钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

新能源汽车碳减排潜力分析

在“碳达峰、碳中和”双碳目标驱动下,新能源汽车凭借其碳减排优势受到了广泛关注.旨在促进新能源汽车碳减排潜力评估的相关研究,从新能源汽车碳排放计量与分析、车网协同优化低碳运行、车辆碳排放总量态势预测等三个方面进行分析与综述,归纳了相关领域最新研究成果,总结各类建模方法优缺点,重点阐述了汽车节能减排核算体系与行业碳排放管理体系等相关成果,并提出新能源汽车碳减排潜力分析研究的发展趋势及未来研究方向.

交错凸齿式宽苗带小麦精量排种器设计与试验

针对外槽轮式小麦宽苗带排种器排量不稳定和苗带内种子分布均匀性较差的问题,该研究设计了一种交错凸齿式宽苗带小麦精量排种器。通过连续充种分析和排量计算,确定凸齿高度和凸齿角度是影响排量一致性和排种均匀性的关键参数。应用离散元法对上述关键参数进行中心旋转组合仿真试验,结果表明,对排量一致性、排种均匀性影响显著性程度由大到小的因素分别依次为凸齿角、凸齿高、作业速度,且均具有交互影响。借助响应面分析,得出凸齿高5 mm、凸齿角75°时的排量一致性和排种均匀性较优,平均变异系数分别为2.27%和7.61%。对该参数组合排种器进行样机试制,并进行台架试验,台架试验结果表明,排种一致性和均匀性变异系数与仿真值误差均低于5%,说明仿真优化结果可靠、准确。田间对比试验结果表明,播量120、150和180 kg/hm~2时,交错凸齿式宽苗带小麦精量排种器的播量一致性、纵向播种均匀性和横向播种均匀性变异系数分别较外槽轮式排种器降低0.99、3.01和9.38个百分点,满足小麦宽苗带播种农艺要求。研究结果可为提高排种均匀性的小麦排种装置设计提供参考。

气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构。通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验。试验结果表明,在作业速度为5~10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7%,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7%,重播指数为1.6%,漏播指数为2.8%。提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,能够满足大豆-玉米高速精量密植播种要求。

高质量发展下中国工业企业碳减排路径选择

管理改进与技术创新是工业企业实现高质量减排的两大关键路径。运用Shapley值分解方法实证测度了技术创新与管理改进对工业企业碳减排技术进步效率的贡献作用。结果发现,整体上技术创新与管理改进的贡献率分别为28.45%和71.55%,并且二者贡献率在不同类型特征企业之间存在明显差异。随着企业技术进步水平、雇佣规模和能耗水平的提升,技术创新的贡献率逐步递减,而管理创新的贡献率则呈现递增趋势。首次对企业管理改进与技术创新对碳排放效率的贡献进行测度,为优化“双碳”目标政策与指导企业减排行动提供有益参考。

排岩机履带行走装置接地比压分布规律研究

针对目前接地比压分布不均匀问题,本文以排岩机为例,建立了履带行走装置接地比压计算数学模型。基于Solidworks、MATLAB软件,对排岩机重心空间坐标值与其受料臂旋转角度、排料臂上仰角度及车体回转支承旋转角度进行了拟合。进一步通过ANSYS Workbench仿真软件,证明了所建接地比压计算模型的正确性。研究分析了接地比压随受料臂旋转角度、排料臂上仰角度、排岩机车体回转支承旋转角度的变化趋势。这里研究成果可为各种履带行走设备整机的设计及其工作地基的处理提供一定的参考。

甘蔗健康种苗双芽段槽带式种植机排种性能优化研究

甘蔗健康种苗种植技术是提高单产水平和品质、降低生产成本的有效措施之一,而目前国内甘蔗种植装备不成熟,直接限制了这一技术的推广和应用。为此,以有序排列的甘蔗健康种苗双芽段蔗种为研究对象,对团队研发的2CZD-2A型半自动双芽甘蔗种植机排种性能进行优化,设计了高频电磁振动自动喂入器与仿形排种同步驱动器。利用Solid Edge ST5三维软件建模进行仿真分析,建立试验台进行多因素正交组合试验,采集数据并利用SPSS进行处理建立回归方程,运用Design Expert绘制响应曲面,分析因素之间交互作用,利用MatLab进行参数优化,最终进行田间试验验证。研究结果表明:同步驱动机构增加了排种均匀度,当带轮转速为10r/s、振动幅度为18.5mm、行进速度为0.65m/s时,排种均匀度达到94.18%,与优化结果偏差小于5%,满足设计要求;高频振动与动力源振动无干涉,验证了振动器梳理方案的可行性,可为全自动种植机的研发提供参考。

绿色技术创新对城市碳减排影响的区域差异和收敛性——来自地级市层面的经验证据

运用我国299个城市的面板数据构建空间杜宾模型,实证研究绿色技术创新对城市碳排放影响的区域差异性和收敛性。结果表明:我国绿色技术创新可以降低碳排放水平,且存在空间关联效应。横向来看,不同区域的绿色技术创新对碳排放的影响具有明显的区域差异性,东部、长三角、珠三角等经济发达地区的影响效应更强,中西部、京津冀等地区相对较弱。纵向来看,2015年以来绿色技术创新对碳排放影响的区域差异持续收敛,根源在于区域经济发展差距的缩小。未来持续推进绿色技术创新、缩小区域发展差距是实现“双碳”目标的必由之路。

三元循环视角下数字金融对农业碳减排的影响研究

基于2011—2020年中国30个省份的面板数据,采用固定效应模型等计量方法,实证分析数字金融与农业碳减排之间的关系。结果表明:从总体来看,数字金融的发展显著促进农业碳减排,在引入工具变量后,这一作用仍然显著。从作用机制来看,农户小循环、产业中循环、社会大循环是数字金融减排提质增效的有效传导路径,且三者间呈现出良性耦合关系。异质性分析表明,数字金融促进农业碳减排主要是通过提高覆盖广度和使用深度实现;相比于粮食主产区,非粮食主产区的数字金融具有更强、更显著的绿色优化效果。据此,为提升农业碳减排效率,提出加强农村地区数字金融科技体系建设、农户低碳发展、打造资源循环利用模式等政策建议。

碳税机制下政府补贴对生产减排决策的影响

在政府实施碳税政策的大背景下,对不同形式的政府补贴如何影响制造商的生产减排决策进行研究。在无补贴、技术减排投资成本补贴和回收再制造补贴三种情形下,分别建立了三种不同的模型,分析比较三种模型对制造商产品产量和减排决策的影响。分析结果表明:(1)随着碳税税率的增加,产品碳减排水平并不总是增加。不仅如此,碳税政策的实施还会对低碳产品的产量和利润起到负面效果。但政府补贴政策的实施确实能够缓解碳税给制造商带来的压力,在碳税税率较高时,采取回收再制造补贴能够更大程度起到提高制造商积极性的作用。(2)不同的政府补贴对产品产量和利润产生了不同的影响,当η<0.38时,选取技术减排补贴能够获得更大的产品产量和总体利润;当η>0.38时,选取回收再制造补贴更经济。

双碳目标下绿色金融碳减排效应的实证研究

绿色金融是实现绿色低碳发展战略的重要手段,研究绿色金融碳减排效应及其作用机制对实现“双碳”目标具有重要现实意义。利用2008—2020年省际面板数据,实证检验了绿色金融碳减排效应、作用机制和异质性。研究结果表明:无论是总维度还是分维度,绿色金融均具有显著的碳减排效应,其中绿色投资的碳减排效应最大,绿色证券次之,绿色信贷最小;绿色技术创新对绿色金融碳减排效应具有中介作用,环境规制与金融市场化均增强了绿色金融碳减排效果;东部组、科技发达组和高耗能组相对中西部组、科技欠发达组和低耗能组绿色金融碳减排效应更为明显。因此,进一步加大绿色金融产品创新,实现绿色金融资源高效配置,制定差异化绿色金融政策尤为重要。

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

碳交易下驱动企业碳减排的碳配额机制

碳配额是碳交易的基础,有效的碳配额不是为了抑制生产,而是驱动企业实施低碳技术。针对碳配额有效性设定问题,设计优化了驱动企业降低单位产品的碳排放水平的碳配额机制,得到了碳配额机制有效区间,重点分析了影响碳配额有效性的关键因素。碳配额有效性表明,单位产品初始碳排放量和减排成本系数均是影响碳配额机制有效性的关键因素,合理降低碳交易价格、提高非减排成本和价格敏感性能增大产量碳配额机制的有效性。当减排技术得到改进与提升后,减排成本系数减小,政府单位产品免费碳配额量紧缩,但制造商和零售商利润都降低,此时政府应积极引导消费者购买低碳产品,提高市场需求量。

工业智能化与全球碳减排

基于1993—2019年51个国家的平衡面板数据,运用双重固定效应模型、中介效应模型和门槛效应模型,分析了工业智能化对全球碳减排的影响和内在机理。研究发现:工业智能化能够显著推动全球碳减排,经过一系列稳健性检验后该结论依然成立。中介效应回归结果表明,工业智能化可以通过制造业高端化和产业结构升级渠道推动全球碳减排。门槛效应回归结果表明,全球碳减排不仅受工业智能化自身发展水平的动态影响,工业集聚度在其中也发挥着调节作用。进一步研究发现,工业智能化能够更大幅度降低全球富裕国家和富裕群体的人均碳足迹,有助于缓解全球碳排放的不平等。因此,应当推动人工智能技术在工业领域的广泛应用,通过跟踪碳足迹评估政策的实际环境影响,推动工业智能化与碳减排领域的国际合作。

露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性研究

为了揭示露天煤矿排土场边坡植被恢复群落稳定性的动态特征和变化模式,以内蒙古北电胜利露天煤矿4个排土场为研究对象,选取Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数、植被盖度、植被高度、地上和地下生物量8个指标,构建了基于群落结构稳定性与群落功能稳定性的排土场边坡植被恢复群落稳定性评价体系,采用综合评价法对处于人工植被恢复中的内排土场和恢复年限分别为4 a、5 a、8 a的沿帮排土场、南排土场和北排土场的南、北方向边坡植被恢复群落稳定性进行综合评估,并对群落稳定性因子与土壤含水量、有机质、全氮、全磷、全钾等环境因子间关系进行分析,探究影响排土场边坡群落稳定性的影响因素。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,边坡植被群落稳定性整体呈稳步上升趋势,但与草原站背景值相比,其综合评价指数处于较不稳定或不稳定状态。(2)随着恢复年限的增加,排土场边坡群落稳定性由结构稳定性主导转向功能稳定性主导。恢复初期受人工影响,物种多样性提高,结构稳定性较高,随着时间的推移,结构稳定性波动下降,功能稳定性上升,其中地下生物量增长迅速,生物量向地下转移,进而形成矿区特有的植物群落结构稳定与功能稳定转变特征。(3)从坡向来看,随着恢复年限的增加,边坡群落稳定性逐渐由南坡优于北坡转变为北坡优于南坡。(4)南坡的结构稳定性与环境因子的相关性较高,而北坡的功能稳定性与环境因子相关性较高,表明不同坡向的群落采用了不同的响应策略以适应环境的变化,丰富的有机质和全氮含量对排土场边坡群落功能性稳定性会产生积极影响。

中国西南地区旱坡地碳减排研究进展与展望

农田生态系统既是碳源,又是碳汇,具备很强的减排固碳潜力,对全球碳循环贡献巨大。西南地区旱坡地长期小规模、碎片化的农业生产方式给区域碳排放带来极大的不确定性。探索西南旱坡地的碳排放特征和减排途径对于改善环境、提升区域农业生产潜力具有重要意义。本研究系统总结了我国西南地区旱坡地农田生态系统主要温室气体(CO_(2)、N_(2)O)的产生环节,探讨了旱坡地固碳减排新材料与新技术的应用效果,提出了未来西南地区旱坡地的固碳减排策略。(1)鉴于西南地区旱坡地的区域资源禀赋、产业基础、生产规模、经营方式、生态功能等差异巨大,应结合地区特殊的农业生产条件,集成研发适宜的固碳减排措施和监测体系,探索全球变暖背景下西南旱坡地碳排放过程及其内在机制,以全面提升地区农业生产应对气候变化的韧性。(2)鉴于西南地区农作物复种指数较高且作物空间分布斑块化,应依据国家战略和地方规划,以绿色高产优质为目标导向,改进农业生产方式,优化产业空间布局。(3)由于西南地区旱坡地碳减排是一个复合过程,亟需根据今后较长一段时间内区域农业生产的实际结构和功能需求,有针对性地对各项成熟的减排技术、固碳产品和固碳模式进行优化组合,形成综合性的固碳减排方案。综上,本综述期望为进一步研究西南地区旱坡地农田生态系统的碳源和碳汇特征,以及合理调整农田管理措施提供全面的有效参考。

天然气井多相流强化携液理论及排液采气关键技术

天然气田稳产是保障我国能源安全的重大需求,气井积液是制约稳产的瓶颈,排液采气是保障稳产的关键。我国60%气井因积液年均产气量递减23%以上,且积液井数以年均5%的速率快速递增。由于对气井多相流动特性认识不足,传统排液采气技术仅适用于积液轻微的浅直井且排液率较低。研究团队近年来聚焦天然气井排液采气难题,构建了基于气液流动结构调控的强化携液理论,突破了经典临界流速携液理论仅适用于环雾状流的局限;发明了抗油耐矿化度泡沫排液、复杂井筒速度管柱排液、超声速喷嘴雾化排液、气举柱塞接力举升排液等适用气井不同积液状态的高效低成本排液采气系列关键技术。研究成果已推广至长庆气田、中外合作开发区等11个气区,累计应用近12000口气井,占我国积液气井总数的30%以上。

沈阳地区典型办公建筑运行阶段碳减排潜力研究

以沈阳某办公建筑为例,将GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》作为节能基准,对比分析多种近零能耗建筑技术情形对建筑碳排放的影响,并对其碳减排潜力进行评估测算。利用模拟软件Design Builder对沈阳市某办公建筑建立典型模型,通过模拟计算得到几种不同技术情形下的能耗强度。碳排放强度由不同类型能源碳排放因子与能耗强度计算得出。结果表明:可再生能源利用技术和暖通空调设备能效提升技术可明显减少碳排放,碳减排率分别可达到44.88%和39.99%;另外,建筑围护结构改造以及自然通风和自然采光结合技术,减排率分别为8.18%、7.22%。按照近零能耗建筑技术要求,综合6种技术情形,办公建筑运行阶段的减排率可达51.08%。

勺轮式蚕豆排种器设计与排种性能研究

为提升蚕豆机械化播种率,提出一种结构简单的勺轮式蚕豆排种器,分析不同排种转速与种子类型对排种性能的影响。首先,介绍勺轮式排种器结构与工作原理,统计分析蚕豆种子外形尺寸并划分为三类(小粒、中粒、大粒),设计蚕豆种子排种勺结构,理论分析排种器取种过程、清种过程与传种过程;然后,利用EDEM软件仿真排种器工作性能,建立排种器与三类蚕豆种子的仿真模型;最后,以合格指数、重播指数、漏播指数为排种性能评价标准,开展台架试验,验证勺轮式蚕豆排种器的可行性。结果表明:仿真环境下,排种器内蚕豆种子实际充种线的水平倾角与排种转速呈正相关。排种器适宜排种转速为10 r/min,中粒种子排种性能指标最优,其播种合格指数为90.3%,重播指数为6.9%,漏播指数为2.8%。当排种转速为10 r/min时,仿真试验的综合排种性能为:合格指数89.5%,重播指数6.25%,漏播指数4.25%;台架试验的综合排种性能为:合格指数89.2%、重播指数7.1%、漏播指数3.7%,与仿真试验结果基本一致,满足蚕豆播种要求,验证勺轮式蚕豆排种器的可行性。

辣椒机械式自动精量排种器设计与试验

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式自动精量排种器,并对关键机构进行设计,通过单因素试验获得曲柄直径、曲柄电机工作转速和种量的较优区间,以单粒合格指数、重播指数和漏播指数为指标进行三因素三水平正交试验,建立回归模型,并进行参数优化。试验结果表明,在排种器旋转倾角30°、旋转电机角速度0.07 rad/s(即生产率240盘/h),曲柄直径为30 mm、曲柄电机转速为230 r/min、种量为4千粒时,排种器的播种效果较好,单粒合格指数为91.04%,重播指数为5.21%,漏播指数为3.75%,相比于人工操作磁力回位型排种器,单粒合格指数提升了5.81个百分点,重播指数降低了6.45个百分点,满足辣椒漂浮育苗的播种要求,可为辣椒育苗轻简化生产和小籽粒种子的机械式精量排种器研究提供参考。