中深层地热井换热特性多因素影响规律研究

积极推进中深层地热能供暖技术,是践行国家碳达峰碳中和“双碳”目标的重要举措。中深层同轴套管式换热系统可避免对地下水资源和环境造成损害,且影响要素之间存在着复杂的非线性相互作用。基于中深层同轴套管式换热器的理论分析和数学描述,建立地热井分层换热模型,并验证其可靠性;以陕西关中盆地某中深层地热井为依托,采用数值模拟方法对各项因素影响下的地热井换热性能及连续运行过程的取热能力进行系统分析。结果表明:采用均质模型、分层模型计算地热井出水温度与实测值最大相对误差分别为14.08%、11.50%,平均误差分别为7.29%、6.93%,分层模型较均质模型具有较高的计算精度;影响因素中地热井深度、地温梯度及地层导热系数对取热功率影响最为显著,在一定程度上取热功率与地温梯度、进水温度、内管导热系数基本呈线性关系,且固井材料导热系数对传热过程具有热阻效应;中深层地热井取热量随运行年限的增加而降低,前5个供暖季取热量降幅较大,之后取热量降幅减缓,经过50个供暖季,年平均取热功率下降15.59%,将地温下降值超过1℃视为地温场受到影响,地温场平均受影响半径约为65 m,此外,由于地层的差异性,地热井周围地层温度下降及恢复等值线在地层交界面处出现了“阶梯式”变化,岩石导热系数较大的地层在地层交界面附近造成的温度扰动距离更远。研究成果可应用于中深层地热井取热换热能力的评估,同时为中深层同轴套管式换热系统的设计提供借鉴。

横向受迫振荡圆柱绕流升阻力系数研究

基于自主研发的紧致插值方法数学模型,开展均匀来流条件下(Re=200)圆柱横向受迫振荡问题的二维数值模拟研究.选取振荡幅值为A/D=0.1,0.2,0.3,0.4,振荡频率比为f_e/f_s=0.14~3.0的不同工况进行数值模拟.文中主要分析圆柱所受到的升力系数C_L和阻力系数C_D随频率比f_e/f_s和振幅A/D的变化趋势,以及升阻力系数发生突变的频率值构成的频率区间与频率锁定区间的关系.

不同运动自由度组合串列双圆柱涡激振动数值模拟

基于自主研发的紧致插值曲线CIP (Constrained Interpolation Profile)方法数学模型,对均匀来流条件时不同运动自由度组合下的串列双圆柱涡激振动问题开展二维数值模拟。模型针对雷诺数Re=100,质量比m*=2的串列双圆柱涡激振动问题,选取上、下游圆柱不同运动自由度组合工况进行模拟。重点分析圆柱的升阻力系数、运动位移随折合速度Ur变化的响应。研究表明:当上游圆柱双自由度运动时,随着下游圆柱运动自由度的增加,下游圆柱对上游圆柱涡激振动响应的影响减弱;当下游圆柱双自由度运动时,随着上游圆柱运动自由度的增加,上游圆柱对下游圆柱涡激振动响应的影响变强。研究结果表明圆柱运动自由度组合形式对串列双圆柱涡激振动的影响不可忽略。

低雷诺数下串列双圆柱涡激振动的数值模拟

针对海洋立管中常发生的流致振动问题,本文采用自主研发的CIP-ZJU数值模型,对雷诺数Re=150条件下串列双圆柱的涡激振动进行模拟。该模型在笛卡尔网格系统下建立,采用具有三阶精度的CIP方法求解N-S(navier-stokes)方程,采用浸入边界法处理流-固耦合问题。本文仅考虑圆柱的横向振动,具体分析不同间距比和折合速度,并分别考虑上游圆柱固定和自由振动两种工况,得到柱体振动响应、受力响应和流场信息,验证了本模型在处理柱体涡激振动问题的有效性。结果表明:串列情况下下游圆柱的最大振幅要明显大于单柱的情况,双圆柱涡激振动的阻力系数普遍比单圆柱涡激振动时要小;上游圆柱固定时,下游圆柱的振动频率几乎不由斯特劳哈尔频率控制;而当上游圆柱自由振动时,在折合速度4≤Ur≤5时,上游圆柱后方产生两列涡,使下游圆柱的运动范围限制在两列涡之间,可对其振动产生了抑制作用。

污水微生物燃料电池的细菌催化剂驯化

采用一种无腔室连续流结构作为微生物燃料电池的反应器,考察了驯化条件和阳极电极材料对无介体微生物燃料电池性能的影响。结果表明,培养液COD负荷、电极材料以及放电电流对微生物燃料电池的性能都有直接影响。在驯化的初始阶段培养液的COD负荷和电流不宜过大,否则会影响厌氧微生物代谢,导致其丧失电活性;以20%PTFE石墨膜作为阳极电极材料,其孔径大小与厌氧微生物个体大小更为匹配,同时也具有较高的孔隙率,表现出最好的阳极性能。

磷钨杂多化合物结构对柴油氧化脱硫性能的影响

以Na4P2O7·10H2O,Na2WO4·2H2O和WO3为原料,用固相反应法合成了多种不同化学成分的磷钨杂多化合物(TPHC)。通过以所合成杂多化合物为催化剂进行了柴油氧化脱硫实验,并对杂多化合物的结构作了分析。结果表明所合成的磷钨杂多化合物具有不同的催化性能。通过分析发现磷钨杂多化合物的催化性能与端氧Od的活性有关,Od活性越高,其得失电子能力越大,相应的磷钨杂多化合物催化性能越好。

氧化还原导电水凝胶制备及其在微生物燃料电池的应用

微生物细胞与微生物燃料电池阳极之间的电子传递效率是影响产电性能的关键因素.借助阳极修饰可以促进电子转移速率,提高电池的性能.本文合成了一种以聚4-乙烯基吡啶为骨架,中性红单体为氧化还原活性中心、具有良好导电性和生物兼容性的氧化还原水凝胶材料.其中通过共价键合固定氧化还原中介体,避免了对外界环境的二次污染.以该材料修饰碳纸作为阳极组装电池,实验表明经过修饰的生物阳极驯化周期缩短,阳极电势更接近NADH/NAD的平衡电位.该电池的功率密度较未修饰的电极的电池有明显的提高.

碳包覆铁铜合金纳米粒子的制备及其表征

以蔗糖为碳源,硝酸铁、硝酸铜为金属源,采用液相还原-高温退火的方法成功制备了碳包覆铁铜合金纳米粒子.利用X射线衍射分析(XRD)研究了不同Fe、Cu摩尔配比下所制备样品X衍射花样.结果发现,利用当Fe/Cu摩尔比为1∶4时,所制备的样品物相单一.同时还利用能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)等测试方法对摩尔比为1∶4下所制备的样品的形貌、成分和结构进行了进一步的研究.结果表明:该摩尔比下,所制备的纳米粒子具有明显的核壳结构,金属核为FeCu4合金,平均粒径为43 nm;碳壳厚度约5 nm,以非晶态存在.

pH响应型聚合物Eudragit L-100固定化阿魏酸酯酶产阿魏酸的研究

阿魏酸酯酶处理固体底物木质纤维素时,难以实现游离酶与产物或固体残留的完全分离,增加了生产成本。该实验以1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐[1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide,EDC]为交联剂,将阿魏酸酯酶共价固定在pH响应型聚合物Eudragit L-100上可以解决这样的问题。通过对交联剂浓度、pH、时间、温度等固定化酶条件的优化,确定了制备固定化酶的最佳条件。在最佳固定化条件(EDC 5 g/L、pH 6.0、固定化时间1 h、温度25℃)下,固定化酶表现出比游离酶更好的热稳定性,40℃反应1 h后,固定化酶和游离酶的残留活性分别约为50%和30%。此外,固定化酶的pH稳定性也显著提高。以脱淀粉麦麸为底物生产阿魏酸(ferulic acid,FA)时,5次反应后固定化酶残留活性仍保持在64%左右。该研究提出的采用pH响应型聚合物Eudragit L-100固定化酶对于不溶底物的酶法水解提供了一个非常简单有效的方法。

光纤光栅传感实验装置设计与实现

光纤光栅是理想的应力和温度传感元件。结合实验室器件,设计了一个利用光纤光栅监测应力以及温度的实验系统。通过实验验证了光纤光栅的基本特性,实现了应力及温度的监测。通过自行搭建的实验平台进行了实验分析,实验结果和理论分析吻合。

基于Trnsys的地源热泵+冷却塔复合系统运行特性模拟研究

针对夏热冬冷地区地源热泵系统的土壤热堆积问题,以淮南市某建筑为研究对象,通过DeST软件对建筑冷热负荷进行全年逐时模拟分析,完成复合系统容量配置,利用Trnsys软件建立地源热泵+冷却塔复合系统仿真模型,并进行模拟计算。结果显示:系统完全满足建筑供热制冷需求,节能效果明显,年节约能耗3.0×10^(6)kWh,实现了地埋管周围岩土体的冷热平衡,全年土壤热不平衡率19.03%,年温度变化率仅为-0.7%。

欧盟对华光伏企业反倾销案

反倾销指对外国产品在本国市场上的倾销所采取的抵制措施，对倾销的外国产品除征收一般进口税之外，再征收附加税并使其不能廉价出售。本文就对近日欧盟对华光伏企业反倾销的举措进行介绍分析，并对中国光伏企业的未来发展做了大致揣测。

适应扰动的无人直升机姿态跟踪控制

无人直升机在实际飞行过程中,会受到阵风等外界因素的干扰,并且模型不确定性也会对控制效果带来不利影响.为应对这些挑战,本文设计了一种基于扩张状态观测器的自抗扰反步控制器.首先,建立了无人直升机姿态动力学模型.随后,引入扩张状态观测器,用以实时观测由外界扰动和模型不确定性组成的总和扰动.观测得到的总和扰动估计值与基于Lyapunov函数的反步法控制器控制算法相结合,用以消除总和扰动的影响,使得无人直升机在各种飞行条件下均能对运动指令进行快速和准确的跟踪.最后,仿真研究和飞行实验验证了该控制律的有效性.与同等条件下的PID控制器相比,该控制律表现出更优的飞行性能.

错列角度对双圆柱涡激振动影响的数值模拟研究

为研究错列角度α对双圆柱涡激振动问题的影响,采用自主研发的基于CIP(constrained interpolation profile)方法的数值模型,对雷诺数Re=100、错列角度α=0?～90?(间隔15?)的等直径双圆柱涡激振动问题进行数值模拟.模型在笛卡尔网格系统下建立,采用具有三阶精度的CIP方法求解N-S(Navier--Stokes)方程,采用浸入边界法处理流-固耦合问题,避免了任意拉欧方法下的网格畸变和重叠动网格技术中的大量信息交换问题,保证了模型的计算效率.重点分析不同错列角度α上下游圆柱的升阻力系数、位移响应、涡脱频率和尾涡模态等.结果表明:折合速度Ur=2.0～3.0时,上下游圆柱升阻力随错列角度的增大基本呈单调增大的趋势;Ur=5.0～8.0时,随错列角度的增大,上下游圆柱阻力变化较小,升力呈"上凸"趋势,在α=15?～30?取得最大值;Ur=10.0～13.0时,随错列角度的增大,上下游圆柱阻力变化较小,升力呈"下凹"趋势,在α=30?～45?取得最小值,且柱体横流向振幅和升力没有明显的对应关系.最后,结合尾涡模态对以上规律的成因进行分析.研究结果可为相关海洋工程设计提供参考.

老年期痴呆的中医手法治疗效果初探

目的:对老年期痴呆患者提供中医传统手法治疗并对此疗法在减轻患者精神行为问题和提高日常生活机能与认知功能方面的疗效进行评价,为该病的精神行为症状的治疗和缓解提供新思路。方法:总共71名受试者来自中国十个省市的14个中医院和养老院,为50岁以上中老年人(其中50~60岁2人,60~70岁16人,70~80岁23人,80~90岁25人,90以上5人),患有不同程度的认知功能障碍。所有病人得到为期为6个月,每周3次,每次40~60分钟的统一规程的中医手法推拿按摩治疗。使用单组治疗前后对照研究,全部参加者在入组时先做基线测查,治疗中期(3个月)和治疗结束(6个月)时再做一次同样的测查。结果:认知功能(MMSE)三月追踪和基线无显著性统计变化,但六月追踪与基线相比有显著性提高(t=2.71;p <0.01)。精神行为问题(NPI)三月追踪(t=-3.15;p <0.01)和六月追踪(t=-4.43;p <0.001)都相对基线有显著性降低。日常生活机能(ADL)三月追踪(t=3.75;p <0.001)和六月追踪(t=6.17;p <0.001)相对基线有显著性提高。这些结果表明,这些患者在接受传统中医手法治疗三个月后,在降低精神与行为问题方面有明显好转,在日常生活机能方面也有明显提高。在连续接受治疗六个月,患者的认知功能还表现出明显的好转。结论:初步证据表明传统中医手法对老年期痴呆患者有明显治疗效果。中医手法操作简单易学,在老年期痴呆患者照护实践中有很强的可行性和广泛接受性,值得进一步研究和推广。

大学生方程式赛车的空气动力学套件的建模与流场分析

汽车的空气动力学特性被越来越多的人所重视,对汽车的操控性与稳定性都产生影响。该文利用Catia软件对设计的空气动力学套件进行三维模型的建立,并与赛车装配,利用有限元分析软件ANSYS进行流场分析,得出赛车的流场特性,为其改进设计提供依据。空气动力学在赛车领域的应用是非常广泛的,我们将此应用于大学生方程式赛车上面,给赛车加装空气动力学套件,使其的操纵性能得以提升。

基于UG和ANSYS软件的大学生方程式赛车车身设计与流场分析

UG软件具有强大的曲面建模功能,其无差化的草绘曲线和三维曲线功能给实际建模过程带来便利条件。本文通过对已知大学生方程式赛车车架进行车身的设计建模,并通过有限元分析软件ANSYS中FLUENT模块对赛车车身进行流场分析,验证赛车车身良好的空气动力学性能。

基于STM32的路灯智能监测控制系统

目前,国内的路灯设备基本上处于人工监控的状态,因此,需要大量的人力资源进行维护和维修。针对以上现状,设计了一种基于STM32的路灯智能监测控制系统,将物联网技术引入到路灯设备之中,实现路灯设备上的实时故障监测与智能控制。系统以STM32F103ZET6单片机作为MCU,通过RS485总线实现光照强度传感器和PM2.5传感器的信号采集,用固态继电器控制路灯供电电路的通断,利用电流互感器实时监测路灯供电电路的电流状态,并通过4G传输方式进行路灯下位机端与上位机端的信息交互。该系统能够实现环境数据实时读取、根据当前环境自动开关灯控制、远程手动开关灯控制和故障监测报警等功能。经试验验证,系统稳定可靠,采集数据准确,可以实现路灯系统的智能化控制。

基于O-cell静载试验的东非沼泽区桥梁桩基承载性能研究

为了研究东非沼泽区桥梁桩基础的承载性能,本文依托东非乌干达高速公路项目某大桥,选取2根试桩开展O-cell静载试验分析研究。结果表明,试验结果满足设计要求;试桩表现为摩擦桩特性,桩基承载力主要由桩侧摩阻力提供;经验推算极限桩侧阻力和桩端阻力与地勘报告推荐值相比来看,桩侧阻力相差较大,桩端阻力较为符合。研究结论可为日后类似地区开展桥梁桩基础工程设计提供参考。

地下室外墙设计探讨

本文针对地下室外墙不同边界条件及受荷情况的静力分析提供相应的计算简图,并提出地下室外墙设计时应注意的事项。