多孔固体表面扩散问题中Fick定律交叉项扩散系数的确定

对多孔固体表面扩散二元系统给出Fick定律交叉项扩散系数矩阵形式的计算式,并将其推广到三元及多元扩散系统,得到Fick定律交叉项扩散系数普遍化的计算式。

Fick定律在极谱分析中的应用

在电化学分析研究中,极谱分析是一种重要分析方法。Fick定律对于研究极谱分析机理,改进分析方法,具有重要意义。

用Fick第二定律描述混凝土中氯离子浓度分布的适用性

结合室内试验及现场试验所测得的氯离子浓度分布,与Fick第二定律给出的氯离子浓度分布曲线进行比较,分析了不同侵蚀环境下氯离子浓度分布的特点并计算了其与Fick分布两者间的相关性。结果表明,Fick第二定律适用于室内试验环境、现场盐雾作用环境和海水浸泡环境,经适当修正后,还可适用于有碳化或硫酸根影响的环境,但不适用于海水反复淋溅作用下的环境。

Fick第二定律的应用研究现状与展望

Fick第二定律通常被用来描述氯离子在混凝土中的扩散性质,对于Fick第二定律在钢筋混凝土结构寿命预测的应用,已经有许多学者对其进行了研究。本文总结了他们的研究成果,分别从Fick第二定律公式中的各个影响参数出发,对公式进行讨论,并且根据公式中各个参数的不确定性,提出了Fick第二定律应用发展方向,即应用随机微分方程理论建立随机模型。

基于VTK的Fick第二定律动态扩散过程模拟

Fick第二定律是固体物理学中关于非稳态条件下的扩散宏观理论基础,动态扩散过程的可视化模拟将有助于研究人员直观快捷地了解和掌握物质扩散对周围物质和环境的影响.使用VTK实现了Fick第二定律在一维条件下动态扩散过程的可视化模拟,为研究人员应用Fick第二定律以及迅速地直观了解扩散结果提供了有益的参考和方法.

融雪剂离子在沥青中的渗透行为分析

为研究融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为,采用A_(3) N(由醋酸盐、NaNO_(2)和尿素配制而成)、Ca(CH_(3)COO)_(2)、Mg(CH_(3)COO)_(2)、KCH_(3)COO、NaCl和NaNO_(2)共6种融雪剂对沥青进行渗透实验,通过三大指标的变化分析融雪剂对沥青稠度、塑性和高温稳定性的影响。利用离子色谱仪检测融雪剂溶液中离子浓度的变化,分析融雪剂阳、阴离子的渗透扩散规律。基于各浸泡周期融雪剂阳、阴离子浓度的变化,运用Fick定律分析各融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为。结果表明:经融雪剂浸泡后,基质沥青和SBS改性沥青的稠度和塑性增大,且NaCl对稠度和塑性的影响最大,而醋酸盐和A 3 N使沥青的高温稳定性降低,NaNO_(2)和NaCl会提高沥青的高温稳定性;融雪剂离子在基质沥青中的渗透性强于SBS改性沥青,阳、阴离子扩散强度最大分别为KCH_(3)COO中的K^(+)和Mg(CH_(3)COO)_(2)中CH_(3)COO^(-),经过5周期的渗透,基质沥青和SBS改性沥青上方融雪剂溶液中K^(+)浓度降幅分别为27.59%和16.89%,CH_(3)COO^(-)的浓度降幅分别为35.16%和19.38%;Fick定律扩散模型可较好描述沥青对各离子吸附量的变化,其中阳离子吸附量的非线性拟合优度高于阴离子,更易被量化分析。

河流-地下水系统水体污染模型研究

在地下水污染中最难治理和危害最大的是有机污染,因而对有机污染物在河流-地下水系统中的行为特征进行研究具有十分重要的理论意义和实际价值。已有研究表明在河流地下水系统中有机污染物的行为特征主要涉及对流迁移、水动力弥散、吸附及阻滞等物理过程、化学反应过程以及生物转化过程等。现设地下水渗流场为各向同性均质的稳态流,对有机污染物的迁移和转化规律进行研究和探索,通过查阅相关文献和资料,分析并建立河流-地下水系统中有机污染物的对流、弥散及吸附作用的数学模型。利用相关试验参数以及数据依据研究某有机污染物在河流-地下水系统中的迁移转化机理。

黔北旦坪铝土矿床胶体包粒成因及其形成时间估算

世界大多数铝土矿床中均发育有同心层状的颗粒结构,其生长过程记录了铝土矿成矿相关信息,具备重建铝土矿成矿环境的潜力。区别于碳酸盐岩鲕粒,对铝土矿床中这种类似鲕粒的多圈层包粒结构的研究还不够深入,其基本的定义、成因与生长时限均不明确,亟待进一步研究。针对这一问题,结合现代热带氧化土剖面中淀积黏化层产出包粒结构这一特点,对黔北务川—正安—道真(务正道)地区旦坪矿区下二叠统铝土矿开展了相关研究,提出将铝土矿同心层状结构命名为“胶体包粒结构”。本研究在对旦坪铝土矿床典型含矿岩系剖面地质特征研究基础上,重点对其中的胶体包粒开展了研究。旦坪铝土矿中的胶体包粒由不同类型的核心及周围交替出现的铝赤铁矿、勃姆石圈层组成。采用二分值法对包粒圆度进行了统计,分析结果显示其圆度以圆形、近圆形为主。归一化处理包粒圈层范围为11.2~319.5μm。对胶体包粒圈层数目的统计发现,其层数以1~3层为主。基于以上统计数据,研究使用Fick第一定律及其拓展式对铝土矿胶体包粒生长时间进行估算,并尝试构建其扩散生长模型。胶体包粒生长时间计算结果表明:胶体包粒内铝赤铁矿圈层的形成时间为0.1~96.9年,勃姆石圈层的形成时间为0.2~143.6年。微观尺度胶体包粒(粒径0.1~0.4 mm)的形成时间约为0.6~481.2年;手标本尺度胶体包粒(粒径2.0~5.0 mm)的形成时间为1178~7364年。预估铝土矿中各尺度胶体包粒(粒径0.1~5.0 mm)的形成时间为0.6~7364年。以上研究结果表明,胶体包粒结构与铝土矿形成过程中淋滤作用之间存在较为复杂的联系:互层状圈层的形成指示了旦坪地区含铝土矿地层中胶体包粒的周期性凝聚作用,从微观上刻画了周期性的成矿节律。胶体包粒形成过程中铝的地球化学行为可能是主导因素,其行为特征主要受到风化剖面中有机酸浓度、氧化还原条件、圈层矿物表面电荷属性等关键控制条件对羟基铝和交换铝的吸附富集过程的影响。

玄武岩纤维混凝土力学性能及氯盐侵蚀行为

为探究氯盐侵蚀对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响及氯盐在混凝土中的侵蚀行为,以抗压强度、劈裂抗拉强度、氯离子沉积量为表征手段进行盐雾侵蚀试验,并根据Fick第二定律计算得到不同侵蚀龄期下氯离子扩散系数。结果表明:混凝土强度在氯盐侵蚀过程中呈现先上升后下降的趋势;通过氯盐侵蚀的玄武岩纤维与普通混凝土相比,能有效提高混凝土的抗压及劈裂抗拉强度,降低混凝土劣化速率;在相同深度及侵蚀龄期下玄武岩纤维混凝土氯离子含量均低于普通混凝土;此外,氯离子扩散系数随着侵蚀龄期的增加而降低,且相同龄期下玄武岩纤维混凝土氯离子扩散系数均低于普通混凝土。

基于Fick-小波包变换方法对土壤CO_2浓度时间序列的去噪处理

土壤CO_2浓度时间序列的数据质量易受到外界环境及土壤监测仪质量的影响,导致不能精确的测定土壤呼吸。针对土壤CO_2浓度时间序列的数据质量问题,本文提出小波包变换和Fick第二定律结合的方法对时间序列进行去噪分析。实验结果显示,无论从均值,信噪比,均方根误差和斜率距离来看,本文算法都优于由传统方法计算得到的结果。同时,在研究区域分别测量了早中晚三个时间段的土壤CO_2浓度,对其进行去噪处理之后,利用Fick第一定律计算获得的土壤碳通量与LI-8100测得的仅相距1μmol/m^2/s左右。说明通过本文算法不仅精确算得了开放型气室内任意时间任意位置的CO_2浓度时间序列,并且通过计算处理后的时间序列获得了与LI-8100相近的土壤碳通量。

基于Fick扩散理论的气相腐蚀环境氯离子传感器

根据海洋气相盐雾腐蚀微液膜环境特征,提出了一种基于Fick扩散理论的全固态叉指状氯离子传感器。通过测量电极过渡时间来间接测量微液膜氯离子浓度,并给出了氯离子传感器叉指电极设计规则。该型传感器依次通过溅射、光刻、化学镀膜以及电镀法镀膜等多种工艺制作而成,在0. 1~1 mol/L氯化钠微液膜范围内的校准曲线线性度约为0. 972 5,灵敏度达到2. 38 s1/2/(mol/L),72 h内氯离子浓度测量误差小于4. 2%,呈现良好的稳定性和感知能力。pH值干扰实验结果显示:传感器在pH值2~9范围内测量误差小于7%,表明:该传感器具有较强的抗干扰能力。

基于侵蚀扩散模型的混凝土硫酸根离子传输模拟

探讨盐湖、盐渍土地区混凝土内硫酸根离子(SO_(4)^(2-))侵蚀问题,基于Fick第二定律,考虑扩散系数随混凝土孔隙率及曲折度变化,建立受侵蚀混凝土硫酸根离子侵蚀扩散模型,结合COMSOL Multiphysics软件仿真分析不同溶度SO_(4)^(2-)溶液浸泡条件下混凝土内SO_(4)^(2-)与铝酸钙类物质(CA)分布演化规律。结果表明:受侵蚀混凝土内SO_(4)^(2-)分布数值结果与试验值吻合较好;溶液浓度越高SO_(4)^(2-)扩散速度越快;相同侵蚀时间下SO_(4)^(2-)浓度与侵蚀深度呈负指数关系,CA含量由表及里变化,侵蚀表面CA含量最少;相同侵蚀深度下SO_(4)^(2-)浓度随侵蚀时间增加呈S型增长趋势,而CA含量则显著减小。

冻融-干湿作用下装配式结构节点部位的氯离子传输特性

目的 研究冻融-干湿循环作用下装配式混凝土结构节点部位的氯离子传输特性,为北方寒区装配式结构的发展提供理论基础。方法 在Fick第二定律的基础上推导氯离子在扩散和冻融作用下的偏微分方程,建立数值模型模拟冻融与氯盐干湿侵蚀交替作用下氯离子在装配式混凝土结构节点部位的传输过程。结果 在冻融-干湿循环作用下氯离子逐渐向混凝土内部扩散,随着侵蚀深度的增加,氯离子质量分数逐渐降低;在侵蚀深度10 mm处,冻融-干湿循环50次后的氯离子质量分数为0.246%,可以发现经历100次、150次、200次、250次、300次循环后,节点部位氯离子质量分数分别较经历50次循环增加了66.3%、99.2%、134.6%、164.2%、173.6%。结论 节点与其他部位相比受到氯离子的侵蚀作用更强;随着冻融-干湿循环次数的增加,氯离子质量分数增速放缓,各部位冻融破坏程度均增加。

早龄期受硫酸盐侵蚀下的混凝土分层腐蚀模型

为研究早龄期受硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤劣化规律,采用压汞法(mercury intrusion porosimetry, MIP)测定了清水环境和硫酸盐环境下不同腐蚀龄期混凝土试样的孔隙率,利用分光光度法测定了混凝土中硫酸根离子的分布,并测试了不同腐蚀龄期混凝土的超声波声速值。结果表明:清水组中混凝土的孔隙率先降低后逐渐趋于一个定值,硫酸钠溶液中混凝土的孔隙率则先降低后增加;混凝土超声波声速值的变化规律与孔隙率的变化规律呈负相关性。最后,结合硫酸根离子的分布规律和Fick第二定律,建立了腐蚀混凝土分层理论计算模型,并利用混凝土密实速率系数评估了混凝土的损伤劣化进程。

滇池福保湾底泥内源氮磷营养盐释放通量估算

在滇池福保湾采集柱状芯样，室内静态模拟沉积物NH4^＋-N和PO4^3--P的释放.结果表明，底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的释放速率分别为22.941-163.117 mg·（m^2·d）^-1和0.90-2.06 mg·（m^2·d）^-1，不同区域释放速率差异极大.相对较低的释放速率与湖湾接纳高浓度污水使上覆水与沉积物孔隙水间浓度势减弱有关.通过Peeper（原位渗析膜采样器）法获取间隙水-上覆水剖面样品分析，并根据Fick扩散定律计算出福保湾底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的释放速率分别为2.85-81.96 mg·（m^2·d）^-1和0.118-0.265 mg·（m^2·d）^-1.比较2种方法，利用Fick定律计算出的界面氮磷释放通量明显小于柱样模拟方法.经面积加权，按静态释放计算出福保湾底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的年释放通量分别为（49.9±8.8）t和（0.79±0.53）t.

城市浅水型湖泊底泥释磷的通量估算——以南京玄武湖为例

以南京玄武湖为研究对象,通过静态条件下5℃、10℃、15℃、25℃、35℃玄武湖底泥释磷室内实验计算玄武湖释磷速率,得出底泥释磷速率与上覆水温度的关系,进而算出玄武湖北湖每年磷释放量为0．815 t,东南湖每年磷释放量为 1．013t,西南湖每年磷释放量为0．266t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．094 t．根据费克定理,建立了间隙水扩散模型,利用模型计算玄武湖北湖每年磷释放量为0．799 t,东南湖每年磷释放量为0．983 t,西南湖每年磷释放量为0．232 t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．014t．在不考虑外源污染的情况下,由底泥磷释放造成的内源污染使玄武湖磷浓度年均维持在 0．101 mg/L,超过湖泊富营养化磷标准,因此,在切断外源污染的情况下应采取措施治理磷的内源污染．

棒形复合绝缘子芯棒吸湿问题的分析与对策

通过对复合绝缘子用芯棒在型式试验中发现绝缘强度降低的现象进行分析,认为芯棒存放或者加工过程中发生了吸湿现象。为了研究芯棒吸湿引起的绝缘强度下降情况、吸湿特点以及预防措施,对芯棒进行了吸湿率、直流击穿、受潮后放电紫外线测量等试验。试验结果显示,吸湿会加剧芯棒局部放电,整支芯棒由于场强畸变（110kV复合绝缘子吸湿后畸变率为52.8%-90.4%）也会加剧局部放电现象,间隔性的吸湿引起场强畸变（〉95%）高于完整相同长度受潮的情况。芯棒吸湿集中在玻璃纤维裸露处,属于Fick扩散。热烘（〉50℃）会导致芯棒热失重,当重新浸入潮湿环境中会加剧吸湿,但提高环境温度（≥30℃）可有效抑制芯棒吸湿。对吸水率的深入分析认为,吸水率〈0.03%可满足同标准规定的直流击穿强度,并提出等效渗入深度概念。综合上述研究结果得出,加强原料和工艺控制,提高芯棒的生产和储存环境温度,生产过程中增加吸水率检测,运输过程中切面封RTV涂料等手段可有效降低芯棒的吸湿情况。

CO2在原油中的扩散规律及变扩散系数计算方法

通过室内实验与理论计算相结合建立CO_2在体相及多孔介质中变扩散系数的计算模型,得到不同黏度原油在多孔介质中的变扩散系数,并结合文献中的常扩散系数计算模型,利用MATLAB进行数据拟合与编程,对比分析两种计算方法下的平均扩散系数以及CO_2在溶液中的传质扩散行为。结果表明:原油黏度越大,扩散系数越小,扩散平衡时间越长;采用变扩散系数可以更好地解释扩散过程中的非稳定阶段与稳定阶段,其扩散行为更符合实际条件下的扩散规律。

大宛齐油田溶解气扩散特征及其扩散量的计算

通过对库车坳陷大宛齐油田第四系和上第三系康村组的油田溶解气组成在深度上的分布特征分析,认为大约在埋深450m以内的上部油层溶解气扩散作用强烈,不仅致使甲烷含量降低,乙烷、丙烷等组分百分含量相对升高,而且也降低了气油比,扩大了油藏的地饱压差。根据Fick第二扩散定律模拟计算油层的溶解气中甲烷浓度,从上新世中期到第四纪末期,油田上部的散失比例为54％,埋藏深度较大的下部油层的扩散作用较弱,散失比例为13％。图1表3参3（陈义才摘）

考虑水浸温度影响的复合材料吸湿动力学模型

研究了在恒温水浸吸湿实验中,水浸温度对复合材料吸湿参数的影响。通过对国产碳纤维/双马复合材料在60,70,80℃恒温水浸中进行的吸湿实验,得到了不同水浸温度下的吸湿曲线。由吸湿曲线分别求出了各水浸温度下的扩散系数和平衡吸湿率以及它们与水浸温度的关系。结合Arrhenius关系和Fick定律,得到了反映此复合材料在任意水浸温度下吸湿行为的吸湿模型。该吸湿模型能较为准确地预测此复合材料在95℃恒温水浸中任意时刻的吸湿量及预估达到特定吸湿量所需要的时间。