重庆大气中多环芳香类物质气粒分配模型预测

本研究以典型半挥发性有机物,多环芳烃(PAHs)及含氧PAHs(OPAHs)为研究对象,基于对重庆典型城区冬季大气样品的采集与分析,探讨不同类型多环芳香类化合物的气粒分配特征及其模型预测.结果表明,OPAHs较同环数PAHs更倾向于分配至颗粒相.PAHs的温度经验模型可较好地模拟其气粒分配行为,但已有模型对OPAHs气粒分配的预测效果均不理想.本研究借鉴PAHs温度经验模型建立方法,利用前期监测数据分别基于温度和相对湿度(RH)建立了预测OPAHs气粒分配的两种经验模型.预测值落入合理偏差区域内的百分数(67.57%及88.74%)及均方根误差(1.05及0.65)分析均表明,相较于前期模型(百分数:52.25%、4.95%、61.26%,均方根误差:1.26、2.21、1.16),基于RH的经验模型可较好地预测OPAHs的气粒分配行为.可见,与PAHs不同,RH对OPAHs气粒分配的影响不可忽略.

烟叶类型和外加成分对卷烟烟气粒相物pH值的影响

捕集在剑桥滤片上的卷烟主流烟气粒相物用去CO2 的蒸馏水提取 ,用精密 pH值计测量水提取液的 pH值。对于不同的单料烟卷烟 (包括烤烟、白肋烟、香料烟 )和不同类型的卷烟 (包括中式烤烟型、英式烤烟型、美式混合型 )的烟气pH值进行了测定 ,结果分别呈下列顺序 :白肋烟 >香料烟 >烤烟 ,混合型 >英式烤烟型 >中式烤烟型。分别将各种糖类、有机酸类、无机酸类、氨基酸类、生物碱类、盐类、酚类成分加入对照卷烟 ,探讨了这些化学成分对烟气 pH值的影响规律 ,结果表明 ,乳酸、蔗糖等可显著降低烟气pH值 ,烟碱可显著增加烟气pH值。提供了国内外一些卷烟牌号的烟气pH值测定数据。

烤烟烟气粒相组分与评吸质量的关系

采集湖南主产烟区B2F,C3 F,X2F 3个等级烟叶样本197份,测定了单料烟烟叶的粒相组分,并对评吸质量进行了量化评定,采用简单相关、典型相关和灰色关联度分析方法,研究了烤烟烟气粒相组分与烟叶评吸质量评价指标间的关系.结果表明:烟气粒相组分与浓度、香气量分值呈极显著正相关,烟气粒相组分与香气质、杂气、劲头、刺激性、余味分值呈显著或极显著负相关,烟气水分与灰色分值呈显著负相关;烟气粒相组分中的焦油与评吸质量评价指标中的浓度、香气量、刺激性呈极显著典型相关;烟气粒相组分对评吸质量评价指标中浓度的影响最大,其次是香气量.

对流层光化学过程中的气粒转化研究

在ＭＭＳ和ＲＡＤＭ耦合的基础上，考虑了ＮＨ３的源排放，获得了ＮＨ３的时空分布、演变特征；在此基础上，讨论了气体向粒子的转化，结果表明：干气溶胶总量分布与大气中Ｈ２ＳＯ４、ＮＨ３的浓度分布有非常好的对应，富氨环境条件下，产生干气溶胶的多少是出Ｈ２ＳＯ４浓度决定的；气溶胶中的含水量与干气溶胶的浓度分布没有太多的联系，主要取决于大气中相对湿度的大小。

西安城区大气中多氯联苯的气粒分配研究

为了解西安城区大气中多氯联苯(PCBs)的气粒分配规律,于2012年春季对西安城区大气中气态和颗粒态样品进行每周一次的主动采样.结果表明,西安城区大气中PCBs的总浓度(气态和颗粒态)为62.05~454.18pg/m3,主要以气态为主.由Clausius-Clapeyron方程得到的斜率较陡(-5193.24),表明春季大气中的PCBs主要受西安城区附近地面挥发释放的影响.PCBs的气粒分配系数(KP)与过冷饱和蒸汽压(PoL)高度相关,由logKP和logPoL线性回归得到的斜率mr(-0.46^-0.37)均高于平衡状态理论值-1,说明西安城区大气中的PCBs气粒分配尚未达到平衡状态.采用Junge-Pankow吸附模型和Harner-Bidleman吸收模型对PCBs颗粒态百分比(φ)及KP进行了模拟,结果显示两种模型均较好地预测了PCBs的气粒分配行为,但与实验测得的值相比,两种模型均高估了φ值及KP值.

固体火箭发动机喷管内气粒两相流动的CFD-DSMC模拟

气相采用Jameson中心差分格式和显式Runge-Kutta法求解可压缩的雷诺时均N-S方程,颗粒相采用DSMC方法描述,采用PSIC耦合算法模拟了JPL喷管中的气粒两相流动,得到了气相和颗粒相的参数分布规律。结果表明,流场中颗粒相含量越高,颗粒相对气相的阻碍和加热效应越显著,导致气相马赫数降低、温度升高;在相同颗粒含量的情况下,颗粒粒径越小,也能明显阻碍气相流动,同时对气相的加热效应也更显著;在颗粒确定性轨道模型计算下得到的无粒子区中,仍有少量非连续的颗粒存在。

提升管内气粒流动行为的数值模拟

采用描述密相湍流气粒流动规律的k-e-kp-ep-Q 双流体模型对不同尺度和操作条件下的提升管内的定常流动进行了计算流体力学数值模拟,获取了各种工况下有关颗粒速度、体积分率和质量流率分布等宏观流动行为的大量信息,并与相应条件下的实验数据取得了较好的吻合。此外还通过对大量模拟数据的分析获得了提升管内宏观流动规律的综合图像。该模型描述了密相湍流气粒流动规律,预测出了描述单颗粒脉动能大小的颗粒拟温度Q 和表征颗粒在介观尺度上脉动大小的颗粒湍动能kp在床内的分布。分析表明:不同流动参数对颗粒在微观和介观尺度上的脉动有不同程度的影响;固含率对颗粒相的脉动行为和颗粒的质量扩散行为有重要的影响。

列车用V型格栅气粒分离特性的数值模拟

采用多流体模型,即把颗粒相作为连续介质,同时考虑颗粒相对流体相的影响,根据该V型格栅的实际使用条件设定了对应参数,使用欧拉系下k-ε双方程模型模拟出含尘气流通过V型格栅时的气粒分离特性。计算了V型格栅内气粒两相流动,从而揭示了其内部气相压力场的分布与颗粒相浓度场的基本特征。并将模拟结果和试验结果作了比较和分析,阐明了利用CFD技术在工程设计实施前或产品生产(改造)前预测方案的实际效果与产品性能的可行性。

固体微推力器气粒两相羽流场的数值模拟

采用DSMC/EPSM混合算法,结合稀薄流中气粒耦合作用模型,开展了固体微推力器羽流场中气粒两相稀薄流动的数值研究,研究了羽流场中气粒两相参数的分布规律和气相组分分离效应。结果表明,气相与颗粒相间的动量传递导致颗粒相的轴向速度显著增加,两相间的能量传递导致颗粒相的温度降低,气相对颗粒相作用显著;由于燃气中颗粒相含量较少,颗粒相对气相压强场、温度场和轴向速度场的影响并不明显;羽流场中气相组分分离效应显著,扩散效应导致分子量最小的氢气组分在壁面附近的真实分子数密度远大于其他组分,小分子量气体组分在羽流场中的高度扩散是羽流对固体微推力器壁面产生侵蚀和附着效应的主要原因。

气粒两相二维后台阶突扩流动的大涡模拟

对气粒两相后台阶流动,利用大涡模拟方法模拟气相场,用轨道法模拟颗粒相运动.计算中气相亚格子模式(SGS)采用了标准的Smagorinsky模式,研究了气相场大涡演变规律,并给出了速度时均统计值与实验结果的比较,吻合很好.在此基础上深入研究了不同Stokes数下颗粒的运动规律以及不同入口滑移条件下的颗粒运动规律,进一步对直径为150μm的玻璃微珠进行了模拟,得到了颗粒相速度时均统计结果,并与实验结果进行比较,吻合良好.这为细观框架下研究气粒两相相互作用规律提供了依据.

卷烟主流烟气粒相物中中性化学成分的全二维气相色谱飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS)谱图特征识别

建立了全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS)分析卷烟主流烟气中中性化学成分的方法。以较长的弱极性柱HP-5MS(50 m×0.2 mm i.d.×0.33μm)作为第一维柱,较短的薄液膜中等极性柱DB-17MS(1.7 m×0.1 mm i.d.×0.1μm)作为第二维柱,对优质烟叶单料卷烟烟气的中性成分进行定性分析,经过人工纠错等分析初步鉴定出匹配度大于700的1 464种成分,重点讨论了中性香味羰基化合物全二维点阵的谱图特征,为烟气和复杂体系的深入研究提供了方法学基础。

宽粒径分布气粒两相圆湍射流特性研究

研究了一种宽粒径分布范围的气粒两相圆湍射流的特性。用ρｐ＝ ２ ５９０ ｋｇ／ｍ ３、０～２００ μｍ 的玻璃微珠做颗粒相，实验Ｒｅｙｎｏｌｄｓ 数为５ ６４０，粒气质量比为１５％ 。用粒子动态分析仪（ＰＤＡ）详细测量了两相射流近场（ｘ／Ｄ＜ １５）的流向、径向时均速度、湍动能及颗粒相浓度的分布，分析了Ｓｔｏｋｅｓ数变化对两相射流的影响。结果表明，宽的颗粒相粒径分布削弱了特定Ｓｔ数颗粒与气相的作用。与单粒径分布的两相圆湍射流颗粒相ｕνｐ比气相的ｕν小一个量级的结论不同，在宽粒径分布的气粒两相水平圆湍射流中，颗粒相的湍动能与气相具有相当的量级。

气粒两相流与夹套耦合传热的数值模拟

采用夹套对造粒塔内的气粒两相流体进行冷却是一个既有多相流对流换热、单相流对流换热,又有固体导热不同流体之间相互作用的复杂过程。采用分区耦合的计算方法对该过程进行模拟,获得了造粒塔和夹套内详细的温度分布。考察了冷却水入口温度、冷却水总量和3段夹套的冷却水比例对造粒塔内温度的影响。结果表明,冷却水入口温度显著影响造粒塔内的温度,冷却水总量影响次之,3段夹套的冷却水比例对造粒塔内温度的影响较小,且3种因素对提高传热系数均无显著影响:夹套合适的操作条件为冷却水总量2667kg/h,冷却水入口温度310K,3段夹套的冷却水比例为5:3:2。

k─ε─k_p两相湍流模型用于模拟有旋突扩气粒两相流动

由统一二阶矩的两相湍流模型出发，在各向同性的条件下获得ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型。用后者模拟了旋流数为０．４的同轴进气有旋湍流突扩气粒两相流动。所得的气相及颗粒的轴向、切向速度场、颗粒质量流分布与文献中相多普勒仪的详细测量结果符合较好。预报的中心回流区内颗粒湍强大于气体湍强的现象与实验观测一致，而颗粒湍流代数模型为基础的ｋ－ε－Ａｐ模型无法预报此现象。因此ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型可用于预报旋强不高的有旋气粒两相流动，但预报与实测值间的差异尚有待用ＵＳＭ模型来解决。

不同旋流数下湍流气粒两相流动特性的PDPA实验研究

利用相位多普勒仪 (PDPA)系统研究了不同旋流数下突扩旋风筒内气粒两相湍流特性的变化规律 .在相同的进口形状和总风量的条件下 ,分别测量了旋流数为 0、 0 .5和 1.0时气相和颗粒相的轴向、切向的平均速度和脉动速度 .结果表明 :旋流数的变化对轴向速度的分布和切向速度的似固核 -位涡结构 ,以及两相脉动速度和两相湍流各向异性都有比较明显的规律性影响 ;总体上 ,旋流对两相湍流起抑制作用 ,但随旋流数的增大 ,两相湍流脉动及其各向异性都有先减弱 。

气粒两相平面湍射流拟序结构的大涡模拟

:采用 Eulerian/L agrangian方法 ,对空间发展的气粒两相平面湍射流的非定常流动过程进行了数值模拟。以Re数为 130 0 0的平面不可压缩湍射流流动为例 ,气相场采用大涡模拟 ( large- eddy simulaiton,L ES)技术 ,直接求解大尺度涡运动的 Navier- Stokes方程 ,小尺度涡采用标准 Smagorinsky亚格子模式模拟。为了示踪两相射流中气相的运动 ,同时求解了标志物的浓度输运方程。颗粒相的运动用 L agrangian方法直接求解。大涡模拟结果表明 ,在平面射流的过渡区及充分发展区存在丰富的拟序结构及其相互作用。对于稀疏两相射流 ,不同 Stokes数的颗粒运动规律和浓度分布取决于颗粒惯性和气相拟序结构的共同作用。对于 Stokes数小于 10的两相射流 ,颗粒相的瞬时浓度场分布与拟序结构密切相关 。

单料烤烟烟气粒相物与质量评价指标间的相关性研究

对湖南主产烟区烟叶物理性状、化学成分、外观质量、评吸质量及烟气粒相物组分进行了评定和检测,采用简单相关分析方法,探索了烤烟质量指标与烟气粒相物组分的定量相关关系,探讨了关于烟叶质量评价指标对烟气粒相物组分影响的许多定性描述。

运用稠密气体理论建立气粒两相流流动模型

循环流化床内的复杂流动特征使其工业放大较困难，迄今对其流动特征尚缺乏充足的理论解释。本文从流体力学及稠密气体分子运动的相关理论出发，定义了“颗粒温度”；对双颗粒碰撞分布函数建立了Ｂｏｌｔｚｍ ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｌ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ方程，简单介绍了该方程的求解方法，从而进一步推导出颗粒相的连续方程、动量方程、拟热能（颗粒温度）方程，给出了颗粒相的压力、粘度和关于颗粒温度传递系数的表达式，建立了完整的颗粒相湍流动力学模型，并把模拟结果与实验结果相比较，进一步验证了模型的科学合理性。

天津滨海新区大气中多氯联苯的季节分布与气粒分配

2013年4月～2014年1月在天津滨海新区泰达学院分季节采集23对大气样品（气相＋颗粒相）.分析了样品中84种多氯联苯（PCBs）异构体,结果表明,总浓度为71.08～567.36pg/m3（均值307.18pg/m3）;春、夏、秋、冬四个季节的PCBs浓度分别为275.19,372.55,259.96,281.81pg/m3,季节规律不明显,冬季浓度偏高,可能是由工业源排放的PCBs和冬季较高的大气颗粒物浓度造成;气相多氯联苯占总浓度的77.47%,且季节差异明显,夏季（92.44%）〉秋季（85.16%）〉春季（80.61%）〉冬季（42.70%）;Clausius-Clapeyron（C.C）方程斜率为-5302,表明气相PCBs对温度依赖程度很大,其受到了当地工业源的影响;log KP与log PL0和log KOA的斜率分别为-0.43和0.46,偏离了气粒分配平衡时对应的斜率-1和＋1,表明滨海新区大气中多氯联苯受到了当地污染源排放的强烈影响,所以没有达到平衡状态。

石河子市大气中多溴联苯醚的含量组成及气粒分配

在石河子市自2008年9月至2009年8月间每周采集大气样品,利用GC-MS分析其中的12种PBDEs,结果显示:石河子市大气中PBDEs的年平均浓度为118±83 pg/m3,低于我国其他较发达城市大气中PBDEs的含量.BDE-209是含量最高的单体,年平均含量占总量的65%,其次是BDE-47和BDE-99,年平均含量分别占总量的9%和7%.气-粒分配的研究结果显示,石河子市大气中PBDEs在气态和颗粒态间的分配并未达到平衡,温度是影响PBDEs在气相与颗粒相间分配的重要因素.比较而言,夏季最为接近平衡状态.