燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

海洋对人为CO2吸收的三维模式研究

文中用包含海洋化学过程和一个简单生物过程的三维碳循环模式模拟了海洋对大气CO₂的吸收,并分析了碳吸收的纬度分布。模拟工业革命以来海洋对大气CO₂的吸收表明:海洋碳吸收再加上大气CO₂的增加只占由化石燃料燃烧、森林砍伐和土地利用的变化而释放到大气中的CO₂的2/3。1980～1989年期间海洋年平均吸收2.05GtC。海洋人为CO₂的吸收有明显的纬度特征。模式计算的海洋CO₂的吸收在总量与纬度分布上与观测结果比较相符。     

基于WRF模式的京津冀地区地表大气CO2浓度的模拟研究

在“双碳”目标背景下，从国家层面到地方层面，区域、城市、行业企业都在制定和实施双碳目标行动计划。CO₂模拟因其客观性和高时空分辨率等优势，在城市碳排放研究中深受重视。本研究以京津冀地区为研究区域，采用Picarro仪器高精度观测的2019—2020年CO₂数据，利用WRF模式进行CO₂传输模拟，分析了CO₂浓度变化的季节特征，评估了模式在城区中心、城郊及背景3个观测站点的模拟效果，并对边界层高度及化石燃料碳排放等可能影响CO₂浓度的因素进行了研究。3个观测站点分别为北京中国科学院大气物理研究所325 m气象塔观测站（北京站）、河北香河观测站（香河站）和上甸子区域本底观测站（上甸子站）。模拟结果表明：上甸子站优于香河站，香河站优于北京站，在冬季尤其明显；CO₂浓度的高值区主要分布在城区、电厂和工业区，尤其是唐山、石家庄和邯郸地区，大量交通、工业排放导致CO₂浓度明显上升，且高值区的范围在冬季最大；就日平均变化和日变化而言，边界层高度与CO₂浓度存在相反变化趋势；3个站点的化石燃料碳排放（FFECO2）与近地面总CO₂浓度存在正相关关系，冬春季的相关性高于夏秋季，且FFECO2的占比从大到小依次为北京站、香河站、上甸子站；CO₂传输模拟的不确定性存在空间差异和季节变化。     

黑云杉林大气CO2稳定同位素组成δ13C,δ18O的分析

研究CO₂稳定同位素特征可以揭示光合、呼吸作用等众多信息,从而有助于了解生态系统与环境之间的碳循环过程。利用大气CO₂浓度及其稳定同位素的测定资料,分析稳定同位素比δ¹³C、δ¹⁸O,发现两者具有相似的时空分布特征。主要表现在δ¹³C和δ¹⁸O在冠层内具有明显的垂直变化趋势,冠层上部重同位素含量较高,而底部含量较低。从时间变化看,δ¹³C和δ¹⁸O在午后到日落具有较高的水平,而凌晨,δ¹³C和δ¹⁸O较低。运用Keeling图法分析δ¹³C、δ¹⁸O和CO2浓度的关系,发现δ¹³C值主要受光合和呼吸作用影响,与CO₂浓度的高低密切相关;而δ¹⁸O的变化比较复杂,因为δ¹⁸O除受光合、呼吸强度影响外,还取决于环境空气湿度。     

钢铁工业CO2的排放现状及主要的捕集方法

简要讨论了目前CO₂等温室气体的危害、钢铁工业CO₂的排放现状及来源,并针对我国钢铁行业的发展状况,分析了温室气体CO₂的捕集方法.     

应用涡动相关法计算水热、CO2通量的国内外进展概况

目前涡动相关法被认为是国内外测定CO₂、水热通量的最可靠方法。国外应用此方法解决了均匀下垫面假设下森林和农田等生态系统的CO₂、水热通量的计算问题,目前致力于非理想下垫面(真实地形)的CO₂、水热通量的计算。而国内应用涡动相关技术起步较晚,用此方法测定水热通量已有一定的知识积累,但测定CO₂通量还处于资料收集阶段。我国自然生态系统、环境外交和社会经济可持续发展都要求精确查明我国CO₂的时空变化特征和动力学机制,这应是今后研究的重点,并提出了应用该方法存在的主要问题及可能的解决方法,指出值得深入研究的领域。     

H2释放扰动电离层的数值模拟

由于电离层中分子性离子与电子的复合要比氧离子与电子的复合快得多,因此H₂在电离层高度释放可有效地引起电子的消耗。本文基于一个包括中性气体扩散方程和离子化学反应方程的二维动力学模型,对H₂在电离层高度释放过程进行了数值模拟研究,并分析了不同释放条件下的电子扰动特性。结果表明:1)500 mol H₂释放后,迅速向周围空间扩散,释放中心处的电子密度30 s内下降了近4%,F₂层临界频率下降了1%左右;2)在不同高度处释放H₂时,最大的电子密度相对变化率并不是在峰值高度附近处释放时出现的;3)释放化学物质的量越多,电子密度的扰动幅度也越大,但两者之间并不存在线性关系;4)相同量的H₂在电离层峰值高度处释放,白天的电子密度扰动幅度要大于夜间的扰动幅度。     

不确定奇异系统的时滞相关鲁棒H∞滤波器设计

为了设计出全阶的滤波器,同时使得滤波误差动态系统是正则的、无脉冲的,并且满足一定的H_∞性能指标,研究了连续奇异系统的全阶H_∞滤波器的设计问题.利用Lyapunov-Krasovskii泛函及二次型的积分不等式方法获得了滤波误差动态系统的H_∞性能时滞相关的判据,给出了奇异系统的鲁棒H_∞滤波器存在的时滞依赖的充分条件.最后的数值例子说明了该方法的有效性.     

[Bmin][BF4]+AMP复合溶液捕集温室气体CO2

采用基于离子液体[Bmin][BF₄]+AMP作为捕集CO₂的复合溶液,在膜吸收-热再生循环装置上,研究了该复合溶液捕集CO₂的过程和传质性能;通过阻力层传质模型,比较了预测值与实验值.结果表明：在相同条件和较高负载下,复合溶液具有较高的传递推动力和更高的传质系数;模型预测值和实验值符合较好,平均误差为12.8%.实验证明复合溶液的传质性能优于单一溶液.     

具有遗忘时滞的静态神经网络的H∞状态估计

本文研究了具有遗忘时滞的静态神经网络的H_∞状态估计问题.首先降低了时变时滞可微的条件,然后通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,设计保H_∞性能的状态估计器,使得误差系统实现全局渐近稳定.最后,借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱进行数值仿真,验证了结论的有效性.     

地形辐合线与华北平原雾空间分布的关系*

使用京津冀冬半年地面气象站雾的常规观测和自动站风的观测资料进行统计分析,得出太行山地形辐合线位置与华北平原雾的空间分布有一定对应关系,即：冬半年(10-2月)华北平原年平均雾日多发区对应地形辐合线的位置；以2013年1月21-22日华北平原雾为例,辐合线附近的能见度相对较低,即辐合线附近雾的浓度较强。为加强对雾天气的成因认识,提高雾天气的预报能力,在科学规划雾天气监测网时应充分考虑地形的影响(如地形辐合线的位置)。     

氟利昂C2Cl2F4分子的光谱及解离动力学研究

采用密度泛函B3LYP理论对氟利昂C₂Cl₂F₄ (F-114)在6-31G++(d,p)基组水平上进行分子结构优化、红外光谱计算,理论计算所得结果与实验结果基本吻合.此外又通过从头算CIS方法计算了C₂Cl₂F₄及其离子的低激发态,将所得分子低激发态的键长、键角及二面角等参数进行了对比分析,并得到了C₂Cl₂F₄分子的UV-Vis光谱和分子前线轨道,最后对C₂Cl₂F₄⁺离子的低激发态光解离动力学进行了分析.     

Laser depolarization studies of simulated crystallized H2O/H2SO4 clouds

Laboratory experiments were carried out to investigate the linear depolarization ratios (LDRs) of crystallized H₂O/H₂SO₄ acid clouds at angles of 45°, 135° and 157° to the forward direction. LDR is the ratio of the returned energies in the planes of polarization perpendicular and parallel to that of the source (Sassen, 1974). Experiments were carried out for different concentrations of aqueous solution of sulfuric acid. A cloud of supercooled droplets is formed inside an experimental chamber kept in a walk-in cold room by heating an aqueous solution of sulfuric acid, and the ice crystal formation is initiated by momentarily introducing a rod dipped in liquid nitrogen into the cloud. A 2-mW polarized He:Ne laser beam is directed through the cloud and a photomultiplier tube measures the scattered intensity. It is found that the scattered energy is higher in the direction of 157° and 135° than that at 45°. Microscopic examination of the crystals formed from acid concentrations above 50% shows dark fuzzy spots on the surface of the ice crystals suggesting that this could be a film of acid drops. This film also alters the shape of the crystals, and the crystal boundaries are no longer sharp and well defined like that observed for pure water clouds and this is found to influence the LDR.     

新疆北部暖季短时强降水的时空分布特征

基于2013—2019年暖季新疆北部518个自动站逐时降水资料,运用常规统计、归一化及其偏离程度、降水集中度(PCD)和集中期(PCP)等方法,研究该区短时强降水(Flash Heavy Rain,FHR)时空分布和统计特征。结果表明:(1)近7 a新疆北部FHR发生频次年变化大,2016年最多,2014年最少,前者是后者的3.9倍。(2)FHR集中发生在6—7月,6月下旬为峰值,且日变化呈明显的单峰型,峰值主要在17:00—19:00。(3)FHR发生频次集中在山脉的迎风坡和喇叭口地形附近。(4)FHR PCD呈现由南向北、由西向东逐渐集中,阿勒泰地区最集中;PCP自伊犁河谷至天山北坡,从克拉玛依向西、向北逐渐推迟,阿勒泰地区最晚。(5)PCD伊犁河谷、天山北坡年变化呈增大的趋势,其它区域呈减小的趋势。PCP阿勒泰地区、博州、天山北坡年变化呈增大趋势,其它区域呈减小的趋势。     

S2MP结构分析

S²MP是SGI刚刚推出的新一代体系结构,既具有MPP的可扩展性,又具有SMP的可编程性,将两者的优势集于一身。将S²MP与历史上曾经出现的两种多机结构进行比较,指出了S²MP结构的特点。分析结果认为,S²MP是当代MIMD机器最具代表性的结构。     

Behaviour of H2O2, NH3, and black carbon in mixed-phase clouds during CIME

We investigated the partitioning of trace substances during the phase transition from supercooled to mixed-phase cloud induced by artificial seeding. Simultaneous determination of the concentrations of H₂O₂, NH₃ and black carbon (BC) in both condensed and interstitial phases with high time resolution showed that the three species undergo different behaviour in the presence of a mixture of ice crystals and supercooled droplets. Both H₂O₂ and NH₃ are efficiently scavenged by growing ice crystals, whereas BC stayed predominantly in the interstitial phase. In addition, the scavenging of H₂O₂ is driven by co-condensation with water vapour onto ice crystals while NH₃ uptake into the ice phase is more efficient than co-condensation alone. The high solubility of NH₄⁺ in the ice could explain this result. Finally, it appears that the H₂O₂–SO₂ reaction is very slow in the ice phase with respect to the liquid phase. Our results are directly applicable for clouds undergoing limited riming.