水汽在涂层中的扩散传输行为和存在形式

利用石英晶体微天平(QCM)为主要手段,研究了水汽在醇酸清漆和聚氨酯清漆涂层中的扩散传输行为.当相对湿度(RH)大于30%时,吸附和脱附动力学都符合Fick第二扩散定律,溶解性遵守Henry定律.计算出了平均扩散系数D.当吸水后的样品重新暴露于干燥空气时,总有一部分水残留于涂层中.傅利叶变换红外光谱仪(FTIR)测定表明吸水前和脱水后涂层分子结构发生了变化.残留水与涂层分子中的羰基C=O形成了氢键.水在涂层中有相当部分可能是以相互置换的链传递方式传输.形成氢键的速度比扩散速度快得多,当RH大于30%时,涂层中水的浓度足以支持其反应,扩散为吸水过程的控制步骤,此时表现为符合Fick第二扩散定律;当RH低于30%时,涂层中水的浓度不足以支持其反应,反应速度降到和扩散速度可相比,此时吸水过程开始偏离Fick第二扩散定律.

扩散传输方程的一种亚恒稳定显格式

本文对于扩散传输方程,给出了一种三层显式差分格式,其稳定性条件与步长h有关,当h充分小时,网比r=τ/h^2可以取得任意大,是为亚恒稳定的.最后,我们还讨论了格式的单调性和极值性.

日本大地震福岛核污染物扩散传输区域模拟研究

2011年3月11日日本大地震引发了福岛核电站放射性污染物泄漏事故.根据日本官方公布的污染物释放量,通过核泄漏放射性物质的源项设计,采用CMAQ模式中PM2.5作为核污染物的示踪物,并考虑核污染物扩散和干湿沉降过程等,建立了基于大气模式WRF和空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式系统.在此基础上,分别采用30和4km模式水平分辨率对放射性污染物中远距离和近距离(局地)扩散传输路径和强度进行了5天数值模拟.中远距离模拟结果表明:福岛核事故发生之后,受西风带影响,放射性污染物大部分时间向太平洋东部方向扩散,5天后到达美洲大陆,但浓度仅相当于福岛核电站附近的10-7左右,模拟的污染物到达美国的时间与加利福尼亚州3月18日的监测结果基本吻合,同时发现,由于高空西风风速大于低层,污染物的分布随高度形成向东倾斜的垂直结构.对近距离(局地)高分辨率模拟结果表明:伴随气旋过程的大风和降水可加快污染物的扩散传输和局地沉降,同时,气旋性环流又可使污染物改变传输路径,甚至对局地造成重复影响.污染物于3月14日18时扩散到日本本州岛东南部,模拟结果与当地观测的吸收剂量率增加时间基本一致.结果表明,福岛核事故放射性污染物主要以向东扩散传输为主,即使在气旋系统的影响下,对日本本土的影响时间较短,因此从大气条件角度看,福岛核电站的选址比较科学,对其他核设施的选址和保护具有借鉴意义.

氯离子在混凝土中扩散传输的有限体积法模拟分析

基于氯离子在混凝土结构中的扩散传输理论,建立了氯离子扩散传输偏微分方程,讨论了边界与初始条件。根据因变量在有限大小的控制体积中满足守恒定理,建立了氯离子在混凝土中扩散传输的离散方程,编制了计算程序。算例分析表明,有限体积法可以很好地模拟氯离子在混凝土中的扩散传输,可以分析计算复杂边界条件下的混凝土内的氯离子分布,并对受氯离子侵蚀混凝土结构的使用寿命进行预测分析。

气体分子在纳米孔道材料中扩散传输的分子动力学研究进展

随着计算机科学技术的迅猛发展以及分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟技术的不断完善,MD模拟已成为微观尺度上研究流体动态性质的有力工具,越来越多地应用到气体分子扩散传输的研究中.本文综述了近年来气体分子在纳米孔道材料中扩散传输的MD研究进展,包括单组分或多组分气体在人工纳米管、多孔膜材料、金属有机骨架多孔材料以及生物蛋白通道等的扩散传输,报道了温度、压强、气体组分以及纳米孔道材料结构等因素对扩散传输过程的影响.

快堆蒸汽发生器小泄漏钠水反应产物传输扩散三维数值模拟

为了研究快堆蒸汽发生器热力参数对其水 /水蒸汽泄漏探测系统响应的影响，本文建立了钠水反应产物在蒸汽发生器内的传输扩散模型。该模型根据钠水反应机理，首次提出氢气线密度概念，建立了氢气线密度控制微分方程，以及氢氧根离子传输扩散方程；最后建立了氢离子的三维传输扩散方程。通过泄漏探测系统——氢计对模型计算的蒸汽发生器钠出口氢浓度的响应与实际注水实验氢计的响应比较，结果表明，该模型可以较准确地预测蒸汽发生器水 /水蒸汽泄漏后钠水反应产物的传输扩散过程。

传输扩散方程的差分格式

本文对传输扩散方程构造了两个带单参数的两层半显差分格式,证明了格式的绝对稳定性,对于初边值问题,计算是显式的。

基于时空数据挖掘的大气重污染传输过程时空规律分析

为掌握区域性空气污染传输扩散时空规律,支撑大气污染区域联防联控及应急管控,基于空气质量地面观测数据和时空数据挖掘算法,识别重污染气团的区域传输路径和传输强度,以2021年春季和冬季期间京津冀地区的PM2.5重污染过程为例进行验证。结果表明:研究时段内京津冀地区共发生17次区域重污染,长(>48 h)、中长(24~48 h)、短(<24 h)时间的污染过程分别为3、7和7次,长时间污染过程均发生在春季,污染强度较高,污染范围和传输范围覆盖整个区域;中长和短时间污染过程春、冬季均有发生,污染强度较低,前者影响范围(>80%)高于后者(<63%);中长时间污染过程的传输范围存在季节性差异。京津冀各城市的重污染过程污染传输强度系数普遍符合本地(0.32~1.00)>城市内(0.01~0.95)>城市间(0.00~0.28)的规律,其中,邢台市的城市间传输强度大于城市内传输,衡水市对周边城市的影响则低于平均水平。

洞庭湖湿地洪水期甲烷扩散和气泡排放通量估算及水环境影响分析

水体甲烷(CH4)主要通过气泡和扩散传输排放到大气,这两种途径在CH4总排放中的相对贡献及环境影响因子目前关注较少.本文以洞庭湖湿地3种生境类型(光滩、苔草、芦苇)为研究对象,通过静态箱法和扩散模型法估算洪水期CH4总排放通量、扩散排放通量和气泡排放通量,并分析其水体环境因子影响.结果表明:苔草地CH4总排放量最高,为6.49±3.12 mg (C)/(m^2·h).在3个生境中,CH4扩散排放占总排放通量的1.34%~3.91%,气泡排放占96.09%~98.66%.扩散排放通量受水体pH、电导率和水温的影响,而CH4的总排放和气泡排放主要受水温的影响.当水温低于11.7℃时,水体CH4以扩散排放为主,但当水温高于11.7℃时,水体CH4主要通过气泡排放.但这一温度阈值是否同样适用于其他类型湿地还需要更多实验验证.本研究对于揭示中低纬度内陆湖泊水体CH4排放过程有重要意义.

Fluent在城区内流场及污染扩散模拟的适用性检验

基于榆中污染扩散实验翔实的观测资料,使用计算流体力学软件Fluent开展了城区内流场及污染物传输扩散的数值模拟研究,并将模拟值与外场实验观测值对比,以此检验Fluent软件的适用性。结果表明,Fluent能较好地模拟城区内流场,风场的模拟值能反应实际风场的变化趋势,风向平均绝对误差为32.18°,风速平均相对误差为35.63%;且模拟效果随风速的增大而逐步提高;城区建筑物对流场拖曳作用明显,街区分布对流场的影响较大;以SF6为示踪物,Fluent软件能模拟出与观测污染物扩散相似的形态,表明Fluent软件对污染物传输和扩散的较好模拟能力。该研究加深了对城区内流场复杂性的认识,并为了解城区内污染物传输扩散过程、做好空气污染事故灾害防治和救援以及事故后灾害评估等提供科学依据。

影响街道峡谷内交通污染物扩散的研究综述

本综述结合国内外学者的研究,应用图表描述和文字表达的方法,总结了影响城市街道峡谷内污染物扩散规律的各个因素,对比了不同影响因素下城市街道峡谷内污染物传输扩散结论的相同点和不同点,发现影响城市街道峡谷内污染物扩散规律的因素主要包括气象条件、建筑物几何结构、道路类型及植被覆盖等,这些因素会显著的影响街道峡谷内湍流的结构、污染物的扩散效应及浓度等,因此文章针对较为全面的影响因素集合进行了详细的论述,为揭示街道峡谷空气污染物扩散规律提供依据和参考。

中国北方地区农村家庭清洁取暖政策的汞减排效益评估

为评估北方地区农村家庭清洁取暖政策的汞减排效益,本文综合运用大气污染物排放清单编制方法和GEOS-Chem大气化学传输模型,编制了中国北方重点地区农村家庭清洁取暖汞减排清单,并分析因政策而产生的大气汞沉降削减效益.结果表明:“十三五”期间,重点地区共计替代民用散煤59.65×10^(6)t,其中,Hg^(0)、Hg^(Ⅱ)和HgP三种不同汞形态的减排量依次为8.64,1.79和0.11t,由此避免10.54t(不确定性区间:-9.65%~6.94%)大气汞排放.“煤改气”,“煤改电”和“其他改造方式”等不同方式的汞减排贡献率依次为51.20%、38.02%和10.78%.同时,清洁取暖政策使重点地区避免了0.49t大气汞沉降.研究还发现,清洁取暖政策的外溢效应使非重点地区削减了0.66t汞沉降.据此,本文提出清洁取暖政策的优化策略,以期为促进农村地区能源转型和汞减排治理工作提供参考.

复杂地形多尺度气流对城市大气污染影响的研究进展

复杂地形城市一般建立在山地、丘陵、沿海地带。复杂地形下的大气污染传输、扩散机制是一个复杂的问题。本文依据城市地形地貌将复杂地形归类为河谷地形、三面环山临海地形、盆地地形、马蹄型地形和峡口地形。结合国内外对这5类地形下城市污染物传输扩散及污染形成机制的研究成果,介绍了不同地理位置、不同复杂地形城市多尺度气流相互或交替作用的特点及其对污染传输扩散的影响,期望能够为其它复杂地形城市污染形成机制研究和大气污染防治提供一些借鉴。

水和醇类分子及其混合物在纳米孔道材料中的传输扩散

随着计算机科学技术的飞速发展,理论计算特别是分子动力学模拟技术在研究受限流体的性质时发挥着独特的作用。本文综述了近年来水和醇类分子及其混合物在纳米孔道材料中传输扩散的研究进展,包括单组分水、甲醇和乙醇等在多种纳米孔道材料中的传输扩散,以及甲醇/水和乙醇/水等混合物在碳纳米管和沸石膜中的吸附和分离,讨论了体系温度、分子浓度以及纳米孔道材料结构等因素对水和醇类分子传输扩散过程的影响。

热电厂烟塔合一排烟对住宅小区环境影响研究

使用计算流体力学软件Fluent建立数值风洞模型,开展针对热电厂排烟冷却塔排放的污染物对周边住宅小区影响的研究。结果表明,数值风洞模型能较好地模拟排烟冷却塔下风向速度流场、湍流强度场及污染物扩散规律。受排烟冷却塔塔体的影响,排烟冷却塔的下风向存在湍流运动剧烈的区域,该区域会导致排烟冷却塔排放的烟气发生下洗现象。风速越高时,电厂排烟冷却塔排放烟气发生的下洗现象就越明显,同时小区内污染物浓度也随着环境风速的增加而增加。

2015～2018年中国代表性城市PM2.5浓度的城乡差异

选取中国6大城市群中的11座代表性城市为研究区域,将监测站点划分为城区、郊区和乡村站,进而分析各城市间PM2.5浓度的城乡差异规律.结果表明,同一城市群各城市之间,或同一城市的城区、郊区、乡村站间PM2.5日变化皆较为相似.京津冀和长三角地区的城市城区PM2.5浓度最高,高于郊区7.8%~9.7%,高于乡村11.3%~16.9%,而粤港澳大湾区和内陆城市群(成渝、长江中游、关中平原城市群)的城市郊区PM2.5浓度最高,高于城区2.6%~11.2%,高于乡村16.7%~26.5%.各城市间城乡PM2.5浓度差值的日变化规律不尽相同,可呈单峰(如上海)或双峰(如杭州)变化,极值可出现在白天(如广州),亦可在夜间(如深圳).PM2.5的排放与传输扩散共同对11城市城乡PM2.5浓度分布产生影响.

黄河(内蒙古段)流域突发性水环境风险预测预警平台构建研究

随着黄河流域内蒙古段现代工业生产领域和规模的日益扩大,各种危险品以及有害废弃物的产生、贮存、运输、使用量将会大量增加,潜在风险源与风险水平也随之增加,对水环境的威胁将越发显著。本文以黄河流域内蒙古境内河段为研究对象,基于河网水动力和水质模型,结合水环境风险评价模型,研发并构建了黄河(内蒙古段)流域突发性水环境风险预测预警平台,初步实现了河流水质模拟与长距离河流污染物传输的快速实时追踪,为水环境保护以及突发性水污染事故的应急响应提供技术依据,可为突发水污染风险事件的应急处置提供直观、详实的决策依据。

柱输运管中扩散超声速辐射波的能流

采用于敏关于直角坐标系下两平板间粒子传输的辐射能流计算的理论模型,给出了柱输运管中与径向位置相关的谱辐射能流的计算公式.研究结果表明,由于管壁的自由程远小于传输介质的自由程,从而导致辐射能流中几何因子随径向变化,并认为这是最近关于扩散超声速辐射波实验中测得的辐射波强度随径向呈拱形分布的又一个重要原因.另外,还给出对横截面平均的谱辐射能流、以及当辐射与物质处于局部热动平衡时的辐射能流的计算公式,并将其中的几何因子与人们传统的通过几何自由程获得的几何因子进行了比较.为方便数值模拟,还给出了辐射能流公式中含有多重复杂积分的几何因子的拟合表达式.

基于粗糙数据推理的BSCB图像修补算法

BSCB模型在传输过程中引入Laplace算子时采用的点是某一像素周围4个邻点,对像素的表示会有局限性,进而造成修复后边缘模糊的现象。为优化这一问题,提出一种基于粗糙数据推理的改进BSCB算法,利用粗糙数据推理空间制定与某一像素相关联的采取规则以期挖掘像素之间的近似关系、衍生关系及拓展关系,选取与某一像素相关性最大的点,从而避免像素表示的局部性问题。实验结果表明,与经典的BSCB算法相比,改进后的算法在传输过程中采取的点更能体现图像结构,可获得较好的视觉效果,峰值信噪比也从数据层面证实修复效果的改善。