高风速下沙粒跃移跃距的实验研究

跃距是颗粒运动的重要参数之一,沙粒跃距的实验研究对沙粒跃移理论研究有重要的参考意义。由于高风速下沙粒跃移轨迹平缓,飞行距离较长,因而,高风速下沙粒跃距的实验研究很少。通过对沙粒跃移特点进行分析,提出同时采用水平集沙仪和垂直集沙仪观测沙粒跃距的方法,并采用该方法对高风速下沙粒跃距进行野外观测研究。结果表明,沙粒跃距随粒径减小呈指数规律增大,沙粒粒径与运动方式转换趋势与前人研究结果基本一致,说明该方法测量沙粒跃距是可行的。

气溶胶粒子在裂隙中穿透特性实验研究

为研究气溶胶颗粒通过房屋裂隙进入室内的穿透特性,用铁质矩形裂隙在实验室进行模拟实验研究。结果表明:气溶胶粒径、气体流速和裂隙高度对气溶胶的穿透率影响比较显著;流速和裂隙高度增加会增大气溶胶的穿透率;不同粒径的气溶胶在相同实验条件下穿透率存在明显差异,最易穿透的是粒径在0.5μm左右的粒子,小粒子和大粒子分别在Brownian扩散作用和重力沉降作用下穿透率低。

气溶胶在岩体裂隙中迁移特性的实验研究

为得到实际岩体裂隙中气溶胶的穿透行为特性,为山体中存储间的选址及洞室工程防护措施的制定提供精确的数据支持,利用电子低压碰撞器对气溶胶在岩体裂隙中的穿透率进行实验测量,得到气流速度、粒径大小、裂隙长度、裂隙高度等参数对穿透率的影响。结果表明,在较低的流速下,小粒径粒子的穿透率随流速的增大稍微增大,大粒径粒子趋势不明显;随着气溶胶粒径的增大,穿透率先增大后减小,峰值在0.3～1.0μm之间;随着裂隙长度的增加,穿透率呈指数减小,且不同长度裂隙、不同粒径气溶胶粒径的穿透率减小趋势基本一致;裂隙高度的增加使气溶胶的穿透率显著增大,高为1.0 mm的裂隙中,气溶胶的穿透率更大,更接近理论结果;在常温常压下,高为0.1 mm的裂隙中,流速为5.6 m/s时,粒径为0.3μm的气溶胶在0.1 mm宽岩体裂隙中的迁移距离非常有限。粒子除了受重力沉积和扩散沉积作用,还受到碰撞效应等作用。

洞室气溶胶穿透率测量实验研究

为评价某洞室对气溶胶粒子的封堵特性，利用电子低压碰撞器（ELPI）对洞室气溶胶穿透率进行实验测量，得到气溶胶渗透进入洞室的穿透率，初步建立评价洞室气溶胶穿透率的方法。结果表明：该洞室气溶胶的穿透率为0～0.32，对应粒径为O．08～3μm，显著低于一般居所的气溶胶穿透率。通过两次实验测量对比发现，洞室的整体穿透率由少数较大裂隙决定，有效封堵大裂隙可以显著减小气溶胶的穿透率。

沙粒在复合型阻沙措施附近沉积特性数值模拟

基于CFD软件,采用DPM模型对沙粒在复合型阻沙措施(阻沙堤与截沙沟组合而成)附近的运动轨迹和沉积特性进行了数值模拟。结果表明:阻沙堤对大粒径的沙粒拦截效果良好,大部分小粒径沙粒将越过阻沙堤顶部继续输运;在阻沙堤下风向气流(或沙粒)的附着点后增设截沙沟措施可显著提高对沙粒的拦截效率;阻沙堤与截沙沟间间距固定的情况下,增大截沙沟长度对促进沙粒沉积有显著影响。

塔里木盆地气溶胶粒度分布研究

使用Series 210收集了塔里木盆地内6个不同地点的气溶胶,获取了该地区气溶胶的粒度分布,并计算了对应的气溶胶数量中位直径。研究发现:在自然情况下,气溶胶分布遵循双峰分布的规律,其中第一峰值通常出现在0.5μm附近,第二峰值出现在3μm附近;由于采样点的气象条件、地表情况等差异所致,不同采样地点的峰位和峰面积有一定的差异;各采样点气溶胶分布规律显示,绝大多数气溶胶粒子粒径小于1μm。自然条件下,大多数采样点气溶胶粒子数量中位直径小于1μm。

气溶胶在采样管中的沉积特性研究

为了正确评价气溶胶在采样管道中的粒子沉积损失,文章通过实验研究确定了采样管道中粒子沉积与有关参数之间的关系。气溶胶粒子粒径为0.04~8.30μm、采样流量为10~30 L/min、采样管道长度为10~35 m。结果表明,当气溶胶粒径约小于1μm时,穿透率随粒径增大而增加,当气溶胶粒径约大于1μm时;穿透率随粒径增加而减小;气溶胶粒子的穿透率随流速增大而增加;气溶胶粒子的穿透率随采样管长增加而减小。

沙尘在防沙堤附近沉积特性的数值模拟

为研究沙尘在防沙堤附近的沉积特点,基于FLUENT软件,采用标准K-ε湍流模型和DPM模型对沙尘在防沙堤附近的运动轨迹进行数值模拟。结果表明,沙尘的运动轨迹受自身粒径、风速及防沙堤迎风面坡度的综合影响,沙粒粒径越小,风速越大,防沙堤迎风面坡度越缓,沙粒越过防沙堤的能力越强;除风速较低时部分小粒径颗粒沉积在防沙堤后端外,其余情况下沙尘沉积主要发生在防沙堤前端。

基于ELPI测量系统的撞击器分离特性曲线刻度

为对设计完成后的应用于气溶胶分级采样测量中的撞击器进行实验刻度,在分析原有单分散粒子刻度法的基础上,针对其存在的问题,建立基于电子低压碰撞器(ELPI)测量系统的混合源刻度方法;利用该方法对某撞击器的分离曲线进行刻度,并使用单分散粒子刻度法对其进行对照验证。结果表明,混合源刻度法的分离特性曲线拟合后判定系数R2为0.928 35,比单分散粒子刻度法的拟合曲线更好。

砂砾土风蚀可蚀程度的风洞实验研究

通过风洞模拟实验对砂砾土床面的风蚀可蚀程度进行了研究。结果表明,随风蚀进程的发展,砂砾土床面逐渐粗化,在特定风速下风蚀速率迅速降低,最终发展成稳定的戈壁风蚀面。26 m/s风速持续净风风蚀作用下,70 min后风蚀活动基本终止,床面最大侵蚀深度仅为1.8 mm。实验结果为西北干旱多风地区采用戈壁砂砾土覆盖地表有害物质,防止其风蚀输运而实现保护环境提供了有力的技术支持。

气溶胶在不同倾角裂隙中穿透率研究

为研究气溶胶在自然界不同倾角岩体裂隙中的穿透率,对理想模型进行了理论分析计算,并在实验室用钢板制做模拟裂隙置于不同角度进行实验。结果表明:实测值与修正后的理论计算值吻合较好,对于有一定倾角的规则尺寸岩体裂隙可以通过修正后的理论计算公式得到气溶胶在其中的穿透率;随着水平倾角的交替改变(-90°~90°),气溶胶穿透率呈现周期性变化,随着相对角度(0°~90°,0°^-90°)的增加,气溶胶穿透率明显上升,且大粒径粒子尤为明显,小粒径粒子受角度影响较小;随着侧面倾角增大(0°~90°),气溶胶粒子穿透率逐渐上升(尤其是大粒径气溶胶粒子);裂隙呈水平状态时,气溶胶在其中的穿透率最低。裂隙倾角变化,对小粒径气溶胶粒子穿透率影响不大,对大粒径气溶胶粒子穿透率影响较为明显。

西北戈壁地区气溶胶的浓度及粒度分布特征

为了获取西北戈壁地区气溶胶随着粒径变化的概率分布函数,对该地区的2次现场取样进行调查.结果表明,采样点气溶胶的质量浓度为0.03～0.1 mg/m3；气溶胶的粒径分布遵循双峰分布的规律,第1个峰值出现在约0.5 μm处,第2个峰值出现在约3μm处,其差异主要表现在第2个峰值的面积大小；大多数采样点气溶胶粒子数量中位粒径小于1 μm,质量中位粒径位于2～5 μm之间.

防沙堤风场特征数值模拟

基于FLUENT软件,采用标准湍流模型对防沙堤风场特征进行了数值模拟,研究了防沙堤迎风面和背风面设计方式对风场的影响。结果表明,防沙堤风场主要受迎风面坡度控制,坡度越陡对风速的衰减效果越好;对于固定形式的防沙堤,风场结构特征与风速无关,对不同风速的衰减比率是一定的。

非He气态检漏工质漏率转化为He标准漏率的可行性

以纯He、及一定浓度He、Xe、SF_6与N_2的混合气体示漏,研究了将浓度检漏法获得的非氦示漏气体漏率转化为He标准漏率的可行性。研究结果表明,对于纯粘滞流和纯分子流,依据现有的理论,通过粘滞系数、压力、温度、分子质量等参数的校正,可以进行不同示漏气体间漏率的转换。但由于He分子直径小,与其它示漏气体分子显著不同,即便在相同漏孔、相同压力条件,其流动状态也可能存在差异,进而影响计算结果的准确性。对于过渡流,由于其流动状态的复杂性,可以按照分子流和粘滞流漏率转换方法界定漏孔He标准漏率的范围。对于粘滞流,相同压力条件下不同示漏气体漏率的差异主要由气体粘滞系数引起,采用混合气体示漏时各组分具有相同的泄漏速率;当漏孔中气流处于过渡流或分子流时,混合气体各组分会出现不同的泄漏速率,当气流为分子流状态时,各组分泄漏速率差异达到最大。

紧密型栅栏对风沙流影响的实验研究

开展了紧密型栅栏阻沙的野外观测实验,探讨栅栏对风沙流粒度组成及输沙量的影响。结果表明:受栅栏影响风沙流中大粒径沙粒含量降低,小颗粒含量增加;沙粒越过栅栏继续随气流运动的能力与其粒径相关,以0.1mm^0.075mm粒径穿越能力最强,随着粒径的增大或减小这种能力逐渐减弱;粒径>1mm的沙粒则很难通过栅栏;沙粒沉积主要发生在在栅栏前端,以粒径>0.1mm沙粒为主,占沉积沙土总量的80%强。

颗粒床过滤中的惯性碰撞效应研究

在实验的基础上,得到了计算单个颗粒惯性碰撞收集效率的经验方程式。结果表明,气溶胶粒子的粒径越大,惯性碰撞越显著;气体流速的增加有利于粒子的惯性沉积;沙介质的粒径越小,气溶胶粒子的惯性碰撞效应越高,穿透率也就越低。

砾石覆盖对土壤风蚀防护效率的风洞模拟研究

以防护效率表征砾石覆盖对土壤风蚀的防护效果,利用风洞模拟实验研究了砾石覆盖度和砾石粒径对土壤风蚀防护效率的影响。结果表明:当砾石粒径一定时,防护效率与风速相关性不大,随砾石覆盖度增加按对数规律增大,覆盖度达到60%后防护效率趋于稳定;当砾石覆盖度一定时,防护效率随砾石粒径的增大而降低,且小粒径砾石表现出更佳的防护稳定性。