车辆冷却系统高原热平衡性能研究

目的分析海拔高度(大气压力)、环境温度、冷却液温度以及冷却风量等对车辆冷却系统高原散热性能的影响。方法采用模拟试验与仿真相结合的方法。结果海拔升高1000 m,发动机水套散热量平均增加约5.3%;冷却液温度升高10℃,发动机水套散热量平均降低约14.5%;海拔升高1000 m,若保持发动机热平衡状态不变(出口冷却液温度恒定),散热器入口冷却空气流量需增大约8.8%。结论以发动机热平衡状态保持恒定为目标,计算得到了散热器冷却风量随发动机转速、负荷以及海拔高度的变化MAP图,为高原地区车辆冷却系统匹配设计以及优化提供了参考。     

利用放射性碳(~(14)C)示踪华山冬季化石源CO_2随海拔高度变化特征

放射性碳(~(14)C)是化石源CO_2最有效的示踪剂,为了更好地了解华山冬季化石源CO_2的时空变化特征,于2014年冬季在华山三个不同海拔高度——玉泉院(504 m)、北峰(1634 m)、东峰(2079 m)进行大气CO_2采样。通过放射性碳同位素分析研究发现:华山冬季不同海拔高度大气CO_2浓度随海拔升高而减小,三个海拔高度大气CO_2平均浓度依次为461.8±14.1 ppm(ppm表示μL·L–1)、414.6±2.7 ppm和413.2±3.4 ppm,皆高于我国四个大气CO_2本底站点的同期浓度水平。不同海拔高度大气CO_2浓度及其δ13C值呈显著的反相关关系,R2=0.906,表明华山大气CO_2主要受区域生态系统的时空变化和源汇特征影响,而海洋的影响较弱。三个不同海拔高度的化石源CO_2浓度均值依次为42.3±5.7 ppm、14.9±3.8 ppm和10.6±1.0 ppm,表明华山不同海拔高度大气CO_2都受到化石源CO_2不同程度的影响。华山冬季化石源CO_2浓度和海拔高度具有显著的反相关关系,R2=0.914,随着海拔的不断升高,化石源CO_2浓度逐渐减小。利用Hysplit模式分层后向轨迹分析结果表明:在采样时段内,玉泉院和北峰受到同源路径气团的影响,其化石源CO_2浓度呈现出较一致的变化趋势,东峰受到异源路径气团的影响,其化石源CO_2浓度呈现出不同的变化趋势。因此,在分析评价高海拔地区化石源CO_2浓度时,不仅要考虑到近源排放影响,同样不能忽视远源传输影响。     

天山云杉天然林分土壤呼吸速率的时空变化规律分析

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。在天山中部,从天山云杉在此区域分布的底线开始,结合天山云杉自然分布特征,沿每隔约100m的海拔梯度选择典型地段设置样地。根据远红外气体分析原理,采用LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,于2006年6-9月,测定了天山云杉天然林分在生长季内土壤呼吸速率随海拔高度和时间的变化规律。在空间上,林分的土壤呼吸速率并非随海拔高度呈线性增加或减少的关系,而是有规律的波动,在海拔1950～2110m之间,土壤呼吸速率是随着海拔高度的增加而降低,在2110～2428m之间是随着海拔高度的增加而升高,在海拔2428m处达到最大的呼吸速率值后又降低。不同海拔高度林分的土壤呼吸速率主要受土壤表面空气相对湿度及土壤温度的影响。在时间上,林分的土壤呼吸速率在生长季内随不同月份的变化为单峰曲线,其最大值出现在7月份;生长季内土壤呼吸速率与土壤温度呈显著负相关,与土壤表面空气相对湿度呈极显著正相关。而林分土壤呼吸速率的日变化在各时间点上的大小排序为7月>6月>8月>9月。它的变化与土壤温度具有极显著的正相关性,与土壤表面空气相对湿度具有显著的负相关性。     

不同海拔对干热河谷土壤微生物量及活性的影响

以四川宁南县金沙江下游的河谷地带为研究区域,选择不同海拔下的土壤为研究对象,研究不同海拔下土壤微生物量及其活性的变异特征.结果表明,在干热河谷区,海拔对微生物量、基础呼吸强度、诱导呼吸强度(SIR)影响显著,且随着海拔高度的升高,上述指标呈显著线性增加.在海拔705~1005m处随着干热风影响的减少,微生物量及其活性逐渐增加,其后随着海拔的继续升高,干热风影响降低,微生物量及其活性总体趋于稳定.海拔1005~1400m可以作为是干热风影响的过渡区.微生物量、基础呼吸强度、SIR具有明显的干湿季变化且变化规律相似,其中干季微生物量及其活性显著低于湿季.干季代谢商(qCO2)随海拔先降低后升高并趋于稳定,湿季没有显著差异.干季和湿季土壤微生物量与理化属性具有较强的相关性,可以作为评价土壤肥力的指标.上述研究结果表明,在金沙江干热河谷区,干热风是影响土壤微生物量及其活性的主要因子之一,从生态恢复角度出发,应该尽可能的减少干热风和水分对土壤和植被的胁迫作用,促进该区域生态的可持续性发展.     

关帝山不同海拔土壤碳矿化和微生物特征

以山西省关帝山不同海拔的8个样地土壤为研究对象,分析不同海拔土壤碳氮含量、土壤碳矿化和细菌、真菌、放线菌、固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌6类微生物量的变化.结果表明,海拔为2163m时,土壤有机碳和活性碳1（LC1）最高,分别为74.41和6.72g/kg,在海拔2700m总氮含量最高为6.54g/kg.土壤碳矿化累积量和碳矿化速率因海拔的升高而显著增加（P<0.05）,土壤碳矿化累积量和活性碳2（LC2）之间有显著正相关.土壤细菌、放线菌和固氮菌的数量在海拔为1791m时最高,分别为3.41×10⁶、1.90×10⁶和1.21×10⁶个/g,细菌、真菌、放线菌和固氮菌的数量随着海拔的升高而逐渐下降,与海拔之间呈显著负相关;相反,硝化细菌和反硝化细菌数量却逐渐增加,在海拔为2700m时最高,分别为1.37×10⁴和6.02×10³个/g,它们与海拔和总氮之间的关系呈显著正相关（P<0.01）.总之,土壤有机碳、总氮、碳矿化累积量、硝化细菌和反硝化细菌随海拔显著增加,而细菌、真菌、放线菌和固氮菌随海拔的变化呈相反的趋势.     

深圳冬季边界层大气中污染物垂直分布特征

为更好地掌握深圳城区近地边界层大气污染物的性质、来源及大气理化过程,2017年冬季利用深圳市356 m石岩梯度观测塔进行大气主要污染物的垂直观测,获得包括4个高度(60 m/70 m、110 m/120 m、210 m/220 m和325 m/335 m)的污染物浓度垂直分布廓线.分析了不同高度浓度的垂直廓线、相关性和日变化特征,并探讨了风向风速对其的影响.结果表明,SO_2浓度随高度升高先降低再升高,在高空存在明显的区域输送特征;NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)浓度随高度升高而下降,70 m高度近地大气中NO_x和PM_(2.5)受局地源影响显著,白天存在由近地大气向上混合扩散的过程,而PM_(10)中的粗粒子部分在整个气层中显现出一个比较稳定的本底值;O_3浓度随高度升高而升高,主要由于夜间高空O_3缺乏NO的滴定反应而具有一个较高的背景值.     

茂兰喀斯特森林演替阶段不同小生境的小气候特征

探讨了茂兰喀斯特森林不同演替阶段群落不同小生境的气温、湿度、光照强度和土壤温度的目变化特征,结果表明：各演替群落内大气温度和光照强度随演替逐渐降低,且降幅趋缓;空气相对湿度却随着群落演替而逐渐升高,但变幅减缓;5～20cm土壤温度随演替进展逐渐降低,随着土层深度的增加土温亦呈下降趋势且降温幅度减缓。以乔木林的生态环境和...     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.     

湛江临海区域氯离子沉降速率对比研究

目的研究热带海洋大气环境中SVCl^-的影响因素及变化规律。方法在湛江市临海陆地区域,通过湿烛法采集SVCl^-样品,利用Cl^-选择电极分析样品Cl^-含量,获得SVCl^-。分析热带海洋大气环境SVCl^-与地理位置、温度、湿度等环境因素的相关性。结果地理位置对SVCl^-影响显著,在风大、浪高海区的临海区域,SVCl^-是风小、浪平的湾内临海区域的1~7倍。随距海距离的增加,SVCl^-逐渐下降,距海距离50 m处的SVCl^-是距海距离200 m处的7倍左右。温湿度对SVCl^-影响显著,在低温干燥的冬季,温度升高,SVCl^-增加;湿度升高,SVCl^-降低。在温度逐渐升高、湿度逐渐增大的春季,在距海距离150 m内,SVCl^-的变化幅度较小,且与温度、湿度变化的相关性不大;在距海距离200 m处,SVCl^-随温度升高、湿度增大而增大。结论相距较近但处于不同临海位置区域的氯离子沉降速率有可能相差较大,氯离子沉降速率受临近海区海况条件,盛行风向等因素影响。     

高寒草甸植物群落谱系结构与多样性格局

为了解青藏高原高寒草甸植物群落谱系结构及物种多样性在海拔梯度上的变化,以甘南藏族自治州的高寒草甸植物群落为对象,选取五个不同海拔的研究样地,进行野外群落学调查及环境因子的测量,计算净亲缘指数（net relatedness index,NRI）和最近亲缘指数（nearest taxon index,NTI）等,探讨了群落谱系结构与谱系多样性的海拔格局变化.结果表明：随海拔升高,土壤温度、含水量、土壤全氮及有机碳均呈现降低趋势.植物群落物种丰富度、Shannon-Weiner多样性指数及谱系α多样性随海拔升高均呈现单峰变化规律,即在海拔3500m处植物群落α多样性达到最大;谱系β多样性指数betaMPD随海拔增加呈升高趋势,反映物种聚集受到生境过滤的显著影响.低海拔（3000m）群落谱系发散（NRI<0,NTI<0）,竞争排斥起到主要作用;中低海拔（3250m）和中海拔（3500m）处同时存在聚集（NRI>0,NTI>0）和发散（NRI<0,NTI<0）两种谱系结构,生境过滤和竞争排斥共同维持群落物种多样性;高海拔（3750m、4000m）群落谱系结构聚集（NRI>0,NTI>0）,其驱动因素与物种趋同进化和生境过滤有关.多元回归分析显示,在不同海拔,土温和土壤含水量成为物种共存的主要影响因素.本研究揭示青藏高原高寒草甸海拔梯度植物群落谱系结构及多样性格局的变化,说明生态位过程是维持其群落多样性的重要机制.     

可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对高原地区车用柴油机性能与排放的影响研究

目的系统研究可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对运行在高原地区的车用柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响关系,为高原地区电控柴油机与VNT的匹配控制以及降低其污染物排放提供一定的理论指导。方法在海拔高度约为1960 m的高原地区,选取柴油机的典型运行工况,即低速1400 r/min全负荷、2200 r/min全负荷(最大转矩工况)以及4000 r/min全负荷(额定功率工况),通过试验研究VNT对柴油机性能与排放的影响。结果在低速工况,随着VNT喷嘴环开度的增大,动力性降低,经济性恶化;在最大转矩与额定功率工况,均存在一个最佳的VNT喷嘴环开度使得转矩最大,同时油耗最低。随着VNT喷嘴环开度的增大,进气流量、空燃比、中冷前压力、中冷前温度以及涡前压力均降低,而涡前温度升高。在三个典型运行工况下,随着VNT喷嘴环开度的增大,氮氧化物(NO_x)比排放逐渐降低,而烟度、一氧化碳(CO)以及碳氢(HC)比排放逐渐升高,VNT对HC排放的影响较小。结论在高原地区,通过减小VNT喷嘴环开度可以降低涡前温度,进而降低柴油机的热负荷,提高其可靠性,合理调节VNT喷嘴环开度可以获得较为满意的NO_x比排放与烟度排放。     

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

为进一步优化柴油机燃烧过程,减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation,废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制,采用试验与模拟相结合方法,分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响,阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明,①通入CO₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低,滞燃期最长,燃烧持续期最短,·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高,滞燃期最短,燃烧持续期最长并;并且通入N₂时,·OH的峰值最高,形成时刻最早,H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加,缸内最大爆发压力降低,放热率曲线由单峰向双峰分布发展,放热率峰值有较大幅度的降低,滞燃期缩短,燃烧持续延长,缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低,并且生成的区域范围变窄.④废气成分中,CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大,是阻滞燃烧反应的主要气体成分,通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程,拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示,EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大,有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究,精确控制EGR废气温度,有助于改善燃烧过程,控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.      

膜法富氧技术对高海拔柴油发动机性能的影响

目的通过膜法富氧技术提高柴油发动机的高海拔使用性能。方法以卷式富氧膜为富氧气体来源,以发动机自身动力为动力来源,设计出富氧装置制造富氧气体。采用并联进气方式,在发动机进气系统增加旁通管路通过富氧装置为发动机补充富氧气体以提高进气的氧含量。通过高海拔发动机模拟台架和高海拔实装试验考察富氧技术对发动机性能的影响。结果高海拔发动机模拟台架试验结果表明,海拔的增加使发动机的高海拔使用性能明显下降,与平原相比,模拟海拔5000 m时,柴油机功率平均下降43.2%,燃油消耗率平均增加74.0%;使用富氧技术后,发动机的高海拔使用性能回复,在模拟海拔5000 m,柴油机应用富氧装置后功率平均提高9.9%,燃油消耗率平均下降8.4%。唐古拉泵站的柴油发电机高海拔实装表明,使用富氧装置后,平均单位发电量油耗下降8.52%。试验过程中,使用了富氧技术的发动机工作稳定、可靠。结论膜法富氧技术运用于柴油机,可有效提高柴油机的高海拔使用性能。     

高海拔柴油机两级增压控制研究现状与发展趋势

总结了我国高原气候环境特点,分析了传统废气涡轮增压器存在的弊端与高海拔柴油机两级增压控制研究需求。综述了国内外平原与高原条件下柴油机增压系统及多系统协同控制研究现状,并讨论了其下一步控制系统发展方向。最后,针对柴油机高海拔、全工况的运行特点,指出二级可调增压系统先进控制算法与多系统、多参数协同控制研究为下一步重要发展方向。     

广州机动车尾气中乙醛稳定碳同位素特征和排放因子

为了获得机动车排放源中乙醛的δ13C(稳定碳同位素丰度)特征及其影响因素,进行不同负荷下的发动机台架试验,采集不同怠速下的机动车尾气样品. 利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)分析乙醛δ13C值,并与ρ(乙醛)进行分析. 结果显示:①在发动机燃烧过程中,乙醛的生成和消除反应同时存在. 在发动机低负荷运行时,乙醛的δ13C分馏值为负(-1.4‰~-0.4‰),表明生成反应占主导;而在高负荷运行时,分馏值为正(0.5‰~1.3‰),表明消除反应占主导. ②乙醛的δ13C值与其质量浓度无明显相关性,主要受发动机燃烧温度和尾气净化装置的影响. 整车尾气中乙醛的δ13C值在-29.1‰～-24.4‰之间,平均值为-26.5‰±1.6‰. 其中,汽油车为-25.9‰~-24.4‰,平均值为-24.9‰±0.5‰;柴油车为-29.1‰~-27.0‰,平均值为-28.0‰±0.6‰. ③南方机动车尾气排放源与植物排放源中的乙醛的δ13C值范围不同,表明δ13C值可用于大气乙醛的源解析. 通过机动车尾气中c(乙醛)/c(CO₂)估算广州汽油车和轻型柴油车乙醛的排放因子,二者分别为(13±16)和(169±106)mg/L.      

车用发动机热平衡研究进展与展望

以发动机热量分配、热负荷及冷却系统智能控制为切入点,综述了车用发动机热平衡研究的现状,并探讨了进一步的发展方向。指出针对我国特殊的高原环境,进行极端工作环境下热量分配变化规律的研究、发动机热平衡模拟试验技术研究、开展高原环境柴油机冷却系统智能控制研究,以最优化匹配散热需求是未来发动机热平衡研究的方向。     

RTO热力平衡核算及天然气消耗量影响因素分析

以某船舶涂装车间运行数据为依据,建立了蓄热式高温氧化炉（Regenerative Thermal Oxidizer,RTO）的热力平衡关系式,核算了RTO空载和满载运行的数据,验证了炉温与挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）浓度的关系;讨论了排风量、沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度四个关键参数对天然气消耗量的影响.结果显示,入炉VOCs浓度每增加1000mg/Nm³,炉温上升约21℃,排风量越小,沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度越大,天然气消耗量越低.基于本研究建立的热平衡方程,结合RTO实际工程应用中的注意事项,结果表明,在烘干阶段按照工艺要求的3次/h确定车间最小排风量,将沸石转轮浓缩倍率设定为10~14倍,选用换热器热利用率在0.7以上的换热器能在保证RTO安全运行的前提下显著降低天然气消耗量.     

发动机的绿色化学设计

发动机绿色化学设计以发动机化学设计概念和发动机化学反应器模型为基础,旨在实现发动机材料选择、能源利用和环境效应之间的最佳综合效益．发动机燃料系统绿色化学设计的范畴包括：汽油无铅化与汽油抗磨性,柴油低硫化与柴油润滑性,生态燃料与生态摩擦学,汽油机沉积物与汽油清净剂,柴油机颗粒（碳烟）与消烟助燃剂． 发动机润滑系统绿色化学设计的范畴包括：润滑油和添加剂与排放催化转化,润滑剂生物降解性与生物降解润滑剂,润滑油使用与质量监控． 发动机燃料／润滑系统材料绿色化学设计的范畴包括：催化助燃／补燃作用,低散热发动机高温润滑,发动机机械与化学材料制造． 发动机绿色效应的实现取决于发动机诸系统绿色化学设计问题的解决程度．     

MMT对汽油机微粒排放影响的试验研究

在一台自然吸气式气口喷射汽油机上,开展了甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)汽油添加剂对发动机微粒粒径分布、数量浓度和质量浓度影响的研究.结果表明,随着含锰量的增加,核膜态和积聚态颗粒的数量浓度都急剧增加,微粒中超细颗粒所占比重大幅增加,微粒排放的质量浓度逐渐增加.当量比燃烧时,核膜态微粒的数量浓度随着负荷的增加而降低,而在外特性时所有粒径的数量浓度都大幅度增加.随着含锰量增加,微粒数量浓度随负荷增大而降低的趋势逐渐减弱.