基于遗传算法的快速X射线计算机层析成像多相流测试技术(Ⅱ)静态实验验证

采用静态实验模型和一套X射线测试系统模拟了二值多相体系多角度同时投影的S射线CT测量过程。静态实验模型模拟空气一水两相体系，截面相浓度分布满足O-1特征。X射线测试系统由一台工作电压为150kV的闪光X射线机、一台X射线平板检测器和一套数据采集单元组成。通过旋转静态实验模型，分步实现不同角度的投影数据采集。基于模拟的多角度“同时”采集的投影数据，使用本系列研究所构建的基于遗传算法的快速X射线CT多相流测试技术（GA—XCT）对截面图像进行重建，测试结果表明：在3～24个有限角度实测投影数据的情况下，GA—XCT表现出了明显优于传统CT图像重构算法（滤波反投影算法）的图像重构能力，且具有良好的抗噪声能力。

CO在Ag掺杂的氧化锰八面体分子筛上吸附的TAP研究

利用产物瞬时分析反应器中进行的单脉冲实验,考察了393～493K温度范围内CO在Ag掺杂的氧化锰八面体分子筛上的吸附行为.实验表明:CO在催化剂表面发生化学吸附,并与晶格氧反应生成CO2.通过对该过程反应物及产物脉冲响应曲线的模拟,得到了各基元反应的动力学参数.CO和CO2在该催化剂表面的脱附活化能分别为83和31kJ/mol,CO与晶格氧的反应活化能为116kJ/mol.

不同入口结构下行床内气固流动及混合行为的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学和离散单元模型(CFD-DEM)耦合一种简单的气固催化反应模型,对具有不同入口结构的二维下行床内的气粒流动和混合行为进行全床数值模拟。模拟得到了不同入口结构下行床内的多尺度气固运动状态、全床的颗粒含率、速度及反应生成物浓度分布,以及气体和颗粒在下行床内的停留时间分布,发现入口结构对反应器内的流动、混合和气固接触效率起着关键性的作用,入口气体和颗粒的不均匀分布将导致下行床内气体停留时间的宽分布以及气固接触效果的恶劣。

下行床气粒流动行为的Eulerian-Lagrangian模拟

采用计算流体力学和离散单元方法耦合模型(CFD-DEM)对二维下行床内的气粒流动行为进行了全床数值模拟。模拟结果展示了下行床典型操作条件下特有的气固动态流动结构:沿流动方向存在明显的入口控制区、过渡区和(完全)发展区;颗粒聚团并不是出现在浓度相对较高的入口区,而是在过渡区之后的发展过程中逐渐形成较多的、松散的动态聚团结构。下行床发展段呈现典型的近壁浓环结构,这与实验结果基本一致。考察了颗粒之间以及颗粒与壁面之间的碰撞参数对下行床内气固流动结构的影响,发现完全弹性碰撞颗粒体系在入口区呈现最快速的颗粒分散;而对本文研究的操作条件,颗粒碰撞参数对发展段时均流体力学行为只产生轻微的影响。

气固催化反应流动的CFD-DEM模拟研究

针对复杂气固催化反应流动系统,提出一种新的气固催化反应流动的模型框架,即CFD-DEM反应流模型框架,计算流体力学(CFD)方程用于描述气相的流动和传递行为,离散单元法(DEM)用于描述颗粒相的运动。结合石油催化裂化(FCC)过程,考虑颗粒间传热和气固相间传热模型、催化剂颗粒瞬态失活模型以及FCC过程的4集总动力学模型,建立完整的CFD-DEM反应流模型。应用所建模型模拟在不同剂油比操作下高2m,宽0.05m的二维提升管和下行式反应器内的FCC过程。由于能实时追踪各个催化剂颗粒的运动、传热和化学反应行为,模拟结果直接揭示了不同的流动结构和颗粒返混行为对反应器性能(如汽油、焦炭等产物的选择性)的影响。此外,方法论本身可推广至FCC过程以外的气固相催化或非催化过程的精细描述。

基于遗传算法的快速X射线计算机层析成像多相流测试技术(Ⅰ)测试原理和数值仿真

针对局部浓度场具有二值分布特征的特定多相流体系，提出引入多相流物理特征的快速X射线计算机层析成像（XCT）技术，基于围绕被测物有限角度的X射线投影数据，建立了改进的遗传算法（GA）求解不完整投影数据集的二值图像重构算法。通过有限角度的同时投影，实现对两相流浓度场的瞬间图像冻结和快速图像采集，既拥有XCT的高空间分辨率特征，同时满足高时间分辨率的动态测量要求，并由于投影角度数要求的大幅度缩减而降低了XCT的硬件成本。以气液两相流的多泡体系为研究对象，通过详细的数值仿真实验获得了较理想的图像重构效果，验证了GA—XCT的理论可行性。在3～24个有限角度投影数据的情况下，GA—XCT表现出明显优于传统CT图像重构算法（即滤波反投影算法）的二值图像重构能力。同时，GA—XCT具有很好的抗噪声能力，而且不依赖于气泡形状。

住宅二次供水设施改造设计探析

根据城镇住宅二次供水设施实际运行情况调查显示,有不少二次供水设施出现渗漏问题,且存在供水管理不规范、水污染风险高、安全隐患多等情况,居民反映较为强烈,故稳步推进住宅二次供水设施改造工作显得尤为关键。本文首先针对二次供水设施现状进行分析,其后详细探讨了住宅二次供水设施改造设计原则与要点,最后阐述了相关改造设计案例,以期可为类似项目提供有价值的参考。

智能沙盘地理教学演示系统

在Unity3D平台上,将增强现实技术和相关地理知识点相结合,设计并实现一个智能沙盘地理教学演示系统。该系统具备深度数据处理、投影矩阵变换、地形渲染、流体模拟、物理特性、沿坡添加游戏对象、日照角变化、手势交互等功能,能够根据实体沙盘的变化实时渲染虚拟地形和场景。学生在投影校正、添加游戏对象、季节切换、天气特效、灾害模拟等多个场景下与系统实现互动,学习等高线、地形地势、日照角等知识点内容。

拉曼光谱在二维材料研究上的应用

新时代研究型大学要求我们在本科教学中做到基础教学与创新性研究相统一,拉曼散射实验作为近代物理学经典实验之一,在前沿科学研究中有着广泛的应用。二维材料是近年来凝聚态物理与材料科学研究的前沿交叉领域,本文介绍了拉曼光谱技术的基础原理,并系统地概述了拉曼光谱技术在二维材料的结构相变、厚度与成分表征的应用。希望以拉曼光谱在二维材料的表征应用为范例,在大学本科生的创新性实验中引入新的教学内容与实验方法,让学生们了解拉曼散射的应用前沿,激发学生的研究兴趣,提升学生的创新能力,为大学的创新实验与近代物理实验提供新思路。