课程文献中心 更多>>

关键词： 氨燃料   双燃料燃烧模式   喷油策略   混合气分层   燃烧优化  

摘要： 在“双碳”战略及能源结构调整背景下,绿色低碳可再生能源和动力系统零碳化成为国内外焦点。其中,氨作为零碳燃料在内燃机等动力系统中的推广应用也受到广泛关注。目前,由于氨燃料燃烧过程中存在点火能量高、层流火焰速度慢等特性,氨燃料在内燃机中应用时通常采用活性燃料引燃的双燃料燃烧模式。本研究依托国家自然科学基金与吉林省自然科学基金项目,面向动力系统中氨燃料高效清洁燃烧的需求,开展氨/柴油双燃料发动机燃烧调控及优化策略研究。基于缸内活性分层与燃烧规律协同控制的思想,针对氨燃料发动机存在的部分工况燃烧稳定性较差、热效率低以及NOx和未燃氨排放高等问题,通过改变进气条件、喷油策略以及引燃燃料活性等影响缸内燃烧活化/热氛围的边界条件控制参数,合理组织缸内的混合气和活性分层以优化燃烧放热规律,探索能够提高氨/柴油双燃料燃烧模式热效率和降低NOx与未燃氨排放的燃烧组织方式与控制策略。同时,利用光学测试平台针对氨/柴油双燃料发动机缸内油气混合、着火核形成以及火焰发展过程进行探索,通过数值模拟仿真平台对氨/柴油双燃料燃烧模式下的氨/柴油混合气空间分布、温度场分布、中间产物与污染物生成和演变过程进行深入研究,揭示缸内活化/热氛围调整对氨/柴油双燃料燃烧的促进机制以及污染物生成的作用机理,为氨/柴油双燃料发动机燃烧优化及工况范围拓宽提供技术支撑和理论指导。主要研究内容和结论如下: （1）通过热力学试验研究了进气道喷射氨燃料缸内直喷柴油的双燃料燃烧模式下,氨比例对发动机燃烧与排放特性的影响,并进一步调整喷油时刻优化燃烧过程。研究结果显示,与纯柴油相比,在氨比例为20～50%（低氨比例）时,氨/柴油双燃料燃烧放热率峰值增加,燃烧持续期缩短,指示热效率提高,并且NOx排放降低。当氨比例高于50%（高氨比例）时,混合气活性降低导致燃烧相位进一步推迟,循环变动增大,指示热效率下降,并且NOx及未燃氨排放增加。相比于中、小负荷,大负荷下燃烧过程受氨燃料燃烧惰性影响较小,燃烧放热重心更接近上止点,指示热效率和燃烧稳定性更高,进而有利于提高氨/柴双燃料燃烧模式的氨替代率。同时,氨/柴油双燃料燃烧的积聚态微粒排放相对于纯柴油模式显著减少,在氨比例为70%时降幅达88%以上。此外,喷油时刻提前有利于改善氨燃烧惰性带来的燃烧相位推迟,优化喷油相位后在氨比例为50%、70%时的指示热效率分别提高了2.7%、5.5%。结合光学测试和模拟仿真发现,氨/柴油燃烧火焰由于氨燃料燃烧中间产物NO和NH等物质产生辐射放光而主要呈现橙黄色,并且氨燃烧火焰主要集中在柴油油束火焰周围,燃烧室中心以及边界层区域预混氨燃烧不充分,进而造成未燃氨排放随氨比例提高而增加。适当提前喷油改善缸内的混合气分布,有助于氨燃烧火焰传播,但燃烧温度升高导致NOx排放增加。 （2）针对缸内油气混合不均匀导致局部过稀区域预混氨燃烧不足的问题,基于缸内混合气及活性分层控制的思想,研究了柴油两段喷射策略对氨/柴油双燃料燃烧与排放特性的影响。研究结果表明,两段喷射策略有利于改善着火前氨预混合气的活性,使滞燃期缩短,压力升高率峰值和循环变动降低。但两段喷射策略造成燃烧温度升高,NOx排放增加。光学测试与模拟仿真结果显示,两段喷射策略中预喷柴油改善了燃烧室中心区域以及边界层区域的混合气分布,促进燃烧后期氨火焰从柴油油束末端逐渐向燃烧室中心传播,有利于减少未燃氨排放。进一步针对两段喷油策略进行了优化,结果表明,缸内燃烧着火由主/预喷相位共同控制,预喷时刻在-50～-40°CA ATDC之间时,有利于提高氨预混合气活性的同时形成较好的活性分层。主喷相位对燃烧的影响与单段喷射相位类似,适当提前喷油能提高放热速率并改善燃烧稳定性。同时,主/预喷比例对缸内混合气与燃料活性分层起主导作用,预喷比例在33.3～50%之间时有利于形成稳定着火源,减少氨燃烧火焰的淬熄现象。综合来看,两段喷射策略优化后指示热效率比单段喷射策略提高了1.3～2.6%。 （3）针对氨燃料燃烧惰性导致燃烧相位推迟、热效率下降以及未燃氨排放高的问题,进一步通过改变进气流量与温度调节缸内混合气浓度及活化/热氛围,探究了不同进气条件对氨/柴油双燃料燃烧与排放特性的影响。研究结果表明,进气流量提高显著改善了高氨比例下的燃烧状况,使得指示热效率提高,CO和微粒排放降低。但进气流量提高造成缸内混合气过稀区域增加,燃烧温度降低,未燃氨排放增加。进气温度增加有利于改善缸内温度场分布,提高高氨比例下的燃烧稳定性和指示热效率,减少CO与未燃氨排放;然而,在低氨比例工况下油气混合时间缩短导致更多氨/柴油混合气集中在燃烧室底部,活塞壁面传热损失增加,指示热效率下降。对进气流量和温度进行联合调控,可使氨/柴油双燃料发动机在70%氨比例下的指示热效率提高到44.4%而NOx排放变化不大。 （

关键词： 沼泽湿地   植被生产力   固碳潜力   气候变化   东北内陆平原  

摘要： 东北内陆平原是我国内陆沼泽湿地分布面积最广泛的地域,其中三江平原和松嫩平原是东北内陆沼泽湿地最主要的分布区。沼泽湿地具有较强的固碳以及调节气候等重要的生态功能。植被在沼泽湿地碳储存和碳循环中发挥着重要的作用。当前,在气候变化与人类活动的干扰下,东北地区沼泽湿地面临大规模的退化,沼泽湿地植被发生明显的变化,导致沼泽湿地生态功能退化及生物多样性丧失。为准确评估沼泽湿地固碳潜力以及更好地开展湿地植被保护恢复工作,亟需开展沼泽湿地植被固碳对气候变化的响应研究。明确气候变化影响下湿地植被碳储量的分布格局,对于准确评估沼泽湿地植被固碳潜力具有重要意义,并能为湿地植被保护、退化湿地恢复与重建提供一定的科学依据。本研究选取我国东北地区三江平原和松嫩平原沼泽湿地为研究对象,基于多源遥感影像数据和气象数据,结合野外调查,全面分析东北内陆平原沼泽湿地植被固碳潜力时空分布格局,揭示沼泽湿地植被固碳潜力对气候变化的响应机制。在全球气候变化背景下,本研究揭示了东北内陆平原沼泽湿地植被变化特征及其对气候的响应机理,为深入理解沼泽湿地植被与气候变化关系提供了科学依据。本研究主要结果如下: （1）在沼泽湿地景观格局变化及水文联通性方面,近40年来东北内陆平原沼泽湿地面积呈现明显退化。其中,三江平原和松嫩平原沼泽湿地面积显著减少53.27%和30.22%,湿地斑块数量明显增加36.54%和53.28%,景观破碎度指数分别增加了0.36和0.23,整体上,东北内陆平原沼泽湿地退化呈现湿地斑块破碎化的特征。 （2）东北内陆平原沼泽湿地植覆盖变化及其对气候变化的响应方面。在过去的20年里,东北内陆平原沼泽湿地植被生长季节NDVI呈显著上升趋势,其中松嫩平原和三江平原生长季NDVI分别以0.06/10a和0.011/10a。在植被覆盖对气候变化响应方面,生长季内降水增加和最低温升高对松嫩平原沼泽湿地植被NDVI有显著的促进作用,生长季最高温升高会抑制植被NDVI增加。而在三江平原生长季降水和气温并不是三江平原沼泽植被生长的主要影响因子。 （3）东北内陆平原沼泽湿地植被生物量变化及其对气候变化的响应方面。基于野外实测的植被地上生物量数据和NDVI最大值估算东北内陆平原沼泽湿地植被的地上生物量（AGB）,结果表明,近20年整个松嫩平原西部沼泽湿地植被地上生物量密度均呈显著增加趋势,增加趋势分别为2.04 g C/m2/a。空间上,较高的地上生物量值主要分布在松嫩平原西部沼泽湿地的北部（莫莫格保护区）。在生物量与气候变化响应方面,在松嫩平原西部地区,夏季和秋季降水量的增加可以显著提高松嫩平原沼泽植被地上生物量;夏季最低温和最高温对松嫩平原西部沼泽植被地上生物量的影响具有不对称性,夏季最高温的增加可以显著降低地上生物量,而最低温的增加可以增加地上生物量。 （4）东北内陆平原沼泽湿地植被生产力变化及其对气候变化的响应方面。近20年,东北内陆平原沼泽湿地植被总初级生产力和净初级生产力均呈增加趋势。其中,松嫩平原沼泽湿地植被总初级生产力和净初级生产力分别以8.70 g C/m2/a和5.69 g C/m2/a的趋势增加,三江平原沼泽湿地植被总初级生产力和净初级生产力分别以7.91 g C/m2/a和0.99 g C/m2/a的趋势增加。在空间上,整个东北内陆平原沼泽湿地植被总初级生产力和净初级生产力变化趋势均具有明显的空间差异性。在生产力对气候变化响应方面,降水是影响东北内陆平原沼泽湿地植被生长的主要因素,降水量的增加能够显著促进东北内陆平原沼泽植被生产力的上升。在温度影响方面,最高温与最低温对东北内陆沼泽湿地植被生长具有明显的不对称影响。在不同季节夏季白天最高温与夜晚最低温对松嫩平原和三江平原沼泽湿地植被生长存在明显的不对称影响,白天最高温上升会抑制植被的生长而降低沼泽湿地植被生产力,而夜晚最低温增加会促进植被的生长进而增加沼泽湿地植被生产力。 （5）东北内陆平原沼泽湿地植被碳利用率变化及其对气候变化的响应方面。近20年松嫩平原沼泽湿地植被碳利用率呈下降趋势,下降趋势为-0.0006,而三江平原沼泽湿地植被碳利用率呈上升趋势,上升趋势为0.0004。在植被碳利用率对气候变化响应方面,植被碳利用率与降水呈显著正相关关系,而与平气温、最低温和最高温均呈负相关,年降水增加可显著促进东北内陆平原沼泽湿地植被的碳利用率,气温的升高反而会降低植被的碳利用率。在不同季节,夏季降水的增加能有效促进东北内陆平原沼泽湿地植被的碳利用率,夏季平均气温和最高温的升高会降低东北内陆平原沼泽湿地植被的碳利用率。

摘要： 新型生物燃料，作为一种替代传统化石燃料的可持续能源，正引起全球关注。随着环境保护意识的增强和能源需求的持续增长，生物燃料提供了减少温室气体排放和降低对化石燃料依赖的可能性。技术进步推动了生物燃料从依赖食物作物的第一代向利用非食用生物质、藻类甚至基因编辑和纳米技术的高级形态转变，这不仅表明了技术的革新，也反映出对环境可持续性的深入考虑。生物燃料的分类新型生物燃料的分类展示了从传统能源向更可持续能源的转变。在这个领域，生物燃料按其生产顺序和原料类型划分为四代（图1），每一代都代表了技术的演进和环境考量的深化。首先是第一代生物燃料，主要由食物作物如玉米、甘蔗和大豆生产，通过发酵或提炼过程转化为乙醇和生物柴油。这一代生物燃料的生产过程简单，但由于与食物供应竞争土地和资源，其可持续性受到质疑。

关键词： 农作物秸秆   综合利用   还田   饲料   燃料  

摘要： 农作物秸秆是农业生态系统中的宝贵生物资源，开展秸秆综合利用具有重要意义。在介绍辽宁省农作物秸秆资源数量和分布的基础上，综合分析农作物秸秆资源利用途径与方法，以期为提高农作物秸秆综合利用率，促进农业可持续发展提供参考。

摘要： 在一列列氢能交通领域“首列”“首辆”产品中，荣创新能大功率燃料电池的技术优势被充分印证。因氢能轨道交通动力系统为业内熟知的四川荣创新能动力系统有限公司（简称：荣创新能），正基于大功率燃料电池动力系统领先优势，在更为广阔的氢能交通应用场景积极开拓。2024年8月12日，新都区首批氢燃料电池市政车交车仪式在新都区现代交通产业功能区举行，此次投用的4台18吨“天路牌”氢能市政洒水车便搭载了荣创新能自主研发的110kW氢燃料电池系统。

关键词： 青藏高原森林   碳汇   生态系统过程模型   地形因子   气候变化  

摘要： 全球气候变化背景下,青藏高原森林生态系统被认为是最脆弱的生态系统之一。特别是在中高海拔山区,由于气候变暖的放大效应,其对植被的影响程度更高。加之青藏高原地形复杂多变,不同地形条件下森林类型及其生长状况对气候变化的响应程度存在差异。因此为更好地理解地形和气候变化对青藏高原中高海拔森林生态系统的影响,本研究旨在深入探讨不同地形条件下青藏高原中高海拔森林生产力和碳汇动态及其对气候变化的响应。本研究依据样地调查数据以及基于多元线性回归法（MLR）降尺度后的气候数据等,利用生态系统过程模型（FORMIND）分别模拟了2000-2020年和2021-2100年两个时段内青藏高原中高海拔森林地上生物量（AGB）、总初级生产力（GPP）及净生态系统碳交换量（NEE）的时空格局并分析其地形分异特征;通过相关分析、残差分析等方法验证了模型模拟结果的准确性,并利用XGBoost机器学习算法分析地形因子对AGB、GPP和NEE的相对重要性;同时,在不同地形条件下,进一步分析了森林生产力和碳汇动态在未来不同气候变化情景下的变化趋势,并根据不同气候变化情景下NEE的变化率分析了森林碳汇对气候变化的响应。结果表明: （1）基于MLR法对CMIP6中BCC-CSM2-MR模式气候数据的降尺度结果精度较高,能够相对准确地呈现青藏高原气温和降水的空间分布特征。不同年份（1970-2020年）间气温和降水的降尺度结果与气象站点数据的相关性系数R分别为0.69～0.92、0.66～0.91。降尺度后的未来气候预测数据表明,2021-2100年气温在SSP126情景下增加趋势不明显,在SSP245和SSP585情景下增加趋势显著（Z>1.96,p<0.05）。2021-2100年青藏高原降水年际变化差异大,在SSP585情景下随时间变化呈增加趋势（Z>1.96,p<0.05）,在SSP126和SSP245情景下随时间呈现波动变化。 （2）模型验证结果表明,基于FORMIND模型模拟的2000-2020年青藏高原森林AGB(169.12±17.35 t·hm)、GPP(6.75±0.52 t C·hm·a)和NEE(0.31±0.11 t C·hm·a)与样地调查数据、遥感观测数据以及其他研究结果基本一致,模拟结果可信,模型模拟的森林结构和碳汇功能可以代表当前的森林状况,因此能够用来模拟和预测森林碳汇对未来气候变化的响应。 （3）海拔、坡度和坡向等地形因子均会对森林生产力和碳汇空间分布格局产生影响,整体来看,海拔对森林生产力和碳汇空间分布格局的影响较大。森林AGB和GPP随海拔升高呈下降趋势,森林GPP与坡度变化呈先增加后减少趋势,阳坡森林AGB、GPP和NEE均高于阴坡。 （4）在时间尺度上,2021-2100年不同气候变化情景下森林AGB均呈现明显增加趋势（Z>1.96,p<0.05）,森林GPP年际变化差异大,总体呈现微弱的增加趋势,森林NEE均呈明显下降趋势（Z<-1.96,p<0.05）。在空间尺度上,2021-2100年森林AGB与GPP的增加量呈现出由青藏高原森林区域东南部向中部增加的趋势,森林NEE的减少量呈现出由青藏高原森林区域东南部向中部减少的分布特征。青藏高原森林碳汇对气候变化响应的强烈程度随气候变暖程度的增加而增强,且在不同地形分区存在差异,海拔2000～3000 m分区、坡度>30°分区和阳坡对气候变化的响应程度最强。