晶硅定向凝固过程中熔液流动对溶质分布的影响

定向凝固方法是目前生产太阳能用晶体硅的主要方法。晶硅电池片的质量是影响晶硅电池效率的重要因素之一,而晶硅电池片的质量与硅锭中的溶质含量及分布情况密切相关。该文对定向凝固熔炉中心区域(包括硅、坩埚及石墨支架)建立了二维瞬态分析模型,研究了定向凝固过程中热场分布、溶质分布、液硅流动情况,并分析了熔液流动对溶质分布的影响。结果表明:随时间推进固液界面从平直变成略凹;径向温度梯度产生自然对流浮力,驱动熔液流动形成一个大涡,并随时间流动强度越来越大;在长晶初始阶段,存在明显的溶质边界层,之后受流动影响,溶质分布区域扩大到整个熔液中,并且分布形式与流线形状相似;溶质向界面中心区域聚集。     

利用磁场分离铝熔体中的富铁相

原铝中含有的铁、硅杂质,主要以枝状的化合物存在·当向铝熔体中加入一定量的锰时,锰与铁、硅、铝生成金属间化合物·该类富铁金属间化合物呈较大的块状或球状颗粒,可用电磁将其分离·利用富铁相与铝熔体导电性差异,可用交变磁场将其分离出来;利用富铁相与铝熔体导磁性差异,可用稳恒磁场将其分离出来·实验结果表明,交变磁场和稳恒磁场可使铝熔体富铁相定向聚集·     

直管式磁流体推进系统耦合场的数值计算

提出了直管式磁流体推进装置的二维数学模型，并用有限元法和有限差分法数值求解，得到了推进系统中流速，电流，洛伦兹力和压力的分布，通过不同磁场下管道内流速分布的对比，清楚地显示出哈特曼效应，即磁场强弱对管道截面速度分布的影响。     

直管式磁流体推进系统耦合场的数值计算

提出了直管式磁流体推进装置的二维数学模型,并用有限元法和有限差分法数值求解,得到了推进系统中流速、电流、洛伦兹力和压力的分布．通过不同磁场下管道内流速分布的对比,清楚地显示出哈特曼效应,即磁场强弱对管道截面速度分布的影响．     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31～73 kW/m²,质量流速为248～460 kg/(m²·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60～80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明：工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。     

原位制备表面增强复合材料的一种新方法

提出了一种利用工频电流制备表面增强复合材料的新方法，其特点是：对合金熔体施加一个交流电，利用交流电及其感生磁场产生的电磁力，迫使电导率较低的第二相向边缘迁移，凝固后得到表面增强的复合材料．利用该方法原位制备了表面硅增强的铝硅合金，表层硬度比单纯的铝基提高10-20倍．该方法工艺简单，不受铸件形状和尺寸的限制，可用于表面增强金属材料的规模化制备．     

广西4种乔木树叶的燃烧性差异研究

【目的】以广西4种乔木树种叶片为研究对象,测试其燃烧性能,为林火发生预测提供科学依据。【方法】以格木(Erythrophleum fordii)、马尾松(Pinus massoniana.)、台湾相思(Acacia confusa)和红椎木(Castanopsis hystrix)等4种乔木的叶片为材料,采用锥形量热仪对其燃烧性能进行测试,测定热释放速率(heat release rate,HRR)、总释放热(total heat release,THR)、烟生成速率(smoke produce rate,SPR)、烟释放总量(total smoke release,TSR)、质量损失速率(mass loss rate, MLR)等指标。【结果】①格木和红椎木的热释放速率(HRR)和质量损失速率(MLR)曲线近似,马尾松和台湾相思的HRR和MLR曲线近似,4种可燃物的总释放热(THR)、烟生成速率(SPR)和烟释放总量(TSR)曲线近似,但数值不同。②4种可燃物最大热释放速率大小顺序依次为:台湾相思(285.22 kW/m²)>马尾松(229.85 kW/m²)>格木(216.10 kW/m²)>红椎木(200.12 kW/m²)。4种可燃物THR大小顺序依次为:格木>红椎木>台湾相思>马尾松。4种可燃物的SPR峰值大小顺序依次为:格木(0.07 m²/s)>台湾相思(0.05 m²/s)>马尾松(0.04 m²/s)=红椎木(0.04 m²/s)。4种可燃物TSR大小顺序依次为:格木(191.94 m²/m²)>红椎木(162.83 m²/m²)>台湾相思(119.67 m²/m²)>马尾松(95.49 m²/m²)。4种可燃物的MLR大小顺序依次为:格木(4.92 g/s)>马尾松(2.68 g/s)>台湾相思(2.63 g/s)>红椎木(1.92 g/s)。【结论】4种树种叶片的燃烧性能有所差异。格木、红椎木、马尾林、台湾相思的叶片燃烧前期的HRR、THR、SPR和TSR相差不大,后期格木和红椎木明显高于马尾松和台湾相思,即格木和红椎木的叶片燃烧持续性高于马尾松和台湾相思的,更利于火灾持续。     

深圳市常见园林植物滞尘效应研究

以深圳市6种常见的园林植物为对象,研究其单位面积滞尘量及其粒径组成特征,探究植物叶片表面的微观形貌结构以及滞留颗粒物的组分和分布特征,分析气象因子对植物滞尘的影响。结果表明:1)6种园林植物的单位叶面积滞尘量排序为黄金榕(0.74±0.21g/m²)>鹅掌藤(0.42±0.26g/m²)>对叶榕(0.24±0.26g/m²)>龙船花(0.20±0.07 g/m²)>沿阶草(0.18±0.10 g/m²)>鸡蛋花(0.15±0.10 g/m²);2)6种园林植物滞尘以粒径α>10μm的颗粒物为主,质量占比为59.21%～88.92%(黄金榕除外),鹅掌藤对α>10μm颗粒物的滞尘能力最强(0.34±0.20g/m²),黄金榕对3μm<α<10μm(0.51±0.15 g/m²)和0.15μm<α<3μm (0.14±0.07g/m²     

南大洋和热带西太平洋大气中黑碳气溶胶的分布及影响因素

黑碳气溶胶(BC)具有直接和间接的气候效应,能够长距离传输,了解BC在全球大气中的浓度和分布对认识气候变化具有重要的意义.在中国第三十四次南极科学考察期间(2017年11月至2018年4月),利用多角度吸收光度计(MAAP)在线监测方法对航线上空的BC浓度进行了观测,结合氮氧化物(NO_x)气体浓度,探讨了BC浓度的分布特征及其影响因素.排除船基影响,南大洋海域中山站至法国站海区、罗斯海海区以及热带西太平洋海域海洋大气BC浓度分别为7.86 ng/m³±15.52 ng/m³、4.73 ng/m³±11.52 ng/m³和17.80 ng/m³±32.71 ng/m³;来源分析表明,罗斯海海区上空BC浓度反映了南极大陆的自然背景,热带西太平洋上空相对较高的BC浓度与陆地来源影响有关,估算的BC干沉降通量远远高于模型模拟的结果.     

乌梁素海及其周边水体222Rn的时空分布特征及其指示意义

对内蒙古自治区乌梁素海湖泊及其周边河渠、地下水中放射性同位素氡(²²²Rn)含量的时空分布特征进行了调查分析.结果表明：乌梁素海非灌溉期(2021年9月上旬)湖水、出入湖河渠水、近湖岸地下水的²²²Rn活度均小于灌溉期(2020年10月下旬),非灌溉期湖水的²²²Rn活度约为灌溉期的39%,表明灌溉入渗、排水过程改变了区域地下水水动力条件，加速了区域地下水的循环流动，增大了水循环系统中的²²²Rn活度；河湖²²²Rn活度的时空差异性显著，灌溉期湖水²²²Rn在总排干入湖区偏大，表明总排干退水是湖水²²²Rn的主要源项.非灌溉期湖水²²²Rn活度(129.72～194.59 Bq/m³)和退水渠内湖水²²²Rn活度(277.25 Bq/m³)均大于总排干内湖水²²²Rn活度(110.72 Bq/m³),指示...     

轴向磁场作用下平均Taylor涡对湍流脉动的影响

采用基于高精度电流守恒格式的直接数值模拟方法，对轴向磁场作用下导电流体的湍流Taylor-Couette流动进行计算.在等电势边界条件的同心圆筒中，磁场与感生电流引起的反向周向速度分布、以及其对平均流动的影响被揭示出来.采用两种不同的湍流流场平均方法，将湍流中的全部脉动划分为平均流动(Taylor涡)的贡献和湍流的贡献.通过计算不同磁场强度下的湍动能的分布，对比分析轴向磁场对平均Taylor涡流和湍流两种贡献方式的影响.     

榆神矿区导水裂隙带高度多因素影响规律及保水采煤分区

通过融合数理统计、多元回归与空间分析方法，分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响规律，构建了综采导水裂隙带高度与煤层采高、采深、开采推进速度多因素之间的非线性统计关系式；基于导水裂隙带经验公式及保水采煤阈值，将榆神矿区划分为五类，工况一条件下矿区内基于水资源保护的安全开采区域(WRSE)面积为4.24×10⁹ m²,占比为82%;基于水资源保护的非安全开采区域(Non-WRSE)的面积为920 835 911.3 m²,占比为18%;工况二条件下矿区内WRSE的面积为3.87×10⁹ m²,占比为77%;Non-WRSE的面积为1.14×10⁹ m²,占比为23%;工况三条件下矿区内WRSE的面积为3.78×10⁹ m²,占比为73%;Non-WRSE的面积为1.38×10⁹ m²,占比为27%;对比研究3种工况预测的保水采煤分区数据，以保水采煤分...     

干湿循环作用下预崩解炭质泥岩强度特性及其劣化机制

为明确干湿循环对预崩解炭质泥岩强度特性和微观结构的影响,通过三轴剪切、扫描电镜试验,分析其强度特性和微观结构参数随干湿循环次数的变化规律,并结合强度指标和微观结构参数之间的联系,揭示预崩解炭质泥岩强度劣化机制。研究结果表明：6次干湿循环后,预崩解炭质泥岩黏聚力和内摩擦角降幅分别达60.10%和8.83%;随干湿循环次数增加,圆形小孔的数量始终最高且呈增大趋势,平均面积最大为0.010μm²,同时,部分发育汇集成细长形大孔,平均面积最小为0.626μm²;颗粒定向频率F_i(α)整体经历均匀分布、大区间局部优先分布、小区间局部优先分布3个阶段;颗粒定向概率熵、三轴几何平均径降幅分别为4.95%、24.27%;黏聚力主要受小孔、大孔面积影响;内摩擦角主要受颗粒的定向概率熵、三轴几何平均径影响;在干湿循环下,叠聚体反复胀缩,内部应力更加集中,孔隙不断发育,导致黏聚力显著降低;内摩擦角因颗粒定向化及破碎而降低;黏聚力和内摩擦角不同程度的衰减引起预崩解炭质泥岩强度降低。     

基于无人机影像的城市复杂三维绿量快捷估算——以上海植物园为例

三维绿量是表征城市植被生态效益的综合指标,如何在高度异质性的城市生境中精确、快捷地开展三维绿量监测,是当前城市植被生态效益评估亟待解决的难题.本研究以上海植物园为对象,通过无人机航摄系统对上海植物园进行低空高分辨率影像获取,逐像元提取并计算地表高程模型和冠层高度模型,对上海植物园三维绿量进行估算,进而对绿量空间分布格局进行分析.研究发现:（1）无人机影像的整体平面和高程精度优于0.1 m,冠层高度模型精度的平均误差为0.27 m,标准差为0.58 m.（2）上海植物园的绿量分布呈东北低西南高的格局,总绿量为3 538 944.50 m³.绿量最高的3个园区分别为牡丹园（289 491.00 m³）、松柏园（338 322.10 m³）和温室附属绿地（360 587.50 m³）;绿量最低的3个园区分别为休闲绿地（24 761.50 m³）、单子叶植物园（31 621.40 m³）和蔷薇园（74 607.30 m³）;植物园平均绿量密度...     

苏南城市中心区屋顶绿化适建性及生态价值评价

【目的】评估城市屋顶资源进行绿化建设的可行性并评价其生态价值,从可持续角度安全地开展屋顶绿化建设,帮助规划与管理者进行屋顶绿化的管理与决策。【方法】以江苏省常州市新北中心区为例,构建屋顶绿化适建性指标体系,运用遥感影像收集指标数据,应用Arcmap软件的叠图法和重分类法进行屋顶绿化的适建性评估; 使用市场价值法评价屋顶绿化的空气质量、固碳释氧、降温节能、雨洪调节4方面的生态价值。【结果】研究区域内15.05 万m²的屋顶面积中7.26万m²适建屋顶绿化,其中适建密集型1.96万m²,混合式约4万m²,拓展型约1.3万m²; 研究区屋顶绿化生态功能价值为16.87元/(m²·a)。【结论】该评估方法能够全面分析研究区域内屋顶绿化建设的可行性与可持续性,有助于提高城市建筑屋顶的使用效率。     

工艺参数对连续定向凝固Cu-12%Al线材表面质量、组织和性能的影响

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备了直径为6mm的Cu--12%Al（质量分数）合金线材,并研究了结晶器长度、熔体温度和拉坯速度对线材表面质量、组织和力学性能的影响.结果表明:在结晶器长度为20～40mm,熔体温度为1100～1250℃,拉坯速度为10～70mm·min^-1范围内,可以稳定制备出具有单晶或柱状晶组织的线材.缩短结晶器长度、提高熔体温度或拉坯速度均有利于改善线材表面质量;降低熔体温度、增加结晶器长度或提高拉坯速度连铸有利于获得连续柱状晶组织.当结晶器长度为30mm,熔体温度为1100～1150℃,拉坯速度为10～70mm·min^-1时,线材横截面晶粒尺寸随拉坯速度的增加先减小而后增加.在结晶器长度30mm,熔体温度1150℃,拉坯速度30mm·min^-1条件下制备的连续柱状晶组织线材,其延伸率可达25.7%.     

硅基微结构气体传感器结构的有限元模拟分析

利用金属铂的热阻、 热敏特性, 以及SiO₂和SiN_x良好的绝 热、 绝缘特性, 设计一种以铂丝为加热层, 叉指状的金电极为敏感膜信号电极, SiO₂和SiN_x为隔热和电绝缘层的硅基微热板结构气敏元件. 并利 用有限元分析工具ANSYS, 对所设计的硅基微结构气敏元件的加热器进行了稳态过程和瞬态 过程的模拟和分析, 得到了元件表面的稳态热场分布和瞬态响应的分析结果.     

子洲地区山23段致密砂岩储层特征与气水分布的相关性研究

以鄂尔多斯盆地子洲地区山₂³段致密砂岩为例,在分析储层特征和气水分布特征的基础上,探索二者的相关性,揭示强充注源内成藏致密储层气水分布的主要控制因素。研究表明,研究区山₂³段砂岩以低孔低渗的致密砂岩为主,山₂³段储层孔隙度主要分布范围为4%～8%,渗透率主要分布范围为(0.1～0.5)×10^-3μm²。子州地区山₂³段储层部分样品渗透率为(1～100)×10^-3μm²,是典型的孔隙裂缝双重介质。研究区储层非均质性强,微观孔隙结构特征主要以Ⅱ类和Ⅲ类细喉道类型为主。子州气田山₂³段砂岩天然气充注强度高,含气饱和度主要分布在60%～80%。通过压力系统分析可知,气田由多个岩性圈闭构成,气层呈不连续分布状态,现今气藏类型以典型的低渗透岩性气藏为主。子州气田山₂     

强制对流对 AlSi7.0 合金定向凝固界面溶质分布的影响

研究了定向凝固条件下强制性对流对ＡｌＳｉ７．０合金凝固界面溶质原子分布的影响。强制性对流是利用金属熔体流过凝固界面上方的内部坩埚底部中心的开孔形成的。试验结果表明,随着冷却速度的提高,试样中共晶体的体积分数减小,而共晶体中硅的体积分数却有所增加。强制性对流条件下,合金的共晶体体积分数以及共晶体中的Ｓｉ粒子的体积分数都较只有自然对流时高。