洁净手术室气流组织效果的影响因素综述

我国医院建设规模庞大、分布广泛,就医人数居世界第一,医疗洁净手术室空气洁净技术发展迅速。手术室的气流组织是其空气洁净技术的重要方面,与手术部位感染的关系一直存在争议。本文对手术室中的气流组织形式进行了综述。研究表明,层流通风和温控气流通风在去除携带细菌的颗粒方面具有优势,且层流通风对飞沫的控制能力更强。本文梳理了手术室内人员数量和位置、手术人员的动作和流动、医用设备的数量和发热量、人员着装和手术台次等因素对气流组织效果的影响。发现手术人员的动作和流动是相关研究的热点,气流组织与手术人员、患者热舒适的关联仍有待深入。未来研究方向包括手术室内局部气流组织与手术微环境空气质量的定量关系、新型气流组织形式和末端、个性化通风与手术人员热舒适等。

碳纤维预氧化炉内气流均布装置模拟研究

碳纤维是一种耐高温、高强度、耐腐蚀的新型材料,广泛应用于航空航天、国防军工和民用工业各领域。在碳纤维生产制造过程中,预氧化是其中最为关键的步骤之一。工业生产过程中往往采用预氧化炉进行预氧化,而衡量预氧化好坏的一个关键指标就是预氧化炉内风场均匀性。研究对象是预氧化炉内的气流均布装置,通过ANSYS FLUENT软件对气流通过气流均布装置后的流场分布状况进行研究。通过改变气流均布装置进出风口的几何结构以及气流分布板上开孔位置来实现气流均布。将模拟得到的流场特性与速度压力云图作对比,分析气流均布装置出口处的压力与气流均匀性来获得气流分布效果更优的气流均布装置。模拟获得的优化的气流均布装置结构为:采用双层气流分布板不完全错孔排列的直角进出口结构。

气流输运工况玉米淀粉爆炸火焰传播与压力特性实验研究

利用自主搭建的2 m长气流输运管道实验装置开展了不同气流速度下玉米淀粉爆炸实验,通过高速摄影和压力传感器获得火焰信息和压力参数。基于实验结果分析了气流输运工况气流速度对玉米淀粉爆炸火焰传播行为和爆炸特性的影响规律。结果表明:随着气流速度的增加,粉尘爆炸火焰亮度、火焰传播速度及最大爆炸压力呈先增大后减小的趋势,存在火焰呈螺旋状向管道末端传播的现象。气流速度从5 m/s升至10 m/s,火焰最大传播速度从74.07 m/s增加到89.51 m/s,最大爆炸压力由17.08 kPa增至23.42 kPa。气流速度提高到15 m/s时,火焰最大传播速度和爆炸压力均有所下降,质量浓度为300 g/m3时受影响最大,爆炸压力降低41%,500 g/m3时受影响最小,爆炸压力下降7.4%。

煤气化渣气流分级提炭分质试验

煤气化渣提炭分质是实现其减量化、资源化、高值化利用的关键。基于此,提出研磨破碎-气流分级的干法提炭工艺,利用研磨使气化渣中炭灰结合物解离,再利用气流分级机内离心力和气体曳力作用,将解离所得的细颗粒进行高效分离。通过设计均匀试验并对各影响因素进行回归分析,获取优选试验条件并对该试验条件下的提炭效果进行验证。结果表明,气流分级提炭受多因素耦合作用影响,其中分级机频率和引风机频率是影响提炭效果的关键。均匀试验优选条件为分级机频率175 Hz、引风机频率5 Hz,喂料螺旋频率5 Hz,二次风口全开;该条件下所得富炭产品的收率为25.86%,烧失量49.76%,较原气化渣烧失量提高了26.91%,与试验预测值(49.64%)较一致,且试验效果明显优于未研磨破碎直接气流分级的气化渣。优选条件下气流分级得到的富炭产品的平均粒径(Dav)为5.95μm,满足橡胶补强填充料的粒度要求,其热值为16.73 MJ/kg,亦可作为细粉燃料等使用。同时,气流分级可实现较好的气化渣脱炭效果,所得脱炭渣烧失量低于10%,有利于其在建材等领域应用。研磨破碎-气流分级方法可实现气化渣的提炭分质,有利于其下游利用。

果蔬隧道式气流冲击干燥流场模拟及其设备结构优化

为解决隧道式气流冲击干燥设备中风速流场不均匀的问题,利用计算流体动力学对气流冲击干燥过程的流场进行模拟分析,提出2种改进方案,并且每种方案选择9组模型,通过对比分析每组模型的速度均匀性和流场分布情况,以速度不均匀性为指标,得到结构参数为高度H=630 mm、半径R=60 mm圆柱扰流装置,并在此基础上,进行气流分配口大小调整,将上层和下层气流分配口调整为25 mm,中层气流分配口调整为20 mm的模型为最优结构。最优结构气流分配口速度不均匀系数减小到20.4%,物料层截面速度不均匀系数减小到16.89%,极大地改善气流冲击干燥的均匀性。对改进的模型进行试验验证,模拟值与试验测量值的相对误差均在11%以内。研究为相关干燥设备的结构优化提供参考。

气流与激光联合作用铝合金板热响应研究

为了获得激光加工等应用中气流环境激光辐照材料的热响应特性和熔穿规律,采用面热源近似和不定常热传导分析方法构建了包括热传导、对流换热、熔化烧蚀等主要机制的物理模型,并通过实验校核后进行了气流环境激光辐照铝合金热学响应定量评估,获得气流环境不同激光功率密度下铝合金靶板温升和烧蚀熔穿规律。结果表明,相同靶参数下,熔穿时间随着激光功率密度增加而急剧减小,并且熔穿时间变化规律与热平衡积分方法气化烧蚀模型结果一致;不同条件下熔穿时间显示,在激光功率密度较小(500 W/cm^(2)附近)时,气流引起对流换热因素对激光烧蚀熔穿影响较大,而在激光功率密度较高(1500 W/cm^(2)以上)时,气流引起对流换热因素对激光烧蚀熔穿影响较小。建立的气流条件下激光辐照热响应模型与实际物理过程更接近,计算获得的熔穿规律为激光辐照模型合理简化提供了定量的参考依据。

生物质气流床气化可行性分析与减碳效应

气流床气化是生物质大规模高效转化利用的选择之一。本文首先对生物质气流床气化工艺涉及到的制粉、输送、气化等关键单元进行分析,论证了气流床技术应用于生物质气化的可行性;在此基础上,选用6种典型的农林生物质作为原料,借助Aspen Plus化工流程模拟软件开展生物质气流床气化模拟,研究了煤和生物质共气化及生物质单独气化特性,并对以生物质为原料的气化过程进行减碳效应分析。结果表明:生物质气流床气化具备操作可行性;在煤中掺混适量的生物质既能维持较好的气化性能,又能显著降低煤耗等指标,减碳效果明显;与传统的固定床和流化床相比,生物质气流床气化获得的合成气热值约为10 MJ/m^(3),优势明显,可用于替代天然气供暖,既有经济价值又能实现碳减排。

湿热地区室内气流调控对人群健康的影响

气流调控在改善湿热地区夏季热环境质量方面发挥着关键作用。然而,多数研究主要关注气流对人体全身热舒适的积极作用,而忽略了气流作用于身体局部时对人体健康的潜在影响。本研究采用随机抽样方法,于2023年8—10月在广东省21个地级市开展了问卷调研,共收集1 349份有效问卷。统计分析结果显示:当气流温度过低或气流主要作用于人体额头、腹部、太阳穴等敏感部位时,最易引发头疼、流涕、面瘫等症状;在年龄与性别差异上,青年人群相较于其他年龄段人群更容易因气流影响而出现此类症状,女性相比男性更排斥被气流直吹身体。这些发现可为制定湿热地区不同人群的健康气流调控策略提供支撑,有利于提升城市居民的生活质量和健康水平。

煤矸石气流分级改性制橡胶补强填料研究

【目的】煤矸石是一种富含硅铝氧化物的煤基固废,对其资源化利用至关重要。【方法】将煅烧活化的煤矸石,采用铝酸酯偶联剂研磨一体化改性,考察了研磨时间、改性剂用量对其表面改性效果的影响规律。进一步利用气流分级对煤矸石灰进行分选,对比分析了改性与否及颗粒粒径对橡胶补强填充性能的影响。【结果】结果表明,球磨30min、铝酸酯偶联剂添加量2%时,综合改性效果最佳,煤矸石灰表面出现铝酸酯偶联剂的特征官能团。相较商用白炭黑填料,气流分级改性所得填料填充橡胶的硬度和交联密度更高,硫化性能更好,橡胶的拉伸强度、拉断伸长率和拉断永久变形降低,定伸应力提高。填料粒度分布对橡胶性能影响明显,硫化性能随填料粒度减小而提高,拉伸性能随之提高,超细煤矸石灰改性作为填料的补强性能与白炭黑接近,具有替代白炭黑的潜力。

支气管哮喘患儿持续性气流受限的影响因素分析

目的探讨支气管哮喘患儿持续性气流受限(persistent airflow limitation,PAL)的影响因素。方法选取2021年1—12月首都儿科研究所附属儿童医院就诊的5~17岁PAL哮喘患儿(病例组)和同期就诊的非PAL哮喘患儿(对照组),每组50例。采集两组患儿临床资料,比较个人史、哮喘发作、过敏状况、呼吸道感染、肺功能水平等,采用多因素logistic回归方程分析PAL的影响因素。结果100例患儿中,男78例、女22例;年龄(9.5±2.2)岁。多因素logistic回归分析结果显示,既往肺炎史(OR=5.863,95%CI:2.295~14.975,P<0.01)、哮喘最严重一年发作次数越高(OR=1.599,95%CI:1.079~18.436,P<0.01)的患儿越容易发生PAL。结论哮喘患儿发生PAL起病早,肺炎史、哮喘频繁发作是患儿发生PAL的危险因素。应重视预防感染、减少呼吸道感染次数,合理用药,控制支气管哮喘发作,以减少PAL的发生。

基于计量测试技术的气流组织与机房空调节能运行研究

为量化气流组织对机房空调节能的影响,以某数据中心作为测试对象,基于计量测试技术将抽象的气流组织参数化、指标化,通过测量数据的分析,指出了机房内气流组织存在的问题,并制定了有针对性的气流组织调优和空调节能运行策略。测试数据表明,在机房热环境满足国家标准要求的前提下,机房空调节能率超过28%。

同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流形态研究

采用射流线性稳定性分析方法,考虑液体黏性、周围气流的同轴旋转运动以及可压缩性的条件下,建立了描述同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流的数学模型,并进行了验证,研究了气流量纲为1旋转强度以及流体物性对液体射流不稳定形态的影响.研究表明:周围气流的旋转速度较小时,对射流起促稳作用,继续增大气流量纲为1旋转强度,开始对射流起促分裂作用;且随着气流旋转强度的增大,射流扰动沿周向方向发展,射流柱变的高度不对称.在研究参数范围内,气体可压缩性和气/液密度比均能促进射流的失稳,并会影响射流空间形态,尤其是在周向方向上能够改变射流的占优模式,增强射流的不对称性;液体黏性以及表面张力对射流均具有增强稳定性的作用.

气流对飞秒激光加工炸药装药过程的热安全性影响分析

由于炸药具有热传导系数小、对温度极其敏感的特点,在使用多脉冲飞秒激光对其进行持续加工时,极有可能在炸药内形成热累积,从而导致点火、燃烧等危险事件的发生。为了降低激光加工材料过程中的热效应,人们普遍采取在材料加工表面施加气流的方法。为了研究加载气流条件下,炸药装药在飞秒激光作用下产生的烧蚀产物的运动规律以及炸药装药内部的温度变化,建立了加载气流条件下飞秒激光加工炸药装药过程的二维流固耦合计算模型,对在单侧、双侧不同入射角度的亚音速气流作用下,飞秒激光加工奥克托今(HMX)炸药装药的过程进行了数值模拟计算。计算结果表明:单侧气流会在炸药加工表面形成漩涡流,导致烧蚀气体产物在炸药表面做旋转运动,加重了烧蚀产物对炸药的热影响;双侧气流会在远离炸药加工表面的地方形成较大的漩涡流,从而使烧蚀气体产物迅速离开炸药加工表面,有效降低了炸药的温度,提高了飞秒激光加工炸药装药过程的安全性。

气流分选技术研究进展

双碳背景下,气流分选技术因污染低、成本低、不用水、投资省、工艺简单等优势备受关注。为提升气流分选技术在多领域、多地区、多工况的适应性,解决气流分选物料适用范围窄、细粒分选效率低、设备大型化难等问题迫在眉睫。围绕气流分选理论、技术应用和技术改进3方面系统评述气流分选技术研究进展。首先,介绍了气流分选技术原理,分析气流分选过程颗粒受力及分选理论进展;其次,综述了气流分选在固废、矿业、农业等领域的应用进展,并评析了技术优势和技术短板;再次,系统分析了气流分选供风方式优化和设备结构优化等技术改进进展;最后,给出了通过单体并联和相似放大准则提高设备处理量,通过预干燥、分选干燥一体化、改进入料方式提高潮湿物料适应性与分散性,通过窄粒级分选和保持物料形状一致性的预处理过程提高细粒和薄片物料分选效率等路径。展望了未来气流分选技术在线检测与控制智能化、分选装备大型化、分选效率精细化、分选工艺联合化等方面的发展方向,为气流分选技术进一步研究和推广应用提供重要依据。

气流场驱动喷射3D打印熔融聚乳酸微细纤维及表面浸润性调控

提出了一种高速气流场驱动喷射高效三维(3D)打印熔融聚乳酸微细纤维的方法,分析了高速气流致熔融材料剪切破碎原理,研究了打印工艺中供料气压、气流流速、打印高度等关键参数对微细纤维直径分布及结构孔隙率、截面尺寸的影响规律。并对所获得的聚乳酸微细纤维进行了表面浸润性测试。结果表明,该工艺相对于静电纺丝等微细纤维制造方法,加工效率提高10倍以上。通过控制不同的打印参数,可以有效实现纤维直径在6~18μm、孔隙率在55%~96%范围内的有效调控。通过3D打印工艺,可实现具有宏观路径可控、微观具有高孔隙率微纤维结构的制作。表面浸润性结果显示,打印微细纤维由于材料分子基团及高孔隙率综合作用,具有疏水性及粘附性特征,通过对微观局部进行亲水处理,实现了同一材料局部疏水和亲水共存结构的制作,证明了该方法表面浸润性调控的有效性。

超大型侧吹熔池熔炼余热锅炉烟气流动及烟尘黏附研究

富氧侧吹熔池熔炼广泛应用于铜、铅、锌等有色金属的提取,其后端的余热锅炉承载着余热回收利用、沉降烟尘的重要作用。但在实际生产过程中,炉内烟气流场混乱,烟尘易黏附积灰,炉壁与部件磨损严重等,导致了余热回收效率降低,低负荷运行甚至被迫停机。针对上述问题,采用多相网格质点方法,对年处理150万t精矿超大型富氧侧吹熔池熔炼余热锅炉内烟气流动特性、烟尘沉降与黏附开展数值模拟研究。结果表明:炉内的烟气涡旋会导致烟尘回流至入口烟道;挡板前移会导致挡板受击与堵塞情况加剧;增大挡板间距能有效减小挡板的堵塞;增大辐射室空间能大幅度减小挡板受到的冲击。

气流粉碎干燥对碳纳米管水分含量的影响

【目的】制备锂离子电池正极导电浆料中水分含量(质量分数,下同)极低(<10-3)的碳纳米管,研究对碳纳米管物料水分含量的影响因素。【方法】利用LNJ-12A型气流磨对碳纳米管湿物料进行超细粉碎干燥;通过改变气流磨的分级机转速、引风机转速、喷嘴喉部直径、粉碎腔体积,分析不同参数对碳纳米管物料水分含量的影响。【结果】在综合考虑能耗和实际工况下,当单因素变量为分级机转速4800 r/min、引风机转速2400 r/min、直喷嘴喉部直径4.5 mm、粉碎腔体积从1.14×10^(-2) m^(3)增加至23.56×10^(-2) m^(3)时,碳纳米管干燥后的水分含量分别为8.45×10^(-4)、6.68×10^(-4)、6.88×10^(-4)、5.89×10^(-4)。【结论】适当增大分级机转速,减小引风机转速,使用直径合适的直喷嘴,增大气流磨粉碎腔体积,对碳纳米管的水分干燥效果会产生有益影响,相同干燥次数下碳纳米管物料水分含量更低,且达到水分要求时的干燥次数更少。

碳纤维气流展纤工艺研究及均匀性分析

为研究碳纤维在气流作用下的展纤过程,研制了一套气流展纤装置。通过多因素正交实验研究了气流流速、支撑辊跨距和纤维悬垂量对展纤宽度的影响,并对实验结果进行了分析。采取MATLAB数字图像处理技术,对展纤后的碳纤维图像进行了缩小、灰度化和增强等预处理,引入了变异系数与概率分布,对碳纤维横、纵向分布均匀性进行表征。结果表明:气流展纤宽度与纤维悬垂量在一定范围内呈线性正相关,选取最优工艺参数,即气流流速为4 m/s,支撑辊跨距为140 mm,有着较好的展纤效果;采用数字图像分析法能够较好地表征碳纤维气流展纤均匀性,并与实验结果相一致,具有较好的工业应用前景。

基于GA-BP神经网络的大型客机气流角估计方法

为了解决硬件冗余难以克服的气流角传感器共因故障问题,进一步提高飞机气流角信号的可靠性,研究了基于GABP神经网络的气流角估计方法。通过BP神经网络融合姿态角、加速度、风速等参数来实现不依赖气流角传感器的气流角估计;引入遗传算法对神经网络权值和阈值进行全局优化,提高估计精度;对某大型客机的试飞数据预处理后用于模型的训练和测试。仿真结果表明,训练完成的GA-BP神经网络模型对气流角的估计值贴近实际值,稳定性和精度明显高于BP神经网络。上述方法给飞机增加一个余度的气流角信号,可用于传感器故障时为飞机提供可靠的气流角信号。

烟草喷雾机气流场数值仿真及试验验证

为了探究烟草喷雾机风送系统气流分布情况,利用数值仿真与试验验证相结合的方法分析气流场分布规律。结果表明:1)该喷雾机气流场中气流在喷筒内导流柱两侧分布均匀,喷筒出风口截面处气流分布的仿真结果与实测结果之间相对误差较小且分布趋势一致,证明了仿真模型的合理性和有效性;2)风速与测量位置到出风口截面距离的线性回归方程为y=13.29-9.49x,相关系数为0.721。仿真及试验结果为后续风送系统的优化设计提供了参考。