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船用柴油/正丁醇双燃料发动机三次喷射策略研究
杨思干;刘小四;桂春元;面对日益严格的排放标准以及化石燃料资源日益紧缺的现状,开发清洁燃料以逐步替代传统化石燃料成为关键举措。本研究基于某船用柴油/正丁醇双燃料发动机,利用AVL-Fire软件建立了其缸内燃烧工作过程仿真模型。在正丁醇掺混比例为20%、并与柴油在主喷射阶段同步喷射的条件下,重点探究了预喷-主喷-后喷三次喷射策略在75%负荷工况下对发动机性能的影响。研究结果表明,预喷正时、预喷比例、主喷正时及后喷比例等因素均会对缸内燃烧过程产生不同程度的影响,进而引起缸内爆发压力、缸内温度、制动比油耗(BSFC)以及常规污染物排放量的变化。合理配置喷射控制参数有助于改善燃烧并降低排放。
耐盐植物田菁种子萌发对不同预处理的响应研究
黄飞龙;胡蓉;孙浩然;邱洪烨;杨明烜;杜朝红;管博;为了探究不同种子预处理方法对盐胁迫环境中田菁(Sesbania cannabina)种子萌发的促进作用,本研究采用硫酸、温水、氯化钠、硫酸钾与氯化镁混合液以及PEG(聚乙二醇)等5种试剂对田菁种子进行预处理,通过纸上发芽床试验,分析了不同温度及盐胁迫浓度下田菁种子发芽率、发芽速度、胚根长以及生物量等指标,得到如下主要结果。在低温条件(5～<15℃)下,硫酸钾与氯化镁混合液、温水预处理显著促进了无盐环境中田菁种子的发芽速度和发芽指数,但各预处理对田菁幼苗胚根长、生物量均无显著影响。在15～25℃温度下,温水、浓硫酸和10%PEG-6000预处理显著促进了300 mmol·L-1盐浓度下田菁种子的发芽率,其中温水预处理后的种子发芽率最高,达到87%,浓硫酸和10%PEG-6000预处理次之,分别为73%和71%;硫酸钾与氯化镁混合液、浓硫酸预处理对400 mmol·L-1盐浓度下种子萌发促进效果较好,发芽率较对照组分别提高了33%和21%。对于胚根长而言,浓硫酸预处理显著提高了300和400 mmol·L-1盐浓度时田菁幼苗的胚根长(分别高于对照组37.5%和72.7%),但幼苗生物量对不同预处理无显著响应。综上所述,低温严重抑制了田菁种子萌发,预处理的促进效果不明显;而在温度适宜(15～25℃)条件下,浓硫酸和温水预处理能够显著提升高盐环境中田菁种子的发芽率及胚根生长。本研究结果可为探究提高硬实种子发芽率方法、促进幼苗建植以及种质资源高效利用提供科学依据。
面向PLL电荷泵的恒定跨导轨对轨差分运算放大器的设计
蔡俊;徐磊;根据锁相环(PLL)中电荷泵高线性度的要求,设计了一种低电压恒定跨导的轨到轨运算放大器,作用于PLL电荷泵中,利用运放的钳位特性实现对电流的精确复制。该运算放大器采用两级结构,输入级电路采用互补差分对的结构,实现了轨到轨电压输入,利用3倍电流镜技术实现了恒定的跨导,再利用双极型晶体管发射结电压随温度变化的特性实现了零温度系数的参考电压;输出级电路采用AB类放大器结构,提高了输出电压摆幅和效率,实现了轨到轨电压输出。该电路基于台积电40 nm CMOS(TSMC 40 nm CMOS)工艺进行设计,运放仿真结果表明:在-40～160℃的温度范围内,波动幅度为3.6 mV,温度系数为16.35×10-6/℃,在1.8 V电源电压下,各工艺角下的增益大于65 dB,单位增益带宽大于60 MHz,相位裕度大于50°,输入共模信号范围为0～1.8 V,输出电压摆幅为0～1.8 V,其电路版图面积为0.003 9 mm2。
大马哈鱼鱼骨不同pH值提取物的氨基酸组成比较研究
兰翔宇;刘传旭;王远瞩;齐婧;蒲洋;丁涓;为了合理利用大马哈鱼(Oncorhynchus keta)鱼骨这一加工废弃物,进而有效提高大马哈鱼加工产物利用率以及产品综合价值,本研究通过酸碱转换法(pH-shifting)对鱼骨中的残余活性蛋白进行了提取,并比较分析了其氨基酸组成及营养特性。结果显示,在pH值为2.0条件下,可溶性蛋白提取率最高达到81.4%。基于SDS-PAGE和高效液相色谱(HPLC)法,确定了不同pH值下提取的活性蛋白的分子量集中分布范围及占比。4个pH值(2.0、3.0、12.0和13.0)条件下回收的可溶性氨基酸样品具有较高的溶解度,必需氨基酸种类齐全,含量丰富,基本符合FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式。其中,在pH值13.0条件下处理样品中的必需氨基酸质量分数最高,达到42.22%;在pH值2.0条件下处理样品中的呈味氨基酸质量分数最高,达到44.14%。总体来讲,提取的活性蛋白都具有较好的营养特性和功能性,可以作为优质蛋白来源开发相应产品。该研究为提高大马哈鱼深加工和综合利用水平提供了可行的工艺方案,并为拓展其在食品、饲料以及医药等领域的应用潜力奠定了前期理论基础。
热脉冲液流测量实时原位间距校正方法的应用研究——以苹果树为例
刘晓雪;任瑞琪;司炳成;热脉冲液流测量法是树干液流监测的常用技术,在植物生理生态及水文研究中应用广泛。但在野外操作中,因树干组织异质性和环境应力,热脉冲探针难以精准插入并维持初始位置,探针间距随机变化影响测量准确性。实时原位间距校正方法可实现探针间距的实时原位校正。本研究以苹果树为对象,每个探针设3个测量深度,用温度比热脉冲方法(temperature ratio heat pulse,TRHP)计算校正前后的全区间液流速率(Vh),评估探针间距变化对液流测定的误差影响及校正方法的长期应用效果。结果显示:苹果树探针间距均有变化,最大达2.54 mm;校正前后Vh差异最大是7.38 cm·h-1,夜间液流明显偏离零流速,且随深度增加,间距变化无规律;随树生长,上下游探针间距变化最高分别为1.45和2.08 mm,每月校正可改善该问题。该方法能够原位标定探针间距,减少测量误差,支持长期监测,适用于所有具备上下游探针的多针热脉冲液流传感器,为精准测量树干液流速率提供了技术支持。
近50年黄河三角洲水沙量演变特征分析
张春阳;谭海涛;房庆;曲晨宇;王雪宏;黄河三角洲是中国大型河口三角洲之一,黄河的水沙沉积是黄河三角洲延伸和发展的重要基础。本文采用Mann-Kendall非参数检验、累积距平、小波分析等方法对黄河下游利津水文站的水沙量数据进行具体分析,以探求1972—2022年黄河下游水沙量变化特征及影响因素。结果表明:黄河下游年均径流量为218.50亿m3,年均输沙量为4.03亿t,年径流量和年输沙量均随时间下降,且年输沙量下降幅度更为突出,降幅高达69%;年径流量突变年份为1985年,年输沙量于1996年发生突变,表现为径流量和输沙量突然减少;黄河下游水沙序列存在多时间尺度的周期变化,均以11 a为第一主周期;径流、泥沙变化规律受气候变化和人类活动的双重影响,人类活动是影响黄河下游水沙演变的主要因素。研究结果有助于全面认识黄河下游水沙变化规律,为保护和恢复黄河三角洲生态环境提供科学支撑。
生物质活性炭吸附废水中新污染物的研究进展
刘光辉;杨雪;杨小栾;雷虹;随着社会的发展和工业的进步,废水中的新污染物造成的环境问题越来越严重,需要人们研究具有高效吸附性能的水处理剂。生物质活性炭比表面积较大,孔隙结构丰富,在处理含新污染物的废水方面表现出良好的应用前景。本文综述了生物质炭的应用研究进展,对其主要物化性质如元素组成、pH值、表面特性和官能团等,生物质活性炭吸附新污染物的应用,以及影响吸附的主要因素和吸附机理等进行了介绍,并展望了生物质活性炭未来的研究方向及前景。
基于褐藻寡糖纳米银的Hg2+纸基比色传感器
杨适春;刘传旭;葛庆豪;王平;蒲洋;丁涓;汞是目前威胁人类健康的主要重金属污染物之一,对其灵敏高效且简便易行的检测需求日益增加。本文以褐藻寡糖(alginate oligosaccharide,AOS)为模板,通过绿色合成制备了具有类氧化酶活性、约50 nm大小椭球形的银纳米颗粒(AOS-AgNPs)。AOS-AgNPs通过与Hg2+结合形成Ag-Hg合金,增强了其类氧化物酶的纳米酶活性。以3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)为显色底物,构建了AOS-AgNPs-TMB-Hg2+体系,应用于水环境样品的Hg2+含量检测。结果表明,此体系具有优异的类氧化酶活性,且与TMB之间有较高的亲和力,其Km值为0.547 mol·L-1,最大反应速率(Vmax)为67.98μmol·L-1·min-1。比色传感检测Hg2+的线性范围为5～100μmol·L-1,检出限低至10 nmol·L-1,并且对其他常见共存离子的抗干扰能力优异,具有高选择性和准确性。与智能手机相配合,建立了基于AOS-AgNPs的便携式Hg2+含量比色纸基传感器,检测范围在30～200μmol·L-1。
165kg四轴码垛机器人小臂有限元分析
冯宇桐;张华;李昌业;王焕涛;赵成亮;李晓艳;孙浩斌;魏旭东;孙军龙;刘长霞;为提升165 kg四轴码垛机器人小臂结构合理性与动态性能,本研究选取钛合金、铝合金和45钢3种材料小臂,开展模态特性及应力、应变分析。基于UG(Unigraphics)建模与ANSYS Workbench仿真,对比3种材料小臂前10阶固有频率,发现铝合金模态特性较优。结合应力、应变数据及制造成本分析,尽管铝合金小臂应变最大,但应力低于许用应力,且密度小、成本低。研究表明,在满足强度要求下,铝合金替代45钢制造小臂可实现机器人轻量化,降低后续设备规格与成本。本研究为码垛机器人结构设计提供理论依据与选材参考。
黄河三角洲湿地互花米草与本土草本植物碳、氮、磷生态化学计量特征比较
王璐雯;刘辉;宋冰;植物生态化学计量是研究植物养分利用、适应机制及生境特征的重要手段,明确入侵植物与本土植物生态化学计量特征的差异对于深入理解外来植物入侵机制具有重要意义。本研究选取黄河三角洲滨海湿地入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)与本土竞争植物盐地碱蓬(Suaeda salsa)、芦苇(Phragmites australis)为研究对象,分析了三种草本植物地上器官的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量、元素计量比及其与土壤中各指标的关系,得到如下结果。1)互花米草、盐地碱蓬和芦苇各器官C、N、P含量存在差异。互花米草的叶片C含量为(407.50±5.46)g·kg-1,与芦苇的叶片C含量间无差异,但显著高于盐地碱蓬;互花米草的茎N含量比芦苇和盐地碱蓬分别高53.6%、22.6%;除盐地碱蓬的P含量外,互花米草和芦苇的P含量均表现为叶片高于茎。2)三种植物叶片的C、N、P化学计量比没有显著差异,说明黄河三角洲湿地草本植物生态化学计量特征具有相对稳定性。3)植物叶片的C、N、P含量与土壤全氮、全磷、铵态氮和硝态氮呈显著负相关,这可能与黄河三角洲地区土壤养分含量较低,植物与土壤微生物产生养分竞争有关。本研究可为深入探究黄河三角洲地区互花米草的入侵机制及其防控措施提供理论依据。