非饱和土壤中重金属污染物迁移机理分析

视土壤为非饱和多孔介质,将描述非饱和多孔介质中多种迁移场量耦合的热质传递模型,结合土壤中溶质迁移的对流-弥散规律,并考虑土壤固体骨架对重金属污染物的吸附特性,建立非饱和土壤中重金属污染物迁移的数学模型.数值分析了非饱和土壤不同深度处和土壤含湿量不同时,污染物在土壤中的迁移状况.随着土壤深度的增加,污染物在土壤中的迁移呈现滞后性;湿含量较高的土壤,在迁移状况趋于稳定时,污染物沿土壤深度的增加其浓度梯度相对较小,数值分析所得污染物在土壤中的迁移规律与文献已有试验结果相一致.因此,所建立的数学模型和数值分析结果,可为分析重金属污染物在土壤中的迁移状况和修复重金属污染的土壤提供一定的理论指导.

辅助船舶航行的圆弧型风帆流体动力性能分析

以风能作为动力辅助船舶航行的风帆助航,是新能源应用于船舶航运中的重要途径。采用k-ε紊流模型方程描述圆弧型风帆流体动力学特性,并利用计算流体动力软件fluent,对圆弧型风帆迎风面上的压力分布、风帆产生的升力和阻力、拱度比等圆弧型风帆流体动力特性,以及并排组合风帆的动力特性进行了数值分析。圆筒风帆迎风面上的压力沿着圆筒面,顺风力方向逐渐减小。适当提高圆筒型风帆拱度,有利于风帆驱动船舶迎风航行。应调整风帆受的风力攻角,使风帆产生较大的船舶驱动力。并排风帆组合的各帆之间存在相互影响。针对圆筒型风帆流体动力特性的数值分析和风洞试验的结果一致。分析所得出的结果,可为开发商用风帆助航节能船舶提供一定的指导。

球形容器内石蜡非约束融化特性实验

通过可视化实验研究了球内受空隙影响的石蜡(RT27)非约束融化过程,探讨了球直径、加热温度、初始温度以及相变材料(PCM)填充率对球内非约束融化特性的影响。通过对PCM固液界面演化、固相运动等融化行为的观察发现,受球内空隙影响,非约束融化过程会出现固相PCM先漂浮后下沉的融化模式。进一步的量化结果表明:增大球直径,固相PCM漂浮时间先增大后减小,总融化时间则持续增大;提升加热温度和初始温度,固相PCM漂浮时间和总融化时间减小;增大PCM填充率,固相漂浮时间和总融化时间先增大后减小。最后,通过对实验数据的无量纲化分析,提出了无量纲总融化时间(受Rayleigh数、Stefan数、PCM填充率、无量纲初始温度影响)关系式。

水平圆柱相变单元蓄放热动态特性研究

通过实验和数值方法研究了水平圆柱蓄热单元蓄、放热过程中换热特性的共性和差异,分析了壁面温度在高于/低于相变温度10 K的间隙性周期热边界条件下,蓄放热单元的热动态特性。结果表明,在相变起始阶段,蓄、放热过程主要以导热换热方式为主;随着蓄放热过程的进行,蓄热过程的换热方式转变为以自然对流主导,放热过程则仍以导热主导。在本文所研究的等温差等时长的间歇交替蓄-放热循环中,由于蓄热融化速率大于放热凝固速率,会出现由不稳定状态发展到周期稳定状态的演变过程;在周期稳定工况下,蓄放热单元会在完全液相到液固两相共存间交替变化。

泡沫铜内石蜡凝固的孔隙尺度实验研究

对泡沫铜内石蜡凝固相变进行孔隙尺度实验研究。采用高分辨率相机与红外热像仪对凝固过程相场与温度场进行可视化,并通过热电偶测量石蜡与泡沫铜骨架局部温度以获得相变过程热响应及热非平衡特性。揭示了泡沫铜孔隙内凝固相变中包括固液相界面移动、液态石蜡流动及石蜡体积收缩等多个物理过程。研究表明：在多物理过程交互影响下,泡沫铜可高效扩展凝固相界面、提升样品热响应速率,采用孔隙率为0.974的泡沫铜可将石蜡凝固相变速率提升至2.8倍;泡沫铜能有效避免石蜡凝固过程由体积收缩引起的裂缝问题,消除由其引起的热阻;石蜡与泡沫铜骨架间存在局部热非平衡性,且在相变阶段尤为明显。