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基于LBM的粗糙裂隙内两相驱替渗流特性模拟研究

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力学学报 2024年第5期56卷 1475-1487页

作者：周新盛建龙叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081

岩体粗糙裂隙两相驱替渗流普遍存在于许多工程应用中,而裂隙开度分布特征与壁面润湿性是影响两相驱替特性的关键因素.基于分形理论生成三维粗糙裂隙面并分别构建开度分布一致的均质模型和不一致的非均质模型,通过LBM伪势模型模拟粗糙裂... 详细信息

岩体粗糙裂隙两相驱替渗流普遍存在于许多工程应用中,而裂隙开度分布特征与壁面润湿性是影响两相驱替特性的关键因素.基于分形理论生成三维粗糙裂隙面并分别构建开度分布一致的均质模型和不一致的非均质模型,通过LBM伪势模型模拟粗糙裂隙准静态排水过程,研究了裂隙开度分布特征与壁面润湿性对两相驱替渗流特性的影响规律及细观机制.研究结果表明:均质模型驱替前缘基本保持平稳推进,而非均质模型出现优先驱替阻力较小的大开度区域的优势驱替路径现象,润湿性增强可加剧该现象致使驱替前缘更快突破,对均质模型无明显作用;残余捕获可分为孤立的“圈闭”模式和吸附在裂隙壁面的“水膜”模式,非均质模型中圈闭捕获明显多于均质模型,强润湿性有利于水膜捕获增多;当驱替压力增大至进入压力后,非均质模型中部分小开度区域润湿相被逐步排驱,而均质模型大多数润湿相被快速驱替,因此非均质模型P_(c)-S_(w)曲线比均质模型更加平缓,润湿性增强使得两种裂隙模型驱替开始发生时的进入压力更大,施加相同驱替压力时驱替效率更低.

关键词：粗糙裂隙两相驱替开度分布润湿性格子Boltzmann方法

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典型有机化工厂污染地块氯代烃分布特征及基于蒙特卡洛模拟的风险评估

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 98-111页

作者：周礼洋上海申环环境工程有限公司上海建工环境科技有限公司

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃(CAHs)在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明:大部分CAHs浓度呈偏正态分布,... 详细信息

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃(CAHs)在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明:大部分CAHs浓度呈偏正态分布,浓度随着深度增加整体逐渐降低,土壤和地下水中三氯乙烯的污染程度最严重,污染羽主要集中在地块西南部和西北部。三氯乙烯和氯仿是造成健康风险的主要污染物,土壤中三氯乙烯致癌风险大于10^(-6)的概率为87.2%,危害商大于1的概率为71.76%,氯仿危害商大于1的概率为81.28%。每日土壤摄入量对土壤致癌风险的敏感性最大(31.9%),皮肤表面黏性系数对地下水致癌风险和危害商的敏感度最大,分别为16.9和23%。吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物是造成土壤致癌和非致癌风险的主要暴露途径,吸入室内来自地下的气态污染物途径是造成地下水致癌和非致癌风险的主要暴露途径。

关键词：氯代烃污染特征健康风险概率蒙特卡洛模拟

封装铜纳米线的碳米纳管热输运温度影响机制探究

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 235-240页

作者：邹瀚影邱琳冯妍卉张欣欣北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属... 详细信息

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属纳米线的制备、调控和应用已经得到初步探索,作为一种典型的碳管核壳结构,其热输运特性及机制具有较强的研究价值。因此,本工作以铜金属为典型,探究碳管内封装铜纳米线结构在不同的加热温度下复合结构的热导率变化,并通过管内纳米线轨迹、温度分布、声子态密度和重叠能等进行热输运机制分析。

关键词：碳纳米管铜金属纳米线界面热输运强化机制分子动力学模拟

基于卫星遥感等多源数据的发电厂CO_(2)排放分析

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中国环境科学 2024年第4期44卷 1805-1815页

作者：付金杯李梦南徐炜达王宇萌李怀瑞尹捷杨昱锟卓俊玲生态环境部环境工程评估中心北京100041 北京英视睿达科技股份有限公司北京100073

应用烟羽分割、背景插值和高斯烟羽模型,使用轨道碳监测传感器(OCO-3)SAM模式在1年内的4次有效观测数据,估算了托克托电厂CO_(2)排放量,并利用年度核算报告结果、月度发电量与连续排放监测系统(CEMS)监测数据对卫星遥感估算结果进行验证... 详细信息

应用烟羽分割、背景插值和高斯烟羽模型,使用轨道碳监测传感器(OCO-3)SAM模式在1年内的4次有效观测数据,估算了托克托电厂CO_(2)排放量,并利用年度核算报告结果、月度发电量与连续排放监测系统(CEMS)监测数据对卫星遥感估算结果进行验证.结果表明,2021年4次卫星过境时CO_(2)排放速率分别为1900.82、3353.96、2941.07和3701.71tCO_(2)/h,其不确定性分别为25.10%、20.27%、19.59%和29.52%,不确定性主要来源于气象数据、背景和其它排放源影响.CO_(2)小时排放速率卫星遥感反演结果和核算分配结果验证具有较好的一致性,相关系数R为0.822.电厂月度发电量及小时级在线监测数据分析结果表明,电厂活动水平具有明显的季节性变化和小时变化特征,其中与CO_(2)排放密切相关的月度发电量相对标准偏差可达14.55%,NOx小时排放量相对标准偏差可达12.35%.

关键词：大型燃煤电厂卫星遥感碳排放 SAM模式

二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面导热的分子动力学研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1144-1149页

作者：张桐孙方远冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

陶瓷基复合相变材料相较于传统相变材料具有蓄热能力大、导热性能好等优点,因而在储热领域具有巨大的应用前景。本研究对二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面处的热输运进行了分子动力学模拟,研究了复配比例对界面导热的影响规律。通过声... 详细信息

陶瓷基复合相变材料相较于传统相变材料具有蓄热能力大、导热性能好等优点,因而在储热领域具有巨大的应用前景。本研究对二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面处的热输运进行了分子动力学模拟,研究了复配比例对界面导热的影响规律。通过声子态密度、声子重叠能以及声子参与率等手段分析,结果发现随着硝酸钠质量分数与界面热导呈正相关,纯硝酸钠/AlN相比纯硝酸钾/AlN界面热导高出约8.6%,主要由于硝酸钠与硝酸钾相比其和AlN的界面处声子振动匹配程度更好且声子参与率更高。

关键词：界面热导复合相变材料复配盐分子动力学模拟

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自愈水凝胶的设计原理及应用

化工进展 2024年第3期43卷 1350-1362页

作者：刘萌萌秋列维万智卫李世婧许玉雨西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048 陕西生益科技有限公司陕西咸阳712000

自愈水凝胶是一种在遭到外界破坏损伤后可自行修复其结构和功能的智能水凝胶。在保留传统水凝胶吸水保水性质的基础上,自愈水凝胶仍具有可自修复、安全性高、耐疲劳、使用寿命长等优势。本文综述了近年来基于物理、化学交联和多重作用... 详细信息

自愈水凝胶是一种在遭到外界破坏损伤后可自行修复其结构和功能的智能水凝胶。在保留传统水凝胶吸水保水性质的基础上,自愈水凝胶仍具有可自修复、安全性高、耐疲劳、使用寿命长等优势。本文综述了近年来基于物理、化学交联和多重作用机理结合型自愈水凝胶及其在可穿戴电子产品、3D打印、生物医药、石油化工领域的部分应用。物理交联包含氢键、疏水相互作用、主客体相互作用等非共价键交联,化学交联包含酰腙键、亚胺键、二硫键等共价键交联,多重作用机理交联是将两种以及两种以上的物理、化学交联同时引入。在上述研究基础上,指出了目前自愈水凝胶存在制备方法烦琐、功能单一、无法响应多重刺激以及缺乏多方位解析自愈合机制等问题。因此,未来自愈水凝胶的研发重点应侧重在多机制、多功能型自愈水凝胶的研发,从多角度、多学科交融探索水凝胶自愈合机制,促进其在多个新兴领域的应用。

关键词：水凝胶自愈合物理交联化学交联多重交联

CeMn复合氧化物的制备及氯苯催化氧化性能

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材料导报 2024年第16期38卷 35-43页

作者：罗宁高凤雨陈都张辰骁段二红赵顺征易红宏唐晓龙北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018

氯苯作为一种含氯代苯环的物质,具有高生物毒性和化学稳定性,难以降解,亟需治理。在诸多治理技术中,催化氧化法因深度降解能力有较好的应用前景。本研究基于资源丰富的稀土金属氧化物CeO_(2),探究了不同制备方法以及不同过渡金属元素掺... 详细信息

氯苯作为一种含氯代苯环的物质,具有高生物毒性和化学稳定性,难以降解,亟需治理。在诸多治理技术中,催化氧化法因深度降解能力有较好的应用前景。本研究基于资源丰富的稀土金属氧化物CeO_(2),探究了不同制备方法以及不同过渡金属元素掺杂对催化氧化氯苯活性的影响,分析了催化剂的理化性能和反应路径。结果显示,与直接焙烧、乙酸+水热,尿素水解+水热等方法相比,NaOH沉淀+水热法合成的CeO_(2)催化剂性能较好。通过掺杂不同元素(Mn、Fe、Co)发现,Ce-Mn催化剂的氯苯氧化活性的提升效果较为明显,于450℃、含H_(2)O(5%(体积分数,下同))条件下取得95%的催化转化率。分析表明,Mn掺杂后催化剂表面酸性位点以及氧化还原位点显著增加,其中Br nsted/Lewis(B/L)酸比值由0.259升高至0.419,促进了更多的电子循环(Ce^(4+)Ce^(3+))以及氧物种迁移(OαOβ)产生。反应路径研究表明,氯苯分子首先吸附在催化剂表面的活性位点(酸位点或氧空位)上发生亲核取代反应,脱氯形成苯酚/苯醌等物质,在活性氧物种的作用下,逐渐开环氧化为乙酸盐等中间物种,最终转化为CO_(2)、H_(2)O和HCl等小分子的最终产物。

关键词： CeMn氧化物水热法元素掺杂氯苯降解催化氧化反应路径

温度对厌氧膜生物反应器处理生活污水效能的影响

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环境工程学报 2024年第5期18卷 1240-1247页

作者：焦城璠张嘉雯赵鹤翔李倩陈荣李玉友西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055 华陆工程科技有限责任公司西安710056 东北大学工程研究生院土木与环境工程系日本仙台980-8579

为探明温度对厌氧膜生物反应器处理实际生活污水效能的影响,本研究考察了在不同温度(25、20和15℃)及水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(12 h和8 h)下,AnMBR的产甲烷效能以及膜污染特性。结果表明,当温度为25℃时,COD去除率达... 详细信息

为探明温度对厌氧膜生物反应器处理实际生活污水效能的影响,本研究考察了在不同温度(25、20和15℃)及水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(12 h和8 h)下,AnMBR的产甲烷效能以及膜污染特性。结果表明,当温度为25℃时,COD去除率达到81.9%,最高甲烷产率为0.21 L·g^(−1)。20℃时,系统的厌氧消化性能与25℃相比差异不大,但当温度下降到15℃时,COD去除率为73.5%,最高甲烷产率只有0.08 L·g^(−1)。微生物群落分析结果表明,乙酸营养型是主要的产甲烷途径,随着温度降低乙酸营养型产甲烷菌的丰度明显减少,因此,产甲烷菌活性降低是导致15℃时反应器厌氧消化性能下降的主要原因。当温度为25℃,反应器在HRT为8 h的膜污染速率是HRT为12 h的31.33倍。因此,在较低的运行温度下,系统难以实现在低HRT的长期稳定运行。膜阻力分析结果表明随着温度的降低,膜孔的有机物堵塞阻力占总阻力的比例有所增大,这是由于低温下胞外聚合物的增加所导致的。COD平衡结果表明,溶解性甲烷的释放量与甲烷的溶解性以及出水通量的大小有关。

关键词：实际生活污水厌氧膜生物反应器温度资源回收溶解性甲烷

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2种聚烯烃的水平流淌燃烧行为及熔体流变性

高分子材料科学与工程 2024年第6期40卷 92-98页

作者：王勇周奥辉李亚萍段蕾孙诗洋武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081

聚合物熔融燃烧时会产生大量流滴熔体,严重影响燃烧行为和火灾危害,但是多数研究集中于垂直燃烧模式,仅少量研究探讨了几种生胶的水平燃烧行为。文中测定了聚乙烯和聚丙烯水平燃烧时的熔体流淌面积和质量损失速率,通过设计的锥形量热仪... 详细信息

聚合物熔融燃烧时会产生大量流滴熔体,严重影响燃烧行为和火灾危害,但是多数研究集中于垂直燃烧模式,仅少量研究探讨了几种生胶的水平燃烧行为。文中测定了聚乙烯和聚丙烯水平燃烧时的熔体流淌面积和质量损失速率,通过设计的锥形量热仪样品盒收集了水平流淌熔体并表征其熔融温度和剪切黏度。研究发现,与熔体流动受限相比,聚乙烯和聚丙烯的水平流淌燃烧面积增大约10倍,最大燃烧速率增加超过1倍。在50kW/m2热辐射作用下,聚乙烯和聚丙烯在临近着火时就出现熔体流淌现象,且水平燃烧流淌熔体分别占到试样初始质量的58%和42%,与垂直燃烧滴落熔体质量占比相近,流淌熔体的熔融温度比原聚合物低6.2℃,黏流活化能比原聚合物分别减小34.4%和29.9%。

关键词：锥形量热仪熔体流淌流变聚乙烯聚丙烯