关键词： 表面增强拉曼散射   微流控   罗丹明6G  

摘要： 吸附动力学是物理化学、生物化学和材料科学等领域中的一个重要研究方向。传统吸附动力学研究方法往往难以满足高灵敏度、实时监测和原位分析的需求。设计了一种表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)与微流体相结合的原位化学检测方法,证明了微流控在实现分析物从样品导入点到检测点传输方面的可行性。采用该微流控装置监测分子罗丹明6G(R6G)在SERS活性底物上的吸附动力学,将612 cm^(-1)作为R6G分子的特征峰,R6G水溶液线性范围5×10^(-8)~5×10^(-6)mol·L^(-1)内,R6G水溶液浓度与SERS强度的相关系数R^(2)=0.9868,SERS强度与R6G表面吸附浓度的相关系数R^(2)=0.9911,并且发现吸附动力学结果显示,R6G浓度不同,达到最大吸附强度的时间也不同,应在吸附平衡后进行检测。总之,SERS活性底物集成在微流控的方法可以实现液体样品中分子吸附动力学的重复监测,并可以检测和报告未知目标分子的浓度。

关键词： 昌都盆地   物源属性   沉积环境演化   古流体迁移  

摘要： 藏东昌都地区与兰坪-思茅-呵叻成盐带空间位置毗邻,且盆内同样发育有丰富的中生代膏盐类沉积及大量盐泉,但二者间在物源演化关系和区域成盐古流体迁移过程等方面研究薄弱且存在争议。本文以昌都盆地为主要研究区,通过对盆地内3个中生代长序列地层剖面沉积学、岩相学、矿物学研究,结合沉积物硅酸盐相元素地球化学特征分析,探讨了研究区的物源属性特征、沉积环境演化及区域内的古流体迁移过程,并尝试揭示昌都地区与兰坪-思茅-呵叻成盐带之间的物源关系。研究结果表明,昌都盆地中生代沉积地层兼具被动大陆边缘、活动大陆边缘及大陆岛弧等物源区大地构造背景信息,显示了研究区长期以来的混合物质来源。昌都盆地晚中生代地层的源岩属性特征均以长英质酸性岩系为主,且与兰坪-思茅盆地对应地层的物源属性特征具有较高的相似度。昌都盆地的沉积环境从中侏罗世的海陆过渡相环境逐渐演变为晚侏罗世-晚白垩世的内陆河流-湖泊相环境。结合砂岩粒度特征及概率累计曲线分析,发现中侏罗世以来盆地内的沉积环境由浅湖-半深湖相环境逐渐演变为滨浅湖相环境、河流-湖泊三角洲相环境。通过对昌都盆地与兰坪-思茅-呵叻成盐带之间物源演化关系的讨论,认为晚中生代昌都盆地陆相古湖盆圈闭了大规模的变质海水,为兰坪-思茅-呵叻成盐带巨型“异常”蒸发盐的形成提供了物质基础。

关键词： 计算流体力学(CFD)   风环境   微气候  

摘要： 以湖南省湘乡市某住宅小区为例,结合小区精细化建筑模型与湘乡国家气象站的常年观测资料,基于有限体积法的计算流体力学方法对小区的风环境展开仿真计算,形成了精细化风场结果,风速比的模拟结果与实地观测有一致的线性关系,表明模型能反映小区风场特征。文末考虑冬季和夏季两种典型工况,从风速、风适宜性、换气率3个方面定量化评价小区风环境。结果表明:小区人行高度冬季平均风速为0.80 m/s,夏季平均风速为1.11 m/s,小区内最大风速出现在冬季,达到3.34 m/s。冬季夜间温度较低导致生理等效温度较低,不适宜在小区静坐,但可以在室外进行行走、运动类活动;夏季小区日间受到太阳辐射等影响,生理等效温度较高导致不适宜在小区内进行行走、运动类活动;夜间适宜风速区间较大,风速适宜居民活动。在风压差方面,冬季小区建筑表面风压差为1.75 Pa,保证了室内通风要求;小区内冬夏两季换气率较高,有利于洁净空气进入小区与污染物扩散。

关键词： 海洋工程   流体绕流实验   虚拟仿真   实践创新   粒子图像测速  

摘要： 利用三维建模和渲染技术构建海洋工程环境流体绕流虚拟仿真实验系统并进行实践教学,旨在通过实验教学提升学生理论联系实际能力和创新源动力。实验系统设置认知学习模块、在线测试环节、流体绕流演示实验和定量研究实验模块。基于粒子图像测速(PIV)技术在精密实验玻璃水槽开展圆柱绕流原型实验,基于大尺度粒子图像测速(LSPIV)技术在嘉绍大桥现场开展桥墩绕流原型实验,并将实验操作过程和实测数据嵌入实验系统,使学生在仿真实验中掌握绕流理论和实操技能,构成层次递进的教学内容。采用“教、练、考、用”4个阶段逐步教学方法以及多维考核方式,调动学生实验的积极性,培养严谨求实的实验态度,促进从理论知识到实践应用的有效迁移,实现了以实践创新能力培养为中心任务的教学目标。

关键词： BOPPPS   SCAPE   流体力学   环境工程   明渠均匀流   教学改革  

摘要： 流体力学是环境工程专业的重要基础课程,其教学效果直接影响学生对后续专业课知识的理解与运用。文章以明渠均匀流的教学为案例,详细介绍了BOPPPS教学模式的具体运用,并通过SCAPE全景评估体系对教学效果进行评估。评估结果显示,BOPPPS教学模式显著提升了学生的学习兴趣和参与度,有助于学生更好地理解和掌握关键知识点,显著提升了教学效果,增强了学生的知识运用能力。

关键词： 行道树   计算流体力学   风环境评价   优化策略  

摘要： 以上海市徐汇区为建成区代表,以金山区为市郊滨海区代表,从行道树视角出发,通过分析气象数据,以台风高发时期的最大风速和最多风向为基础数据,输入计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)进行研究区域的风环境模拟,从风速等级、街道走向与道路绿化结构出发分别评价街道“风-树”生态,得到研究区域的风环境评价结果。

关键词： 道路工程   太阳能流体集热系统   ANSYS仿真试验   路面热输出量   路表环境温度  

摘要： 【目标】道路沥青路面太阳能集热技术对太阳能的开发利用、路面可持续发展和改善城市热岛效应具有积极的意义,因此开展了流体集热沥青路面对路表温度和显热释放量影响的研究。【方法】首先,构建了流体集热沥青路面模型,分析了太阳能流体集热系统在不同运行条件下的沥青路面温度场;然后,开发了耦合城市峡谷的三维瞬态数值模型,并通过室内试验对模型正确性进行验证;最后,通过开发的模型模拟了太阳能流体集热沥青路面在不同季节的运行性能和对周围环境的影响。【数据】太阳能流体集热沥青路面在春季、夏季、秋季的最高路面温度分别降低了14,20,12℃;应用太阳能流体集热系统的城市路面可以在春季、夏季、秋季、冬季将路面表面的显热释放量分别减少47.41%,60.37%,52.46%,48.62%,虽然夏季热能输出最大,但降低幅度也最大;在夏季,太阳能集热系统可将路面上方1.5 m处的空气温度降低约1.1℃。【结论】太阳能流体集热路面温度在不同季节均小于普通沥青路面;在城市峡谷内,太阳能流体集热系统在夏季收集的热量最多,但集热效率最低。【应用】太阳能流体集热沥青路面为太阳能的开发利用、路面可持续发展和缓解城市热岛效应提供了一种可行且有效的技术路径,具有广泛的应用前景。

关键词： 计算流体力学   绿色建筑   风环境   数值模拟  

摘要： 在绿色建筑行业高速发展的背景下,对风环境设计的合理运用显得尤为重要。研究融合建筑风工程学与计算流体力学基础理论,开展了对不同建筑布局和地形地貌条件下建筑风环境的理论分析。并利用CFD模拟技术对不同建筑布局下的风环境进行分析验证。结果显示,自由式布局的舒适风区面积占比最大,达到71.02%,较其他布局方式提升了11.15%至18.95%,文章技术能够提升建筑室外风环境的评估和设计质量,对提高室外及室内风环境的舒适度和安全性有积极效果。

关键词： 磁悬浮   微型机器人   流体环境   工作稳定性   磁体配置  

摘要： 针对流体环境下磁悬浮结构微型机器人操作控制难、工作效能低等问题,提出了一种加强微型机器人在流体环境中工作稳定性的组合式磁体配置模式。该配置模式是在流体环境上下两侧分别配置一大一小两块环形钕铁硼永磁体组合,通过增强机器人所受纵向力,实现增强工作稳定性的目的。首先对另外三种配置模式与该配置进行对比,表明后者使机器人周围磁场线更加线性,并围绕得更加集中。随后,对四种配置分别进行了仿真模拟与实验测试对比,验证了组合式磁体配置模式对流体环境中的机器人具有更优秀的控制能力,显著增强了流体腔内微型机器人的工作稳定性。

关键词： N80钢   流体流速   CO_(2)-O_(2)共存   多元热流体   原位电化学测试   腐蚀行为  

摘要： 目的研究不同流速条件下N80钢在注多元热流体环境中的腐蚀特征,探究流速变化对N80钢腐蚀行为的影响规律及机理。方法利用自制高温高压多相流冲刷腐蚀环路装置模拟不同流速(0、0.5、1.0、2.0m/s)的注多元热流体环境,采用失重法计算不同流速下N80钢的平均腐蚀速率,并同时进行原位电化学测试。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对不同流速条件下N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相组成和表面微观形貌进行分析。结果N80钢在注多元热流体环境中的平均腐蚀速率随着流速增加而增大。流速增加影响O_(2)的扩散传质过程、近表面离子分布和壁面剪切力的大小,使腐蚀产物膜特征发生变化。0m/s时,腐蚀产物主要由FeCO_(3)和少量Fe_(2)O_(3)组成,为单层膜结构,腐蚀形态为均匀腐蚀。0.5~2.0m/s范围内,腐蚀产物种类增加,主要由FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3)和少量FeO(OH)组成,呈双层膜结构,同时N80钢表面腐蚀产物膜出现鼓泡,且随流速增加鼓泡数量增加,去除腐蚀产物膜后发现鼓泡下方存在局部腐蚀。原位电化学测试结果表明:随着流速增加,塔菲尔极化曲线的阳极斜率增大,阴极斜率减小。电化学阻抗谱测试结果表明,N80钢表面外层腐蚀产物膜电阻Rf1、电荷转移电阻Rct和扩散电阻W随流速增加而减小。结论流速增大加快了O_(2)的扩散传质过程,使得腐蚀电化学控制步骤由阴极氧扩散过程转变为阳极溶解过程,且试样表面保护性FeCO_(3)膜厚度减小,导致产物膜保护性降低。另外,Fe^(2+)更容易被氧化形成Fe^(3+),局部FeCO_(3)被氧化成为Fe_(2)O_(3),破坏了内层膜的完整性,导致局部腐蚀发生。