绿色建筑室内空气有机化学污染预评估:研究进展及建议

随着建筑物可持续发展问题越来越受到关注和重视,绿色建筑概念应运而生,而室内空气质量是绿色建筑体系中的一个重要方面.如何构建"健康、适用和节能"的绿色建筑室内环境,已成为世界范围内尤其是我国的社会和科研热点问题.建材和家具作为室内主要挥发性有机物(VOCs)污染源,其散发特性直接影响室内空气质量.要较为准确地评估室内空气污染物浓度是否达到绿色建筑对室内空气质量的要求,须了解建材的VOCs散发特性.为此,本文介绍了描述室内材料VOCs散发过程的数学模型和相关特性参数的测定方法,分析了绿色建筑室内空气VOCs预评估中可能出现的问题并提出了相关建议.     

机动车尾气污染物排放模型研究综述

机动车产生的尾气污染物排放已成为空气环境的主要污染源。为了探索机动车尾气污染物排放特性,国内外研究者致力于分析污染物的影响因素、获取污染物排放因子,并建立排放模型。本文根据研究尺度的不同,将应用较广泛的排放模型划分为侧重于宏观、中观层面的排放模型(基于车队平均速度)和侧重于中观、微观层面的排放模型(基于机动车瞬态逐秒行驶工况)两类,分别从模型原理、应用及存在的不足等方面进行归纳和总结。最后,对排放模型的研究趋势进行总结和展望:基于行驶工况的排放模型是开发趋势;可利用车载测试排放系统(PEMS)开发/修正基于行驶工况的排放模型;应开发具有当地/本国特色的排放模型;当需要测算大面积的机动车排放污染时,排放模型可以同交通仿真模型相结合。     

空气污染对人体健康影响研究的进展

本文简要评述了室内、室外空气污染对人体呼吸健康及儿童肺功能生长发育的影响的研究现状及发展趋势。空气颗粒物（ＰＭ１０、ＰＭ２．５）、气体污染物（ＳＯ２、ＮＯ２、Ｏ３）及挥发性有机物是主要污染因子。空气污染达到一定的浓度水平,且经过较长时期的暴露就能显现出人体呼吸健康的有害影响,使人们感冒时咳嗽、感冒时咳痰、感冒时气喘、支气管炎、哮喘及因呼吸系统疾病信院率明显上升;对儿童肺功能发育也有不利影响,使儿童     

相变材料微胶囊悬浮液在矩形小通道内流动特性实验

对相变材料微胶囊(MEPCM)-水悬浮液在矩形小通道内的层流流动摩擦阻力特性进行了实验研究. 实验中使用的MEPCM颗粒平均粒径为4.97 mm, 与蒸馏水混合制备成质量浓度为0~20%的各种悬浮液. 实验对MEPCM质量浓度对悬浮液在小通道内流动的摩擦因子以及压降的影响进行了研究. 悬浮液流动的Reynolds数范围是200~2000, 以实现小通道内层流和转捩流动. 实验发现, MEPCM质量浓度为0和5%的悬浮液的实验数据与连续性牛顿流体的充分发展流动的理论值符合的很好; 对于MEPCM质量浓度高于10%的悬浮液, 它们的流动摩擦因子以及压降明显高于牛顿流体的层流理论值.     

不同大气稳定度下绿化街谷流动的大涡模拟

耦合大涡模拟与植被阻力、热源项模型, 提出了城市灌木绿化街谷内风场和污染物浓度分布的热、动力数学模型. 首先利用均匀植被层边界层湍流算例考核了模型的合理性以及程序的稳定性, 表明本文模型能较好模拟植被层内部速度分布, 并能对温度变化做出正确响应. 对形状因子为0.5 的理想绿化街谷, 研究了街谷大气不同稳定度对街谷内风场和污染物浓度分布的影响. 结果表明, 相比于裸露街谷, 植被层的引入减弱了街谷内环流风场强度, 同时减小了街谷顶部污染物置换速率(pollutant exchange rate, PER), 导致绿化街谷地面、背风面和迎风面附近污染物浓度增加. 对于街谷大气稳定度对绿化街谷内风场和污染物浓度分布的影响, 街谷大气强不稳定情形下, 街谷顶部、地面、背风面和迎风面附近, 风速比街谷大气中性层结时明显降低, 污染物浓度相应增加; 街谷大气弱不稳定情形下, 街谷顶部和迎风面附近, 风速有轻微减弱, 同时, 街谷地面和背风面附近, 风速有加强趋势, 导致绿化街谷内污染物浓度在迎风面和背风面比中性层结时减小, 而在两排植被层之间有所加强. 关于街谷大气稳定度对街谷顶部PER 的影响, 街谷大气弱不稳定情形街谷顶部PER 要比街谷大气中性层结时小, 而街谷大气强不稳定情形街谷顶部PER 最小.     

机动车排放对城市光化学烟雾形成的影响

在系统分析机动车排放特征污染物及其对城市大气环境污染贡献的基础上,采用光化学烟雾形成反应动力学模型,模拟了我国典型大气污染型城市兰州、广州的光化学烟雾污染状况及其发展趋势,分析了机动车排放变化对城市光化学烟雾特征污染物形成的影响。模拟结果显示,广州市光化学烟雾污染较兰州市严重,但随着兰州市机动车保有量的增加,其光化学烟雾污染特征污染物臭氧和过氧乙酰硝酸酯浓度将会显著增加。研究表明,在我国城市大气非甲烷碳氢化合物背景浓度较高的条件下,可通过低碳城市计划等节能减排措施实现城市区域碳排放控制,进而大幅度降低城市大气中非甲烷碳氢化合物浓度含量,但对机动车排放的氮氧化物做不到有效控制,城市光化学烟雾污染还是会明显加重。     

多尺度非均质多孔介质模拟及参数灵敏度分析

针对多孔介质非均质固有的多尺度性和单一观测资料的局限性, 提出了将确定性和随机性方法相结合以模拟非均质体, 并以海岸平原沉积环境为例, 来说明并检验. 首先, 依据转移概率矩阵, 判断和划分非平稳不整合面, 并综合水文地层学分析, 建立了区域(大)尺度确定性层序模型. 其次, 利用岩心记录剖面和CPT资料, 确定了水文沉积相的水平平均长度, 建立了各沉积系统的Markov模型, 得到了局部(中等)尺度随机水文相模型. 最后, 层序模型和相模型相结合, 生成了融合定量与定性观测资料,兼具确定性与随机性的多尺度非均质模型. 此外, 为进一步研究模型参数的不确定性对溶质运移的影响, 重建了代表两类非均质模型的多个虚拟体, 并分别用来模拟地下水流和污染物运移的过程. 灵敏度分析表明, 水文相水平平均长度的拉长, 一般会导致污染物弥散云的第1, 2阶空间矩趋于增大.     

河流水沙条件对水质评价的影响

世界上许多河流具有高泥沙含量特征,我国河流的高泥沙含量特征尤为显著.河流水沙条件包括悬浮泥沙的含量、粒径和组成以及溶解性有机质的含量和组成等参数.河流中的许多污染物倾向于与泥沙和有机质结合,泥沙和有机质的存在不仅影响了污染物的迁移转化过程,同时还影响了污染物的生态环境风险.本文归纳总结了河流水沙条件特征及其对耗氧性有机污染物和有毒有机污染物迁移转化的影响,详细阐述了河流水沙条件对耗氧性有机物和有毒有机物污染评价的影响,指出由于化学氧化剂能氧化泥沙中在自然条件下耗氧过程极为缓慢的天然有机质,现有的化学需氧量可能高估水体耗氧性有机物的污染;又由于与泥沙结合的有毒有机污染物部分具有生物有效性,现有的基于有毒有机污染物溶解态浓度的水质评价方法可能低估水体有毒有机物的污染.并提出怎样考虑水沙条件影响对现有水质评价方法进行改进的思路,为完善水质评价方法提供参考,对于“碳中和”目标的实现也具有重要的意义.     

饮用水源水质评价的模糊聚类模型的研究

考虑到饮用水源样本并没有严格的属性,以及它们在形态和类属方面存在看中介性,确定了对人类生理健康影响较大的高锰酸盐指数、生化需氧量、总氮、氨氮、氟化物、总磷、溶解氧等9项评价因子;将特征空间中一组没有类别标记的矢量按某种相似性准则划分到若干个子集中,实现每个子集代表整个样本集的某个或者某些特征和性质;建立起基于模糊聚类法的饮用水源水质评价模型。最后,将所建模型应用到阜新市目前饮用水源地水质评价中,应用效果表明：所建模型既能有效地判断饮用水源水质类别,又能确定水体中主要污染物和主要污染源,通过不同评价方法结果的比较分析,体现了所建模型的良好有效性和适用性。     

线性唯象传热条件下甲烷蒸汽重整反应器熵产生最小化

针对一类传热、流动与化学反应相耦合的管式活塞流甲烷蒸汽重整反应器,考虑转化管外热源与管内反应物间传热服从线性唯象传热定律[q∝Δ(T~(1))],在氢气产率、进口压力、进口总摩尔流率、惰性气体(N_2)摩尔流率均给定及外界热源温度完全可控的条件下,以传热、流动、化学反应过程的总熵产生率最小为目标,应用有限时间热力学理论和方法,借助非线性规划数值方法求解了过程最小熵产生率及相应外界热源温度沿程最优分布规律,并与热源温度恒定、热源温度线性变化两种传热策略下的参考反应器以及牛顿传热定律[q∝Δ(T)]下熵产生最小最优反应器进行了比较.结果表明,与两类参考反应器相比,优化热源温度分布规律后可使反应器总熵产生率降低58%以上,主要是通过降低传热过程熵产生率实现的;采用较短的反应器可较好地实现预定生产目标;对于熵产生最小时的过程最优路径,存在恒定的热驱动力或恒定的化学驱动力中间段区域;传热规律对过程熵产生最小时热源与反应混合物温度最优构型有显著影响.     

适用于超声速湍流扩散燃烧流动的火焰面模型

为了建立适用于超声速流动的湍流扩散燃烧模型,本文首先分析了火焰面模型应用于超声速流动的物理基础,然后数值模拟了轴对称超声速射流形成的氢气/空气扩散燃烧流场,利用实验数据校正了火焰面模型中重要物理量标量耗散率的模型系数.计算结果与实验数据的对比表明,本文修正后的火焰面模型对超声速湍流扩散燃烧流动的模拟能力是令人满意的.基于火焰面模型理论以及数值模拟结果,本文首次研究了湍流脉动对平均状态方程以及化学反应源项的影响机理,得到以下结论：组分浓度和温度脉动相关项对平均状态方程影响很小;温度脉动会降低水的生成速率,但其影响较小;组分浓度脉动在接近于氧化剂一侧区域增加水的生成速率,而在另外的大部分区域会降低水的生成速率;组分浓度与温度的脉动相关作用会很大程度上降低水的生成速率.     

层流预混V形火焰中的湍流

研究火焰中的情况, 发现即使层流预混V形火焰中也存在着强烈的速度脉动. 这种速度脉动与预混可燃气的当量比(化学反应因素)密切相关, 而受来流速度的影响较小. 火焰中心区速度的概率分布函数呈“平顶型”. 分析认为火焰与流动的相互作用不仅在流场大尺度空间内影响火焰特性, 而且在火焰中小尺度空间内也存在着火焰(化学反应)与流动的相互作用, 其结果之一就是在火焰中产生小尺度湍流, 这种小尺度湍流将在火焰中小尺度空间内影响火焰特性.     

断电热线法测量污染砂土热导率的实验研究

为研究污染物对砂土热导率的影响,自主设计自动测温断电热线法测试系统,对三种不同颗粒尺寸的砂土在汽油、乙酸铅及二者混合等污染条件下的热导率进行测定,获得砂土热导率与其含水率、污染物浓度之间的定量响应规律。研究结果表明:砂土热导率随含水率增大而非单调递增,随含油率的增加而线性递增,水对砂土热导率的影响程度大于油;砂土热导率随乙酸铅溶液浓度增加而线性递减,含铅砂样添加汽油后热导率随含油率的增加以对数形式递减,其降低幅度最少为38%,铅油混合物对砂土热导率的影响程度大于铅;油水污染砂样的热导率随含水率的变化较复杂。所设计的断电热线法测量系统简单易行,测得热导率结果与实际相符,可在工程实际中推广应用。     

浮升力因子和流动加速因子改进及其在超临界流体混合对流传热中的应用

重点对浮升力效应和流动加速效应引起的超临界二氧化碳强迫对流传热强化、传热恶化现象进行了综合研究.理论分析了浮升力效应和流动加速效应影响超临界二氧化碳强迫对流传热的机理,并对已有表征浮升力效应和流动加速效应强度的无量纲因子Bu和Ac进行了改进.与已有研究不同,本文在改进Bu过程中使用了更合理的运动边界层和热边界层厚度之间的关系式,在改进Ac过程中使用了与二氧化碳物性变化规律符合更好的van der Waals方程.理论估计了Bu和Ac的临界值分别为1.3×10~(-5)和3.3×10~(-6),并得到了实验数据验证.与已有浮升力因子和流动加速因子相比,经改进后的浮升力因子和流动加速因子及临界值可以更好地解释超临界二氧化碳拟临界区复杂的强迫对流传热现象.基于改进后的浮升力因子Bu和流动加速因子Ac建立的传热关联式有90.1%的预测值与实验测量值偏差在±30%以内.     

并联机构构型分岔与保持性研究

并联机构在奇异位置处的构型具有不确定性. 如何控制机构按给定的构型通过奇异位置, 是并联机器人机构控制的关键问题之一. 采用奇异性理论对平面3DOF并联机构的分岔性态及其构型稳定性进行了研究. 利用Liapunov-Schmidt (LS)约化, 对构型约束方程进行了降维处理, 得到一维分岔方程. 分析了芽空间分岔点附近构型不确定的原因, 根据强等价条件, 得到了与原方程分岔性态一致的Golubitsky-Schaeffer正规形. 通过对分岔方程普适开折, 研究了输入构件长度误差等扰动因素对分岔点处构型保持性的影响, 找到了具有构型保持性的构型分岔曲线. 在该构型分岔曲线上, 机构可以按保持的构型通过分岔点     

正背栅SOI-MOSFET二维阈值电压解析模型

通过建立沟道区域和埋氧区域的二维泊松方程,并考虑衬底区域的掺杂和背栅偏压对器件阈值电压的影响,得到了一种正背栅全耗尽SOI-MOSFET二维阈值电压模型.根据模型计算结果,研究了衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对器件阈值电压的影响,通过与MEDICI数值模拟结果的比较表明,该模型能预计不同衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对阈值电压的影响,正确反映器件的短沟效应和背栅效应.     

（火积）耗散极值原理在辐射换热优化中的应用

类比于导热和对流换热过程中（火积）的定义,在辐射换热中引入（火积）流和耗散的概念,由于辐射换热是不可逆过程,故在该过程中将部分被耗散.提出了辐射换热优化的（火积）耗散极值原理：对于具有一定约束条件的辐射换热过程,在给定温度边界条件的情况下,（火积）耗散最大时辐射换热过程最优（热流最大）;在给定热流边界条件的情况下,耗散最小时辐射换热过程最优（温差最小）.最后针对具体算例说明了该原理在辐射换热中的应用     

城市街道峡谷通风与空气污染研究进展

随着快速高强度的城镇化进程,机动车尾气污染暴露更为严重。城市街道峡谷(街谷)因人群活动频繁且污染严重而备受关注。街谷通风与空气污染评价指标可分为街谷通风能力、污染扩散能力、污染物浓度3类,影响因素包括街谷形态、街谷建筑屋顶与形态、街谷走向与风向、街谷设施4个方面。依据现有研究,提出若干城市规划建议,并指出如下几个潜在的研究方向:1)发展综合考虑不同人群特点的评价指标;2)探索评价指标与影响因素之间的函数关系;3)不对称街谷研究;4)临街建筑的设计研究;5)太阳辐射影响时空动态研究;6)街谷设施的最佳配置;7)结合具体城市特点给出规划建议;8)耦合光化学过程、颗粒动力学和人为热等。     

(火积)耗散、耗散热阻与单股流混联热网络优化

本文基于理论对混联热网络进行了分析和讨论,并与熵产优化结果进行了对比.理论分析表明,混联热网络热量加权平均温度最小值对应于热网络最小(火积)耗散和最小热.以三个热件构成简单混联热网络为例,出了其(火积)耗散表达式,并对其传热面积与流体流量进行了优化计算,了使热网络(火积)耗散和热取最小值优化结果.本文还计算分析了三个热件之间多种合方式优化结果,如串联、并联以及其他形式混联等.数值计算结果与理论分析吻合.本文理论推与数值计算表明最小(火积)耗散和最小热对应最低热网络平均温度,而最小熵产不对应.     

非等温、非灰体不透明漫射固体表面组成的封闭空腔中的辐射（火积）流及其应用

对于不透明漫射固体表面组成的稳态封闭空腔表面辐射传热系统,分别针对非等温灰体漫射表面和非灰体漫射表面定义了辐射（火积）流、单色辐射（火积）流等概念.基于这些定义,分别在全波长和单色波长下得到了辐射（火积）平衡方程和辐射（火积）耗散函数,进而发展了辐射（火积）损失极小值原理、辐射（火积）耗散极值原理和最小辐射热阻原理.辐射（火积）损失极小值原理表明,满足控制方程和边界条件的热势与热流分布,必使系统的辐射（火积）损失达到极小值.辐射（火积）耗散极值原理表面可通过寻求辐射（火积）耗散的极值来获得给定系统传热量时的最小系统平均传热势差以及给定系统平均传热势差时的最大传热量;而最小热阻原理则表明,辐射（火积）耗散的极值与最小辐射热阻是相对应的.本文还给出了单色辐射（火积）耗散极值原理和最小单色辐射热阻原理的应用算例,论证了该原理的适用性.