超细粒子Fe-Mn工业催化剂F-T合成集总机理动力学(Ⅱ)参数估算与模型筛选

为获得真实、准确的动力学参数,设计和安排了动力学实验,在参数估算过程中建立了CO转化率和CO2选择性两个目标函数.用传统的LevenbergMaquardt方法,通过对文(Ⅰ)建立的超细Fe-Mn工业催化剂F-T合成集总机理动力学模型参数的优化,得到最终的估算值.依据参数的物理意义、拟合程度和统计检验对建立的动力学模型进行模型筛选,最终获得的动力学模型可较好地描述CO转化率和CO2选择性,估算值与实验值相对残差一般小于25%.同时,所得模型可较好地解释催化剂反应性能.

超细粒子Fe-Mn工业催化剂F-T合成集总机理动力学(Ⅰ)反应机理与动力学模型描述式

为获得超细粒子Fe-Mn工业催化剂在F-T合成中CO转化的动力学模型描述式,为其工业放大过程中反应器设计提供依据,将F-T合成这样一个包括数百个反应的体系集总为F-T烃生成反应和水煤气转换(WGS)反应.这样,反应物CO的转化速率可近似地用烃生成速率与CO2生成速率之和来表示.在碳化物机理基础上建立烃生成基元反应步骤,以决定烃“结构单元”CH2生成的步骤为速控步骤建立动力学模型.同时,在甲酸盐机理基础上建立CO2生成的基元反应步骤,以甲酸盐物种的生成步骤为速控步骤建立动力学模型.

基于血流动力学机理及数学模型的中医脉诊工程学研究述评

医工结合研究已经在现代医学的理论探索和临床实践中获得广泛应用,并给现代医学带来重大变革。医工结合研究用于中医药领域目前还处于成长期,而脉诊的医工结合研究是这方面的一个代表性范例。应用工程学方法研究中医脉象脉诊的血流动力学机理和数学建模是其中的关键。脉象的工程学研究是一个交叉学科问题,需要在深入理解中医经典理论的同时加强对中医脉学中基础性问题的工程学研究,并持续跟踪和掌握该领域内的科学研究新进展。

窄体车主动侧倾极限态动力学机理研究

窄体车辆有助于解决常规乘用车的道路占用、空间浪费、能源危机和环境污染等问题,应用主动侧倾技术解决窄体车易侧翻的安全性问题。根据窄体车主动侧倾运动的特点,建立窄体车车身动力学模型,考虑主动侧倾特性及车辆侧向与纵向运动引起的车轮载荷变化,结合UniTire统一轮胎模型,进行主动侧倾窄体车极限态工况状态参数相平面分析,探明窄体车运动机理,获得窄体车极限态运动规律及运动特性,为提高窄体车稳定性研究奠定基础。

NCO自由基与H反应的机理和动力学

研究采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平下,优化反应物、产物、中间异构体和过渡态分子,得到可靠的几何构型和频率.通过内禀反应坐标计算,确认了四条反应通道,并且以通道中中间体、过渡态相对能量为基础,讨论了各反应通道的优先顺序.在反应中,H和NCO的初始连接有两种方式,H分别进攻NCO两端的N和O,进行无势垒加合,得到两个低能中间体HNCO和HOCN.HNCO中∠NCO从172.9°减小到69.0°,生成一个相对能量较高但N—C键较长的中间体,该中间体发生N—C键断裂生成主要产物P1(CO+NH).从HNCO和HOCN出发均可生成次要产物P2(CN+OH),而从HNCO出发还有另一条生成产物P3(CH+NO)的路径,反应沿该路径进行的可能性较小.

苜蓿草地侵蚀产沙过程及其水动力学机理试验研究

利用人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度(45mm/h、87mm/h、127mm/h)下20°陡坡苜蓿草地的产流产沙变化规律,分析了苜蓿草地侵蚀产沙的水动力学机理。试验结果表明,苜蓿草地累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈良好的幂函数关系,随着降雨时间的增大而增大。在45mm/h和87mm/h降雨强度时,草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-稳定的变化趋势;在127mm/h降雨强度时,草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-高的变化趋势。苜蓿草地的水土保持作用通过改变土壤的入渗特性实现,草地坡面入渗率与径流量和产沙量呈明显负线性相关。从水动力学角度对苜蓿草地径流剪切力和单位水流功率与输沙率的关系进行了分析,得出试验条件下苜蓿草地的临界径流剪切力值为2.857N/m2,临界单位水流功率值为0.0114m/s,输沙率随径流剪切力和单位水流功率的增大而增大。

湍流混合动力学机理研究

在分析传统混合动力学机理基础上,通过宏观混合与微观混合时间量级的对比,提出了湍流条件下,涡流扩散主导宏观混合,分子扩散主导微观混合,而混合过程由宏观混合主导,欧拉数Eu可作为混合效果的控制指标,并通过3种不同容积反应器的混合搅拌试验,进一步证实了该指标的实用性。

平卧“支撑拱”锁固滑坡动力学机理与稳定性判据

滑坡在渐进性变形过程中,因滑床或滑坡侧翼位置局部未贯通部位的存在,或滑坡启动以后受前进方向“束口状”地形的约束,滑体变形受限制或运动制动,不能充分失能,从而在这些受限约束部位形成由松散岩土体组成的平卧“支撑拱”结构。“支撑拱”结构的形成,相当于滑坡变形的锁固段,它一方面阻挡拱后向下滑移的堆积物,使它在这一带压密、隆起,成为滑体中的应力集中部位;同时又通过拱圈将滑体中心的部分下滑推力传递至两侧拱座,使拱座成为应力相对更为集中的部位。一旦土体中孔隙水压力的增高,使土拱与拱座基岩接触面间的抗剪强度降低到一定程度,将导致某一个拱座失稳被突破,整个拱圈崩溃,进而引起“支撑拱”上部滑体的突然滑动。根据物理模型实验应力分析,滑体中“支捧拱”结构表现为拱顶凸向坡体上方的“最大主应力拱”,而在其上方一定高度范围内还出现拱顶凸向坡体下方的“最小主应力拱”,据此建立了“支撑拱”的计算模型。假定滑坡岩土体为刚塑性体,在考虑滑体自重力、滑面抗剪强度与滑坡两翼摩阻力的共同作用下,以及最小主应力拱引起的滑体中应力重分布的情况下,确定了“支撑拱”(最大主应力拱)上的均布荷载;根据拱的塑性极限平衡条件,建立了拱稳定性的判据;并定量分析了拱效应出现的条件、拱保持最大与?

Cu/Co/Mn基氧载体释氧动力学及机理研究

以溶胶凝胶法制备了CuO/CuAl2O4、Co3O4/CoAl2O4以及Mn2O3/Al2O3氧载体,在流化床反应器中CO2气氛下研究了不同温度下氧载体释氧特性,并通过分析得到各氧载体的释氧动力学机理函数、活化能及指前因子等重要参数。释氧过程中,氧载体CuO/CuAl2O4中CuO、CuAl2O4均为活性相,释氧后转化为Cu2O及CuAlO2,而Co3O4/CoAl2O4及Mn2O3/Al2O3中CoAl2O4和Al2O3均为惰性相,仅有Co3O4和Mn2O3参与释氧并分别转化为CoO和Mn3O4。三种氧载体的释氧过程均可由成核-核生长机理描述,释氧初期氧载体经化学反应形成新的活性核心,随后活性核心聚集形成还原态的氧载体团簇。各氧载体释氧的机理函数G(x)有不同的表达式,CuO/CuAl2O4、Co3O4/CoAl2O4、Mn2O3/Al2O3释氧的活化能E分别为226.37、130.06和65.90 kJ/mol,相对应的指前因子A分别为2.99×106、4.96×103和27.37 s-1。

混合动力学机理及控制指标研究

从紊流结构分析混合动力学机理，提出主流区的涡流扩散对混合时间起主导作用，并导出了混合综合控制指标，通过试验对比，进一步证实了该指标的实用性。

羟基化锌催化臭氧化水中痕量p-CNB的动力学和机理

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,探讨了其催化水中臭氧分解和降解水中痕量对氯硝基苯(p-CNB)的途径,并通过ESR实验验证了自由基反应机理。结果表明:ZnOOH可促进水中臭氧分解,使其一级分解速率常数提高了187%。反应20 min时,O3/ZnOOH对p-CNB的去除可以达到96.1%,比单独O3提高了1倍多。ZnOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成,用叔丁醇捕获生成的羟基自由基后,ZnOOH催化臭氧氧化p-CNB的反应速率常数降低了至少10倍。催化剂表面羟基含量与催化臭氧化水中p-CNB的效果之间没有直接的关系。当溶液pH值接近表面零质子电荷点pHpzc即表面几乎电中性时,O3/ZnOOH降解p-CNB效果最好。

正癸烷燃烧机理及航空煤油点火延时动力学模拟

以单一正癸烷作为国产航空煤油的单组分替代模型,应用自有的碳氢燃料反应机理生成程序Reax-Gen-Combustion构建了燃烧反应的详细机理.以国产煤油在加热型激波管上的燃烧实验为参考,对比研究了文献报道的3组分替代模型(模型Ⅰ)、2组分替代模型(模型Ⅱ)以及本文的单组分替代燃烧反应机理(模型Ⅲ)在预测我国航空煤油点火延时特性方面的实用性.结果表明,温度在1052～1538 K时,模型Ⅰ预测的点火延时与实验值相差较大;模型Ⅲ在温度高于1176 K时的预测值与实验值符合较好,在1052～1176 K之间时则相差较大;模型Ⅱ与模型Ⅲ预测值符合很好,由于前者考虑了低温反应机理,因而对1052～1176 K区间的预测精度与模型Ⅲ相比有所改善.计算还发现,模型Ⅱ中添加的20%(质量分数)1,2,4-三甲基苯对高温段点火延时未产生明显影响.

高速岩质滑坡撞击弹落冲击夯实成坝的动力学机理

运用岩石弹性动力学理论及弹性力学变分法原理，提出、分析并论证了剧冲式高速岩质滑坡碰撞解体及冲击 成坝阶段滑坡坝冲击夯实动力学机理，推导出滑坡坝土石体压实密度计算的理论方程及公式，并以滑坡坝土石体土 工试验资料为依据，充分验证了符合实际情况的滑坡动力学新机理。

崩滑体动力学机理分析及全过程速度计算——以四川省汉源县“8·6”大型崩塌滑坡为例

"5.12"汶川特大地震破坏性强,影响范围广,在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流等次生山地灾害。汉源县是汶川8.0级大地震Ⅵ度烈度区内唯一的Ⅷ度异常区,是十分典型的远震烈度异常区,由于地震导致山体松动,因而触发了大量的崩塌、滑坡。以2009年8月6日四川省汉源县顺河乡境内猴子岩发生的大型崩塌滑坡为例,将滑坡划分成起动、运动、撞击3个阶段,根据大渡河堰塞坝的形成过程,运用滑坡几何学、滑坡运动学理论,论述了汉源高位山体崩滑的形成及机理;基于岩质滑坡动力学、能量平衡原理,分析了岩质山体崩塌滑坡的运动规律,并对各阶段的岩体介质速度进行了计算。计算结果表明:猴子岩崩滑全过程中,崩滑体运动速度呈先增大后减小的趋势,行程运动阶段的速度高于起动速度和撞击后速度。研究结果可为水库的设计及涌浪高度的确定提供基本参数,同时为边坡失稳及堰塞湖的防治提供理论依据。

云南头寨滑坡全程流体动力学机理分析

云南昭通头寨沟于1991年9月23日突然发生大型高速滑坡,总方量约1800×10~4m^3的滑体高速下滑,在2～3 min的时间内冲入盘河.文中用流体动力学理论分析了头寨滑坡全程各个活动阶段的动力学机理,并得出了几点结论.启程阶段由于孔隙水压力及水汽垫层的共同作用,使作用在滑动面上的有效应力显著降低,从而导致滑带土抗剪强度减小;近程阶段高速飞行的滑坡体会产生机翼效应,使滑体势能更多地转化为动能,高速滑体可越过小山包且凌空飞行时间更长,飞行距离更远;远程阶段高速运动的碎屑体与周围空气之间产生复杂的空气动力学现象.产生的高速运动的垂直向上的气流和旋转向前的高速涡流的共同作用是碎屑流高速远程运动的根本原因.

等离子体射流点火的动力学机理分析

为深入研究等离子体点火射流中主要活性粒子种类及摩尔分数对煤油/空气混合气燃烧过程的影响规律及主要影响途径,采用敏感性分析和化学反应速率（rate of production,ROP）分析方法对等离子体点火过程的化学反应机理进行了计算分析。计算结果表明：O原子、H原子、CH基能显著缩短煤油/空气混合气的点火延迟时间,且粒子摩尔分数越大对点火延迟时间的影响越显著;CH基通过基元反应R32和R34在缩短煤油/空气混合气点火延迟时间过程中占主导作用,在加入2%CH基后煤油/空气混合气的点火延迟时间为9.85μs,与基准工况相比缩短了68.2%;O原子和H原子对煤油/空气混合气的点火延迟时间的影响效果相当。

通用甲烷层流预混火焰半详细化学动力学机理

提出了一套用于描述甲烷 -空气层流预混火焰的含有 N化学和 C2 化学反应的半详细化学动力学机理 ,由79个基元反应和 32种物质组成 ,根据需要可进一步简化。计算和实验结果对比表明 ,该机理能合理描述火焰结构和传播速度 ,其中 N化学对火焰传播速度没有影响 ,C2 化学在富油时会提高传播速度。对 N化学反应的计算分析表明 ,在不同当量比条件下 ,NOx 可由不同含 N物质所组成 ,调整 CH+N2 =HCN+N的速率常数可改变 NOx 的生成浓度。

正十二烷高温燃烧详细化学动力学机理的系统简化

采用详细化学反应动力学机理的系统简化方法,以典型航空燃料的替代组分正十二烷为研究对象,开展了正十二烷高温燃烧化学动力学机理的系统简化.首先采用多步直接关系图法(DRG)和基于计算奇异值摄动法(CSP)重要性指标的反应移除方法对由1279个组分,5056个基元反应组成的正十二烷燃烧详细机理进行框架简化,得到了包含59个组分,222个基元反应的框架机理;进一步采用CSP对框架机理进行时间尺度分析,选出了10个准稳态物种,采用准稳态近似方法(QSSA)构建了包含49个组分的全局简化机理.计算结果表明,在较宽的参数范围内,框架机理和全局简化机理均能够重现正十二烷详细机理在高温燃烧的点火延迟时间、熄火以及物种浓度分布等方面的模拟结果.

甲醇空气预混层流燃烧的简化化学反应动力学机理

基于甲醇氧化的详细反应历程，利用敏感性分析的方法，提出了一个用于描述甲醇空气预混层流燃烧速度的包含18种组分、28步基元反应的简化化学反应动力学机理．研究发现，在甲醇的氧化过程中，甲醇的分解反应及H、OH等自由基的链锁反应具有十分高的敏感性，其中HCO＋M和H＋O2分别是产生H、OH自由基的主要反应．计算结果与实验结果对比表明，该简化机理可以较合理地模拟当量比为0．6～1．2以及不同初始温度下的层流燃烧速度和火焰结构．与详细机理相比，该机理更适合与CFD三维数值模拟软件耦合．

高浊度水混凝动力学机理与工艺设计

高浊度水混凝属吸附架桥作用机理 ,与常规低浊度水混凝工艺有显著差异 ,通过研究提出了其动力学作用机理 ,阐述了其最佳混凝工艺设计、运行要点。