水介质中冰-桥墩碰撞动力响应分析

为准确模拟冰-桥墩碰撞过程中墩体结构的动力响应,基于流固耦合(fluid-solid interaction, FSI)的计算方法,运用ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟了水介质中冰排与桥墩在不同碰撞影响参数下的动力响应。结果表明:恒定附加质量(constant added mass, CAM)模型相比FSI模型冰载荷计算结果偏大,是因为CAM模型忽略了降低冰排速度的“水垫效应”,但其计算效率高,计算时间是FSI模型的1/10,更有利于桥墩防撞设计,而FSI模型能够更真实地模拟冰-桥墩碰撞场景。综合分析该研究所模拟的不同冰排工况,发现桥墩在冰排撞击作用下呈现明显的冰激结构振动特征,桥墩侧向位移云图随着应力波的传递呈现明显的层状分布,其顶部侧向位移幅度最大,因此在工程设计时应充分考虑其对桥梁整体安全的影响;随着冰排速度、冰排厚度和冰排压缩强度的增大,冰载荷平均值均呈现近似多项式函数关系。此外,研究发现当冰排压缩强度小于2.668 MPa(环境温度高于-15℃)时,冰载荷平均值明显减小,表明环境温度的变化对于桥墩受冰排撞击挤压作用所受的冰害问题具有显著的差异。其仿真研究成果拟为桥梁及桥墩防撞设施设计提供参考。

跨介质出水航行器水下信息获取技术发展与展望

跨介质航行器出水过程中存在多相流、空泡非定常演化、强瞬态效应及载荷环境突变等特征,对航行器的稳定航行、出水姿态和结构强度有着显著影响。为充分认识和验证航行器在海洋环境下的出水性能,需发展与其工况相适应的水下信息获取技术。文中总结了跨介质出水航行器试验中的目标定位、景象观测、环境测量及跨介质信息传输等水下信息获取技术研究现状,分析了高动态以及大深度等新质跨介质航行器发展对水下信息获取技术提出的新需求,展望了其体系化、多模化和数字化发展趋势,为探索解决水下高价值信息获取难题,以及更深入掌握水下复杂环境和解译水下关键过程提供思路和技术上的参考。

多介质过滤处理农村灰水影响因素实验研究

为寻求多介质过滤技术处理农村灰水的可行性及最佳运行条件,以内蒙古呼和浩特市某村生活灰水为研究对象,选择玉米茎、陶粒、活性炭作为过滤介质构建多介质过滤系统处理农村灰水,研究滤速、介质配比、进水LAS、COD、SS浓度和温度等影响因素对多介质过滤系统处理效果的影响。结果表明多介质过滤处理农村灰水的最佳滤速为0.26 m/h;介质配比玉米茎∶陶粒∶活性炭为1.5∶2∶0.5;多介质过滤系统处理灰水中LAS、COD、SS的浓度限值为30、300、300 mg/L;温度为2℃时,系统出水仍满足农田灌溉水质标准(GB 5084-2021)。研究表明,多介质过滤技术对农村灰水有较好的处理效果,降低农村灰水处理设备建设和运行成本,有利于农村污水就地回用资源化利用。

双层多孔板结构相变发汗冷却的数值模拟研究

为了提高相变发汗冷却的冷却性能,提出不同孔隙率组合的双层多孔板结构设计代替传统的单层多孔板结构.以液态水作为冷却剂,使用修正后的局部热非平衡两相混合流模型,数值研究了不同孔隙率组合的多孔板内流-固耦合传热和冷却剂流动输运特性.数值模拟结果表明存在可以降低结构表面温度的双层多孔板设计,并且在冷却剂流量较大、液体水相变发生在上层多孔板内时,该新型结构相较于传统结构的表面温度降低更为明显.与此同时,冷却剂的注射压力被重点关注.由于水蒸气的运动黏度远高于液体水,研究中发现当冷却剂相变发生在多孔板内时,冷却剂的注射压力主要取决于水蒸气所集中的上层多孔板孔隙率.因此基于多孔介质内的渗流特性,采用孔隙率较大的上层多孔板有助于降低结构内的水蒸气压力,从而实现多孔板板底冷却剂注射压力的降低,在某一孔隙率组合中冷却剂注射压力的最大降幅可以达到65%.如果采用相反的孔隙率设计,即下层多孔板的孔隙率较大,虽然也可以在一定程度上降低表面温度,但是注射压力将会数倍增加,不利于相变发汗冷却的实际应用.

水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞迁移沉积特性参数试验研究

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。以3种不同长度的试验箱体开展大肠杆菌在多孔介质里的运移沉积规律,通过试验得出:1)石英石颗粒内部的内摩擦力有利于大肠杆菌的沉积,流动速度对大肠杆菌引起的微生物堵塞起到关键作用:2)3种(60、80、100 cm)不同长度的试验箱体在流速作用下以100和80 cm为对象,其沉积率提高了57.1%;以80和60 cm为对比对象,其沉积率提高了27.3%;3)大肠杆菌的恢复率与流体速度也成正相关作用,其堵塞原理类似沉积率特性。

大庆油田水驱开发技术及其发展方向

通过回顾大庆油田水驱开发技术发展历程,系统总结了近10年创新发展的水驱层系井网优化调整、近阻组合注水优化调整、区块及单井套损预警防控等油田主体开发技术。在客观分析大庆油田水驱主要矛盾问题的基础上,明确了水驱开发核心技术发展方向。在井网调整方面,攻关以“两驱协同、优选井型”为核心的井网优化调整技术,通过“二三结合”井网优化、分类储层加密调驱、井缝协同井网调整、多井型高效挖潜等井网调整新技术攻关,实现由水驱直井均匀加密向两驱协同、多井网多井型立体调整转变;在结构调整方面,攻关以“智能优化、水驱+”为核心的新一代综合调整技术,通过智能注采优化、低渗透储层功能性水驱、特低渗断块油藏压驱提产等技术攻关,实现由常规注采调整向智能调控、多方式补能转变;在套损防控方面,攻关以“层位预警、套损复产”为核心的套损精准防治技术,在深化地质力学机理研究基础上,发展套损层位精准预警技术、套损区复产挖潜技术,实现由区块、单井预警向大数据与地应力分析相结合的套损层位精准预警及防控转变。

水介质中DASA的研究进展

从分子笼封装、分子结构修饰以及超分子自组装3个方面综述了水介质中实现DASA分子光开关的研究进展,为其开发和应用提供参考。

优质中强筋春小麦新品种陇春44号选育报告

优质、节水、广适品种是河西走廊灌区及相似生态区春小麦生产可持续发展的关键。陇春44号是以99W77-6-1-2/龙96-4839//m^(2)48为三交组合,采用系谱法选育出的春小麦新品种,该品种在2020—2021年甘肃省西片水地春小麦区域试验中折合产量为8263.8 kg/hm^(2),比对照品种宁春4号增产10.2%;生产试验产量达8753.9 kg/hm^(2),比对照品种宁春4号增产9.0%。节水指数达1.203~1.276,节水级别为2级。成株期田间表现慢锈性,中抗白粉病。品质达中强筋小麦标准。适宜在甘肃省水地春小麦类型区种植,也可在西北类似生态区种植。

黄河内蒙段开河期细菌群落结构特征研究

为探索黄河内蒙段开河初期水-土介质中细菌群落组成情况及生态网络结构,于2021年4月中旬进行取样,共获得黄河水样6个和土样4个.利用16S rRNA基因高通量测序方法对水、土样品进行测定,并从菌门及菌属水平对二者的细菌群落组成进行了分析.结果显示:河漫滩土样细菌群落结构的分布较水样更为分散,且土样中细菌群落丰富度、均匀度及多样性均高于水体,二者多样性存在显著的组间差异;在菌门水平上,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等是构成水-土样品的优势细菌门类,其中变形菌门在河水中相对丰度均值约为36.57%,在土样中则下降到25.39%,而酸杆菌门主要存在土样中,相对丰度约为14.17%;在菌属水平上, hgcI_clade(6.19%~12.75%)、CL500-29_marine_group(2.97%~5.05%)和Acinetobacter(0.74%~12.24%)是水体中的优势菌属,而norank_f__norank_o__norank_c__KD4-96(1.95%~4.91%)、 norank_f__norank_o__Vicinamibacterales(2.35%~4.67%)和norank_f__Gemmatimonadaceae (2.20%~4.73%)是土样中的优势菌属;不同菌属对水-土细菌群落结构的响应并不一致,其中分别归属于酸杆菌门和芽单胞菌门的norank_f__norank_o__Vicinamibacterales及norank_f__Gemmatimonadaceae等是联系水-土细菌群落的主要菌属,而归属于放线菌门的hgcI_clade和CL500-29_marine_group等是造成水、土优势菌门存在差异的主要菌属;虽然土样较水样拥有更大的生态网络结构,且Delftia、Candidatus_Methylopumilus、Arthrobacter和Rb41等是维持黄河内蒙段水、土介质生态网络结构的关键菌属,但相较于土样网络结构,水体网络结构中不同模块关键菌门及菌属间的生态功能较为一致.

泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明:地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄-渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。

削痂清创与水刀清创治疗中面积深Ⅱ度烧伤创面的临床效果比较

目的:比较中面积深Ⅱ度烧伤患者应用削痂清创与水刀清创治疗的临床效果。方法:选取2021年1月—2023年3月吉安市中心人民医院收治的中面积深Ⅱ度烧伤患者,共82例,按照随机数字表法分成水刀清创组(41例)与削痂清创组(41例)。水刀清创组采用水刀清创治疗,削痂清创组采用削痂清创治疗。比较两组临床指标、预后情况、创面愈合质量、炎症因子及疼痛介质。结果:水刀清创组每1%面积清创时间、创面愈合时间、住院时间均较削痂清创组短,创面细菌菌落数更少,差异均有统计学意义(P<0.05)。相较削痂清创组,水刀清创组二次清创率更低,差异有统计学意义(P<0.05)。相较削痂清创组,水刀清创组改良温哥华瘢痕评估量表(mVSS)评分均更低,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组降钙素原(PCT)、C反应蛋白(CRP)水平均较治疗前下降,相较削痂清创组,水刀清创组均更低,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组5-羟色胺(5-HT)、神经肽Y(NPY)水平均较治疗前下降,相较削痂清创组,水刀清创组均更低,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:与削痂清创比较,中面积深Ⅱ度烧伤患者应用水刀治疗的效果更好,能够改善临床指标及预后情况,促进创面良好愈合,调节炎症因子、疼痛介质水平。

基于超材料的水声通信综述

近年来,声学超材料作为一种新型人工复合材料,凭借其强大的声学参数调控能力突破传统材料功能极限,在水下探测、目标识别、成像、导航和通信等领域展现出了广阔的应用前景。文章综述了利用超材料实现水声通信的研究进展,主要包括基于声轨道角动量的多路复用通信、基于声学超表面的波束操控实现的特定发射和接收端间的水声通信,以及水-空跨介质声通信,总结了其所涉及的关键技术,并对当前基于超材料的水声通信所面临的挑战和前景进行了展望。

不同浸水作用下煤岩损伤及力学性质劣化规律

本文以宁夏煤业的灵新矿的煤样为研究对象,设置煤样含水率、干湿循环次数、高盐矿井水矿化度3个变量,系统研究煤样无损吸水特性及不同浸水作用下煤样的力学性质损伤规律。并结合声发射试验获得的特征参数,量化抗压强度和弹性模量与不同含水率、不同干湿循环次数、不同矿化度间的定量关系,分析不同变量下的煤样破坏特征及裂隙发育演化过程。结果表明:含水煤样的抗压强度及弹性模量与含水率和矿化度呈线性递减关系,与干湿循环次数呈指数递减关系;随煤样含水状态(含水率、干湿循环次数)的提高,煤样内部剪切裂隙的占比逐渐增加,之后增加幅度较小;三者对煤岩介质的力学性质都存在劣化作用。煤岩介质的浸水试验有效揭示了不同浸水条件的“水-岩”耦合作用下煤岩介质的损伤破坏机理,为确保地下水库煤柱坝体稳定性研究提供有效的参考,同时可以为解决煤炭开采过程中所产生矿井水难以有效储存和利用以及大量水资源损失等问题提供有效思路。

国家节水中长期规划编制思路浅析

近二十年来,我国相继印发实施多个节水规划,指导和推动节水工作取得显著成效。科学编制节水中长期规划,系统谋划未来一个时期节水工作推进的战略方向、总体布局、重点任务等,有利于全面提升我国水资源节约集约利用水平、加快推进节水型社会高质量建设。总结我国节水规划实践情况,评估规划目标制定及其完成情况,分析我国现状用水节水水平,面向基本实现现代化,对标新质生产力和水利高质量发展要求,提出节水中长期规划编制的总体思路,梳理重点任务,包括摸清节水现状与形势需求,制定节水目标指标体系,谋划节水重大战略布局,提出重点节水行动与举措,梳理重点工程项目和实施计划,完善体制机制和制度政策保障等,针对性提出推进规划编制工作的有关建议。

不同灌溉方式下无花果需水规律及作物需水量预报

探究不同灌溉方式下无花果需水规律及作物需水量的预报对无花果生产具有重要的研究和指导意义。根据广东省水利重点科研基地2022年5月至2023年12月的无花果种植数据,分析不同灌水方式下无花果需水规律,推求作物系数曲线,结合Hargreaves-Samani模型和单作物系数法,基于公共天气预报进行无花果需水量预报。结果表明:不同灌水方式中沟灌的需水量最大,2023年日均需水量为2.44mm/d,其次是喷灌和地面滴灌,日均需水量分别为2.23mm/d和2.04mm/d,地下滴灌需水量最小,为1.92mm/d,5-9月为无花果需水旺盛期。采用联合国粮农组织(FAO)推荐的单作物系数法推求出试验站无花果Kc作物系数曲线,作物系数地下滴灌<地面滴灌<喷灌<沟灌。气温预报精度较高,最低气温的预报精度优于最高气温的预报精度。经过率定的Hargreaves-Samani模型具有良好的ET0预报精度,相关系数平均值可达0.86。4种灌溉方式无花果作物需水量预报精度低于ET0预报,相关系数范围为0.68~0.74。无花果作物需水量预报模型可以提供未来两周内的无花果需水量,为灌溉决策者提供信息,有利于农民提前安排水资源的分配。

质子交换膜电解水用非贵金属基析氧反应催化剂的研究进展

质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是可再生能源存储与转化的重要技术手段。目前,国内外研究者在非贵金属析氧反应(OER)催化剂方面开展了大量的工作。但是,在PEM电解水阳极的强酸性条件下,催化剂仍难以兼顾催化活性和稳定性。为此,本文对PEM电解水用非贵金属酸性介质OER催化剂的研究进行了系统总结和分析。首先,基于PEM装置的工作特点提出了PEM电解水用OER催化剂的性能指标;第二,阐述了OER催化过程的基本原理;第三,系统介绍了碳基材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物和多金属氧酸盐等非贵金属OER催化剂的研究进展,重点分析了其催化活性和稳定性的改进策略;最后,从PEM电解水需求和材料改性两方面对OER催化剂的设计进行了展望。

乌梁素海重金属在冰-水介质中迁移的微观机理

为探究乌梁素海重金属在冰-水介质中迁移的微观机理,对冰封期乌梁素海不同重金属(Fe、As、Cr、Cu、Zn、Mn、Cd、Hg、Pb)水样进行室内单向结冰模拟,总结重金属在冰体和冰下水体中的分布特征,并根据第一性原理进行结合能计算,从结合能的角度分析其微观机理。结果表明:各重金属与水体的结合能均大于与冰体的,表明重金属在水体中比在冰体中更稳定,驱使重金属从冰体向冰下水体迁移。

头部喷气对跨介质航行体入水过程载荷特性的影响

跨介质航行体入水瞬间会受到巨大的冲击载荷,极易导致结构破坏甚至内部器件失灵。为发展有效的降载方法,本文基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型,研究头部喷气航行体入水过程的载荷特性和流体动力特性,分析喷气压力、喷气高度对降载效果的影响,并探索头部喷气降载方法有效性的入水速度范围。研究结果表明,头部喷气使自由液面下凹形成空腔,并能极大地降低航行体所受阻力和冲击力,延缓了航行体撞水时间,从而实现冲击载荷控制;喷气压力和喷气高度对入水空泡形态及冲击压力峰值的影响都不大,合理的选择既能达到降载效果又能节约喷气量;入水速度为50 m/s时,降载量高达76.51%,但当入水速度为300 m/s时,降载量仅为39.92%。因此,针对高亚声速跨介质入水问题,需进一步探索主被动相结合的复合降载方法。

海上重力储能技术研究进展及展望

该文从储能介质角度出发,分别介绍国内外海上重力储能技术研究进展和工程实例,总结并分析其优势与不足。目前,国内外已提出诸多可行性方案,但大部分方案仍处于初步研究阶段。借此对海上重力储能作出前景展望,以期为相关人员提供参考和借鉴。

空化对航行器垂向入水特性影响机理研究

航行器以一定速度入水过程中将发生空化现象,这对其受力特性及运动轨迹都有重要影响,是跨介质航行器的关键问题。针对航行器不同速度垂向入水中的空化现象开展了数值模拟研究,采用整体运动网格方法,分析了航行器垂向入水过程中,空化和入水速度对运动特性及流场演化的影响。研究结果表明,超空泡主要从航行器外形斜率改变处开始生成,空泡的闭合与溃灭都会造成受力曲线的较大波动。超空泡的减阻效果主要在航行器完全进入水面后体现,且航行器垂向入水速度越大,阻力系数越小。