LF精炼炉双孔差流量底吹模式优化物理模拟

以国内某钢厂LF精炼炉为研究对象构建了1∶4的水模型,对比研究了双孔等流量底吹和双孔差流量底吹两种模式,并采用响应面法构建了弱底吹流量、强底吹流量和液面高度三因素的钢水混匀时间预测模型,运用该模型得出了差流量底吹模式的最优底吹流量方案。结果表明,双孔差流量底吹模式的混匀效果优于双孔等流量底吹模式;构建的差流量底吹模式混匀时间预测模型拟合效果较好;双孔差流量底吹模式下的混匀时间受到强底吹流量和弱底吹流量的交互作用影响;采用所建模型预测混匀时间与实测值误差均在4%以内。验证了双孔差流量底吹模式相较于等流量底吹模式具有更高的混匀效率,表明了基于响应面法对双孔差流量底吹模式的优化是可行的。

AFS型测流平台水文信号采集方案的研究应用

为了实现无人远程测流,需要采集三个关键信号,即水面信号、流速信号、水底信号,这里提出了一种关键水文信号采集方案,通过旋桨流速仪和使用STM32单片机的信号采集仪来采集水面信号和流速信号;通过编码器与转臂式失重开关采集水底信号;PLC计算出水深与流速信号后传输至上位机做保存与处理。流速信号受制于旋桨流速仪影响,抖动干扰严重,提出了去抖动滤波方案,并通过实验验证滤波电路切实可行;针对不同地区水阻所造成的A/D采集参考电压不同,编写了专用APP,采用蓝牙连接调整参数,提高了该采集方案的适用性。经过实地测试,使用该方案所得到的流速、水深数据符合水文站的精度要求,能够有效的节省人力成本和时间成本,提高水文测流过程的自动化程度。

基于MIKE21模型的码头工程防洪评价研究

为评价广州市南沙区某码头工程防洪安全,采用MIKE21水动力模型模拟200年一遇洪水条件下工程建设前、后水位、流速和流向等水力要素的变化,模型计算分析得出:工程建设后,水位壅高最大值不超过0.007 m,流速减小不超过0.39 m/s,流向偏转最大不超过13°。研究结果表明该码头工程的建设对所在河段的防洪和河势不会产生明显不利影响。

Catalyst-Free Growth of Graphene by Microwave Surface Wave Plasma Chemical Vapor Deposition at Low Temperature

Catalyst-free graphene films has been synthesized by microwave (MW) surface wave plasma (SWP) chemical vapor deposition (CVD) using hydrogenated carbon source on silicon substrates at low temperature (500℃). The synthesized process is simple, low-cost and possible for application on transparent electrodes, gas sensors and thin film resistors. Analytical methods such as Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM) and four points prove resistivity measurement and UV-VIS-NIR spectroscopy were employed to characterize properties of the graphene films. The formation of multilayer of graphene on silicon substrate was confirmed by Raman spectroscopy and TEM. It is possible to grow graphene directly on silicon substrate (without using catalyst) due to high radical density of MW SWP CVD. In addition, we also observed that the hydrogen had significant role for quality of graphene.

三峡电站调峰流量对航运的影响分析

针对三峡—枝城河道的地形特征,建立一维非恒定流模型.在三峡电站预先给定的航运约束条件下,计算电站下游的非恒定流对航运的影响并对若干调峰流量过程曲线进行分析,找出满足航运要求的调峰曲线.提出可调整葛洲坝的库容水位关系,对三峡调峰流量进行反调节,削峰填谷,以满足航运要求.

表面流人工湿地不同植物及其组合净化污水处理厂尾水研究

为提高表面流人工湿地对低污染水的生态净化效率,对人工湿地中湿生植物的组成进行比选研究,设置8个由不同湿生植物（包括挺水、沉水和浮叶植物）组成的表面流人工湿地,比较其净化尾水氮磷效果。结果表明：挺水植物圆币草（Hydrocotyle verticillata）和大聚藻（Myriophyllum aquaticum）组合的表面流人工湿地净化尾水氮磷效果最好,其人工湿地对TN、NO-3-N和NH3-N的平均去除率分别为68.6%、62.6%和78.2%,对TP和溶解性无机磷（DIP）的平均去除率分别为64.5%和80%。浮叶植物睡莲（Nymphaea L.）人工湿地去除氮磷能力次之,TN、NO-3-N、NH3-N、TP和DIP平均去除率分别为55%、55.2%、63.3%、56.1%和64.7%,体现一定的污染物去除潜力。沉水植物苦草[Vallisneria natans（Lour.）Hara]在与圆币草等共存净化尾水过程中逐渐失去优势种地位。而由黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）和再力花（Thalia dealbata）等挺水植物构建的表面流人工湿地,虽然生物量高,但其氮磷去除效果较差,尤其是再力花人工湿地对TN、NO-3-N和NH3-N平均去除率仅在18%-36.2%之间,对TP和DIP平均去除率也分别只有41.5%和38.7%。因此,采用圆币草和大聚藻组合构建的表面流人工湿地能更有效净化污水处理厂尾水中氮磷,对TN的去除尤为高效,能有效提升尾水水质。

水压摩擦副中的压力与流量特性

水的低粘度使得水压润滑间隙中的惯性力与粘性力几乎处于同一数量级,因此研究摩擦副的润滑特性时,不能忽略惯性力的影响。惯性力的作用可能改变间隙流场的局部甚至全局流态,从层流变为紊流,因此应用经典润滑理论所得的计算结果将产生太大的误差。采用CFD方法从N-S方程出发对水压摩擦副中压力与流量特性的惯性影响和表面粗糙度效应进行了研究,并与经典润滑理论结果进行了对比,发现表面粗糙度和惯性力对润滑间隙中的压力和流量特性均有一定的影响。其中,惯性力对端面摩擦副中的压力分布具有一定的影响,对端面副和径向副的泄漏流量均有影响,并且惯性力使得表面粗糙度对流场流态的影响得以体现,因此以N-S方程而不是雷诺方程为模型所得的计算结果更加准确。

低温表面大流量无沸腾喷雾冷却试验研究

对低表面温度大流量无沸腾喷雾冷却技术进行了实验研究。实验以水作为冷却工质,在常温常压下进行,流量范围在0.65~1.1L/min间。发现在相同喷雾高度下,喷雾压力越大,喷雾传热性能越好;在一定喷雾高度范围内,喷雾在待冷却表面形成的圆正好与待冷表面相切时,传热性能最优。此时,喷雾压力0.46MPa条件下,表面温度仅31℃时,最大热流密度达到34W/cm2。

积水动边界条件下滴灌土壤水分入渗研究(Ⅰ)——室内试验

为更好地指导滴灌工程实践,针对滴灌土壤表面积水的现象,系统研究了滴灌积水动边界条件下土壤水分入渗规律。通过室内试验,专门对积水条件下不同滴灌流量的滴灌湿润体、土壤水分入渗湿润锋和地表积水范围进行了试验分析,结果表明:积水动边界条件下,滴灌湿润体在灌水后很长一段时间内表现为一平卧的半椭球体。无论是水平湿润锋、垂直湿润锋以及湿润比,还是地表积水范围,都与入渗时间符合较好的幂函数关系。另外,无论滴头流量大小,湿润比随着灌水历时的增加都逐渐变小,但均大于1。滴头流量对地表积水范围的影响很大,地表积水稳定范围及其达到稳定的时间都随滴头流量的增加而增大。同时,地表积水稳定范围与滴头流量也能符合较好的幂函数关系。

微孔渗灌条件下土壤水分运动数值模拟

为提高微孔渗灌条件下土壤水分运动数值模拟精度,建立了含有第3类边界条件的二维微孔渗灌土壤水分运动数学模型,着重论述了微孔管3类边界条件处理的流速分解法,并采用ADI交替方向隐式差分法求解数学模型。室内试验结果表明,在渗灌管边界,模拟计算结果的相对误差在6.7%以内,远离渗灌管的地方误差更小,实测值与模拟值二者吻合较好。说明建立的数学模型、边界条件和求解方法具有较高的精度,提出的微孔管边界处理的流速分解法具有可行性,可用来模拟各种因素(微孔管特性、供水特性与土壤特性)影响下微孔渗灌条件下的土壤水分运动。

滨海城市地表水资源可利用量分析——以广西钦州市为例

以钦州市为例,根据1956~2016年月降雨、径流数据,采用双累积曲线(DMC)模型和蒸发差值法计算地表水资源量,采用剔除入海河流感潮河段水量及汛期河道内最小生态水量的改进扣损法和直接法综合分析地表水资源可利用量。结果表明:钦州市地表水资源量在106.573~111.216×10^8m^3范围内,地表水资源可利用量为38.444×10^8m^3,占比地表水资源总量的34.6%。钦州市水量相对丰富,但水资源可利用量并不富裕且时空分布不均。空间上,独流入海河流分区地表水资源可利用量最多,南流江分区次之,郁江干流分区最少;时间上,19条流域汛期水量高达81.949×10^8m^3,其中难以控制利用量为62.272×10^8m^3,有35.823×10^8m^3经入海河流直接外排入海;4.973×10^8m^3为感潮河段咸水难以利用;调水工程的规划与建设为改善河道环境、缓解供需矛盾方面起到积极作用。

水流流向对圆柱群阻力特性影响研究

为解决工程实际中桩群码头的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及桩群的物理模型试验和数值模拟计算等工作,在归纳总结已有的研究成果的基础上,通过先进的数显式测力设备和悬浮测力法对有限深度均匀水流中,不同水流流向对圆柱群绕流阻力影响的测试研究,得出迎流角对圆柱桩群阻力的影响规律,并得出圆柱桩群阻力的迎流角影响系数和其经验公式,并进一步归纳总结出迎流角度为θ的矩形排列圆柱桩群的总阻力计算经验公式;并通过试验测试得到了良好的验证,证实了这些研究规律和公式的正确性和可靠性。该研究成果进一步完善和发展了有限深度均匀水流中,水流流向对圆柱群绕流阻力影响特性规律,并指出该研究的工程意义与价值。

一种新型地热井下换热器-热泵联用供热系统的热力分析

建立了该供热系统的热力学模型,推导出了供热负荷与设计参数、运行参数、环境温度的关系式。通过理论计算,分析了添加热泵与未加热泵两种工况下,散热器表面积、循环水流量、环境温度等对井下换热器性能及供热系统供热量的影响。

安家岭露天矿排土场及排土流向流量优化研究

通过对安家岭露天煤矿排土场及排土流量的研究,探讨了安家岭露天矿内外部排土的作业程序和排土方式,在稳定的排土边坡角条件下,达到缩短运距,增加效益的目的。

盘条酸洗液浓度的试验研究

采用扩散渗析技术回收盘条表面处理后的盐酸洗液,通过添加新盐酸,使酸洗液保持正常生产使用浓度,连续、循环用于盘条酸洗,以减少新盐酸使用量。研究水酸流量比、盐酸浓度、氯化亚铁浓度和接受液对盐酸回收率和氯化亚铁截留率的影响。研究结果表明:(1)水酸流量比和接受液对盐酸回收率影响不大;(2)随着盐酸浓度的上升,回收率由92%逐渐降低至85%左右,截留率反之,从75%缓慢上升至83%左右;(3)随着氯化亚铁浓度的增加,回收率缓慢上升,在氯化亚铁质量浓度为150 g/L时达到92%,继而略微下降,截留率反之;(4)将回收酸配制成质量浓度238 g/L的酸洗液处理生锈盘条,效果较好。试验证实,扩散渗析技术可有效节约生产成本,提高生产效率。

多级生态藕塘-表流湿地系统对养猪废水的净化应用研究

在流域水污染治理中,如何廉价高效处理高污染的禽畜养殖废水,尤其是养猪废水的净化排放,已经受到广泛重视。为了拓展小流域养猪废水的有效治理方法和途径,本研究探究了生态藕塘与表流湿地联合配置实际应用于农村养猪废水的净化作用,对丹江口市余家湾小流域余家湾村构建的多级生态藕塘-表流湿地系统各环节水量、水质等进行了连续监测,并分析了各单元及系统在高浓度低流量和低浓度高流量两种相对进水条件下对养猪废水的净化效果,为小流域禽畜养殖废水治理提供参考借鉴。结果表明,各单元对CODMn、TN、NH3-N、NO3--N、TP及SS均具备良好的削减作用,系统对上述各污染物的削减效果更稳定,优于各单元。在相对高浓度低流量时段,多级生态藕塘对上述各污染物的平均负荷削减率分别为58.63%、97.75%、95.35%、80.88%、96.20%、25.99%;表流湿地的对应削减率分别为-11.55%、46.91%、53.68%、21.90%、35.61%、4.93%;系统的对应削减率分别为52.36%、98.85%、97.97%、85.75%、97.95%和67.81%;各污染物出水质量浓度均值依次为5.17、0.83、0.51、0.13、0.26、6.00 mg·L^-1,综合水质由进水严重污染转变为出水良好。在相对低浓度高流量时段,多级生态藕塘对上述各污染物的平均负荷削减率分别为19.03%、72.70%、77.45%、55.98%、54.89%、38.10%;表流湿地的对应削减率分别为-2.68%、5.12%、19.95%、28.64%、10.00%、3.04%;系统的对应削减率分别为17.36%、77.42%、82.96%、71.05%、67.22%、75.95%;各污染物出水质量浓度均值依次为6.44、4.25、2.60、0.13、1.62、8.57mg·L^-1,综合水质由进水重污染转变为出水轻污染。在一定的进水条件下,多级生态藕塘-表流湿地系统对养猪废水有非常良好且稳定的净化作用,可进一步推广应用。

基于多流向算法的数字河网自动提取系统研究

从DEM数据中自动提取流域数字河网结构是分布式水文模型研究的基础。由于DEM数据中存在误差数据,这些误差数据的存在会影响面状水体提取的准确度。文章详细论述了基于多流向算法的面妆水体提取过程中面状水体与伪洼地的识别、多流向算法、集水面积计算、面状水体提取等关键技术,文章提出的面状水体提取方法可为进一步开发分布式水文模型提供技术基础。

基于水量平衡原理的入畦流量反演方法

针对现有入畦流量反演方法精度不高的问题,利用冬小麦春灌试验的地表水流推进消退数据和控制点灌溉前后土壤含水率数据,提出了2种基于水量平衡原理的反演入畦流量的方法:利用土壤含水率计算入畦流量的方法和基于入渗模型计算入畦流量的方法。从反演精度、田间试验工作量2个方面与传统入畦流量反演方法进行了优劣性比较。结果表明,基于入渗模型的反演方法精度较高且田间工作量较小,最适宜在实际入畦流量调查中应用。

新型同向流斜板沉淀池装置的运行与优化

为克服传统同向流斜板沉淀池在运行中难以解决泥水分离的问题,给出了一种新型同向流斜板沉淀池装置,其核心为新型的斜板结构,于斜板板底增加沟槽和导泥管.试验研究了进水浊度及水力停留时间对处理效果的影响,并对实验数据进行分析拟合.结果表明,该装置对一系列浊度的悬浊液都有较好的除浊效果,解决了泥水分离的难题,为同向流技术的发展提供了新方向.

板坯连铸结晶器内流场与液面波动的模拟研究

通过建立结晶器原型数学模型和相似比为1∶1.5的结晶器水模型并结合PIV测速技术,研究了吹氩流量、拉坯速度、水口倾角和水口浸入深度对连铸结晶器内钢液流动和钢-渣界面波动情况的影响。结果表明,不同条件下,通过数值模拟方法得到的钢液流动行为与水模型实验结果相符;适当增大吹氩流量有利于降低窄面液面波高,但吹氩流量过大会加剧水口附近湍流流动;随着拉坯速度的增加,渣层波动幅度增大,液面卷渣的可能性增加;结晶器液面波高则随着水口倾角和水口浸入深度增加而明显降低,渣层稳定性得到改善。当吹氩流量为8 L/min、拉坯速度为1.0 m/min、水口倾角为25°、水口浸入深度为150 mm时,板坯结晶器内可获得较为稳定的流场,结晶器液面波动控制在5~6 mm,可减少甚至避免结晶器内剪切卷渣现象的发生。