资料的地转平衡态和非地转动能分析

本研究基于湾流海域14a(2005—2018年)船载ADCP观测的水平流速数据,利用Helmholtz分解和波数谱分析等方法,分离了海域内的地转平衡态涡旋运动和非地转内波运动,分析了两者的动能在连续波数谱空间的转换尺度,并初步探讨了影响湾流海域转换尺度的潜在因素。研究结果表明,湾流强流区的地转平衡态运动活跃,其转换尺度小于10km,且季节性差异较小;弱流区的非地转运动显著强于强流区,其转换尺度约为15km,夏季(~28km)明显大于冬季(~13km);湾流海域的转换尺度受夏秋季频繁发生的飓风向海洋输入的近惯性波动能量影响。同时,湾流海域转换尺度的深度变化结果表明,转换尺度与亚中尺度范围内地转平衡态运动的动能水平呈负相关关系,当地转平衡态运动的动能占主导时,转换尺度相应减小,较小的转换尺度对应较弱的非地转内波动能和较强的地转平衡态动能。本研究关于地转运动和非地转运动的有效分离,有助于理解海洋不同尺度的动力过程及其能量转化。

具有防御能力的Variable-Territory捕食模型平衡态正解分析

目的 在Dirichlet边界条件下,首次研究食饵具有防御能力的Variable-Territory捕食模型平衡态正解性质。方法 利用反应扩散方程理论进行定性研究,利用数值模拟进行定量分析。结果 建立了平衡态正解的先验估计和存在的必要条件,得到了分歧解的全局结构和局部稳定性,分析了某些参数的变化对平衡态正解的影响。结论 适当大的食饵与捕食者生长率可使得它们共存。同时,食饵防御能力可以抵御捕食者,且防御能力与食饵生长率呈正相关。

具有非线性增长率和Ivlev功能函数的捕食-食饵模型平衡态正解的存在性及稳定性

目的在齐次Dirichlet边界条件下,研究一类带Ivlev型功能反应函数和非线性增长率的捕食-食饵扩散模型的平衡态正解性质。方法利用上下解方法和强极值原理研究平衡态正解的先验估计,利用简单特征值分歧理论和扰动理论研究平衡态正解的存在性与稳定性。结果给出捕食-食饵模型存在平衡态正解以及稳定的条件。结论在适当条件下,捕食者和食饵不但共存,而且共存模式是稳定的。

热力学平衡态的含义

热力学平衡态是热力学和统计物理中的基础概念。现存文献中对热力学平衡态的定义方式不尽一致。本文旨在对现存的各种定义进行分类和梳理,分析它们之间的异同、适用范围,并建议提出了一种适用于描写热力学系统观演化过程的平衡态定义。

相间非平衡态迁移对土壤苯系物修复的影响

在修复苯系物污染场地时,时常会出现修复效率拖尾、污染物二次释放等问题,这些现象与修复过程中污染物发生相间非平衡态迁移有关。以苯、甲苯和乙苯作为目标污染物,通过沙箱实验研究土壤表面通风、土壤挖掘、土壤气相抽提与热强化气相抽提在应用过程中污染物产生相间非平衡态迁移的程度。研究结果表明:在4种修复中会产生苯系物从土壤向大气扩散的相间非平衡态迁移,造成处理结束后气相苯系物质量分数的反弹。此外,热强化气相抽提能够加快相间传质,从而减轻相间非平衡态迁移,这些结果说明土壤修复过程中普遍存在相间非平衡态迁移,影响土壤修复效果。

平衡态与非平衡态电弧等离子体微观特性计算研究综述

以SF_6、CO_2、C_3F_8、C_5F_(10)O等气体为主要介质,介绍了近三十年来国内外对平衡态与非平衡态电弧等离子体微观特性计算的研究进展。平衡态等离子体的微观特性研究,以粒子组分、统计热力学参数、输运系数以及混合扩散系数等物性参数计算为主。而非平衡态等离子体的微观特性研究是在量子化学计算理论的支持下,以化学反应和化学反应速率研究为基础,通过建立双温化学动力学模型来描述粒子浓度的时间演化规律。

木材的干缩湿胀——从平衡态到非平衡态

该文较系统地归纳了有关水分平衡状态下木材干缩湿胀的影响因素、各向异性的机理及非平衡状态下木材干缩湿胀的研究成果,并对今后研究工作的课题进行了讨论.旨在使木材科学工作者对该领域的研究有一个比较全面的了解,并能够从中得到启迪和借鉴,把这方面的研究工作提到一个更新、更高的层次上.

盐水体系热力学平衡态和非平衡态相图

在对海水Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ（２＋）／／ＣＩ－、ＳＯ４（２－）－Ｈ２Ｏ体系在２５℃时或室温条件下采用合成复体法得到的平衡溶解度相图，蒸发结晶方式得到的蒸发相和采用过饱和溶液封闭静置结晶法得到的过饱和区相图进行对比分析，把它们划分成两种类型，热力学平衡态和非平衡态相图。对这两类相图关系进行探讨基础上认为，热力学非平衡相图主要是由于同一种盐在水溶液中是双粒子形式共存而引起过饱和溶解度现象所致。

非平衡态对高温超导体光场致发射的影响

由于外加电场的作用 ,高温超导体材料体内电子平衡态的化学势偏移导致出现非平衡状态 ,这种非平衡状态将影响高温超导体光场致发射的性质。文中对高温超导体的光场致发射受非平衡态的影响进行了研究。

试论非平衡态统计物理中的矛盾转化

近年来,非平衡态统计物理已经成为统计物理中最活跃的前沿,并且与等离子体物理、非线性光学,化学反应动力学,生化基本过程,乃至社会科学等众多领域发生密切关系,受到各方面的重视。从哲学的角度来看,非平衡态统计物理的一个突出特点是正确处理了理论建立过程中的矛盾转化问题。本文着重论述非平衡态统计物理中从平衡态统计到非平衡态统计,从无序结构到有序结构,从微观描述到宏观描述的矛盾转化过程,并讨论转化过程的机理、条件和规律。

从平衡态到混沌的教学尝试

以热运动及其规律的研究为主线 ,介绍从平衡态热力学到混沌理论及相关的现代物理学基础研究的前沿学科和应用成果 。

漫议物体的平衡态

针对某些文献中有关平衡态概念的问题 ,参考物体平衡的充要条件定义了平衡态概念 。

常压非平衡态等离子体降解挥发性烃类污染物

采用无声放电产生的非平衡态等离子体，对含有易挥发性有机化合物正己烷、环己烷、苯和甲苯4种典型的烃类废气的空气进行了处理．结果表明，对于一个大气压下正己烷含量（体积分数）为0．26％、0．79％、13％的宁气，在12kV的电压下放电ls，正己烷的降解率分别为88％、81．8％、64．9％．含有环己洗、苯及甲苯浓度为0．26％的空气，在同样的条件下，放电ls后，环己烷、苯及甲苯降解率分别为87．4％、8l％和70．3％，其主要降解产物为CO2和H2O．

高压SF_6断路器非平衡态等离子体电弧的熄弧特性

SF6高压断路器开断过程是结合电弧特性、压气特性、气流特性、电磁特性、温度特性、介质恢复特性等的多物理动态过程。为避免其熄弧重燃,考虑电弧能量对等离子体内电子温度和重粒子温度的动态作用的情况下,建立了SF6气体电弧等离子体非平衡态双温度电弧数学模型。计算得出了等离子体中各粒子密度随电子和重粒子温度变化曲线,带电粒子密度随温度和压强的变化趋势,以及非平衡态等离子体电导率在不同压强下随温度变化的曲线。通过126 kV断路器负载开断过程压气特性和气流特性计算,得到了熄弧过程中灭弧室内的压强、温度和密度分布。考虑空间电荷对灭弧室内电场分布的影响,计算了气流运动过程中的电场分布,计算了熄弧过程中介质恢复特性分布,分析了电弧等离子体熄灭动态过程中微观参数的变化情况。计算表明:1 600 A燃弧2 ms小电流电弧开断弧后0.2 ms内介质恢复平均速度为175 kV/ms,明显快于电压恢复速度37.7 kV/ms;开断速度对不同燃弧时间下的介质恢复特性有直接的影响,燃弧时间越短越容易发生重燃弧现象;燃弧时间<2 ms时,开断速度为11 m/s的击穿裕度值较大,可以保证弧后不会发生重燃弧现象。

平衡态电弧等离子体统计热力学属性的计算

以热力学平衡和化学平衡假设为前提,在求解电弧等离子体统计热力学参数的基本原理的基础上,考虑了粒子激发态的影响,得到精确的粒子配分函数,进而运用德拜模型将等离子体粒子相作用的影响包含在内,从化学平衡方程得到氮气和氩气平衡态电弧等离子体内部粒子成分与温度、气压的函数,并以此计算获得相应的统计热力学参数.利用此方法计算出了不同气压条件下(0.01、0.10、0.30、0.50、1.00MPa)、不同温度范围内(300～40 000K)氮气和氩气电弧等离子体热力学参数,并与以往文献中的部分结果进行了对比与分析.结果表明,在15 000K以内统计热力学参数的计算结果良好,随着温度的继续升高,计算结果产生了误差,误差主要来源于配分函数计算方法和德拜修正带来的计算精度的差异.