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关键词： 喷嘴   纯氢燃料   混氢碳氢燃料   气液双燃料   氢能   燃烧室   航空发动机   燃气轮机  

摘要： 在民用飞机日益普及的时代，大气中飞机尾气排放对环境的污染问题日益凸显，发动机碳排放需要进一步降低，而氢能的使用为实现零碳排放提供了可能。介绍了氢气与不同碳氢燃料特性，阐述了氢作为航空发动机和燃气轮机燃料的优势，以及纯氢/混氢燃料在主燃烧室设计中带来的诸多挑战。基于氢气及航空煤油等碳氢燃料的基础特性，以纯氢气及以混氢燃料喷嘴技术为研究对象，总结和讨论了氢燃料在航空发动机、燃气轮机中的应用及喷嘴设计技术。同时，考虑氢燃料的加入对燃烧稳定、排放和火焰传播速度的影响，阐述了氢燃料喷嘴发展的关键技术，包括氢燃烧组织及喷嘴设计、低N OX排放氢燃烧、氢燃烧防回火和氢燃烧不稳定抑制等技术，为氢燃料航空发动机燃烧室喷嘴设计提供了新思路。

关键词： 氨煤混燃   粒径分布   元素分布   微观形貌   焦炭破碎  

摘要： 煤粉掺氨燃烧作为一种新型的低碳燃烧策略，逐渐受到广泛关注，但掺氨改变了煤粉的燃烧过程，燃煤颗粒物的生成特性也发生变化。论文基于平焰燃烧器，开展掺氨比和燃烧温度对颗粒物生成特性影响的实验研究，通过ELPI（Electrical Low Pressure Impactor）分级采集了燃烧器上方230mm处的颗粒物，采用SEM-EDS（Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectrometer）等检测手段分析了颗粒物的质量粒径分布、微观形貌及元素分布，发现PM10呈双模态分布，不同模态的颗粒物因为生成机理的不同呈现显著差别，细模态颗粒物粒径范围为0.03-0.3μm，颗粒浓度在0.01-0.2mg/m3之间，粗模态颗粒物的粒径范围为0.3-10μm，颗粒浓度在0.2-18 mg/m3之间；细模态颗粒物主要由烟气中无机物冷凝形成的絮状物组成，而粗模态颗粒物主要由氨煤掺烧后煤颗粒发生焦炭破碎形成，其形状为球形及类球型颗粒物；细模态颗粒物中富含Ca和Na，且Ca含量大于Na，而粗模态颗粒物主要由Si和Al组成，且Si含量大于Al；降低燃烧温度和增加掺氨比均使颗粒物浓度降低，原因是当燃烧温度降低，煤粉颗粒在燃烧过程中的升温速率放缓，挥发分释放速率变慢，煤粉颗粒不完全燃烧，煤颗粒的热应力和内部压力降低，而随着掺氨比增加，氨燃烧产生的水蒸气与高温焦炭颗粒发生水煤气反应，使得焦炭颗粒表面温度的变化速率降低，二者均降低了焦炭破碎的概率，最终使PM10的生成量降低。

关键词： 二氧化铀   事故容错燃料   高热导率   场辅助烧结   界面反应  

摘要： 二氧化铀(UO2)是商业轻水堆主要采用的燃料类型，但福岛核事故暴露了二氧化铀燃料的缺陷，进而催生了事故容错燃料研究计划的提出。UO2基事故容错燃料芯块通常通过复合高热导率相或制备大晶粒来提高其导热性和机械性能，但迄今为止，还没有关于UO2基事故容错燃料芯块烧结技术方面的系统性论述。基于此，总结了不同类型的UO2基事故容错燃料芯块的烧结方法及研究进展，旨在探索新一代烧结工艺及提升我国先进核燃料的技术水平。

关键词： MaxEnt模型   垂穗披碱草   气候变化   潜在分布预测   驱动因子  

摘要： 全球气候变化持续影响着草地生态系统的组成及功能，探究一种优质乡土植物垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）在气候变化背景下的分布格局变化，有助于提高垂穗披碱草在草地生产及生态恢复过程中的利用效率。本研究利用优化后的MaxEnt模型对垂穗披碱草在当前及未来气候条件下的潜在分布区进行预测，拟解决以下科学问题：（1）垂穗披碱草在当前及未来不同情景下的分布状况;（2）制约垂穗披碱草地理分布的重要环境因子及其适宜区间；（3）未来气候情景相较于当前气候情景收缩、扩增及稳定区域的分布及质心转移情况。结果表明：垂穗披碱草在当前气候条件下的潜在分布面积是337×104km2，占全国总面积的35.1%，主要分布在我国西部和东北部地区，包括四川省西部、西藏自治区和青海省大部分地区，甘肃省西南部、新疆维吾尔自治区西北部以及内蒙古自治区东部，山西省北部、吉林省和黑龙江省也有较多分布。未来气候情景下，垂穗披碱草总潜在分布面积呈现增大趋势。限制垂穗披碱草分布的主要环境因子包括3个温度有关的环境因子：年平均气温（-4.2～5.0 ℃）、最暖月最高温（12.3～21.4 ℃）、等温性（36.4%～52.8%）；1个降水相关因子：最干月降水量（0.6～5.9 mm）；1个地形因子：海拔（2830～4839 m）以及1个人类活动因子：人为干扰指数（1.3～20.6）。在未来气候变化情景下，垂穗披碱草高适生区面积发生较大扩张，且不同时期不同排放情景下扩张面积较为稳定；中适生区面积未发生较大变化；低适生区面积在不同时期变化规律不同，在2021—2040期间先减小后增大，但在2041—2060期间先增加后减少。同时，其质心发生迁移，从当前到未来质心变化的方向大体是先向西南迁移，再向东北迁移。以上结果表明，气候变化对垂穗披碱草的分布有重要影响，明晰气候变化下垂穗披碱草分布的变化趋势以及影响其分布的重要环境因子有助于我们更好地对其进行保护和利用，为以垂穗披碱草为主的生态修复、种子田选址、牧草栽培、资源保护提供理论依据。

关键词： 北极   全球变暖   冻土   木质素   有机碳   楚科奇海  

摘要： 在全球变暖的背景下，北极出现了冻土退化、夏季海冰减少、陆地径流输入增加和沿岸侵蚀加剧等一系列变化。随着全球变暖，封存于冻土中的有机碳（Organic Carbon,OC）正在向海加速迁移和释放，这将影响北冰洋的碳循环的格局，但目前鲜有证据能直接证实这一推论。本文通过分析楚科奇海两根百年尺度沉积岩芯的木质素和碳同位素，讨论了其所埋藏的有机质的来源和剖面变化情况。结果显示楚科奇海柱状沉积物中的有机碳来源于陆生C3植物的草本组织和海洋源生产的混合贡献；沉积物中木质素的绝对含量Σ8呈现上升趋势，证明随着全球变暖，更多的陆源物质被输运到楚科奇海。本研究表明人类活动引起的全球变暖确实增加了冻土有机碳向海的迁移，陆源输入增强导致的木质素含量增加是百年尺度下全球变暖导致冻土融化增强的直接证据。

关键词： 聚偏氟乙烯(PVDF)   铝粉   微波辅助   固体推进剂   燃烧性能  

摘要： 聚偏氟乙烯（PVDF）等氟聚物可有效抑制铝粉的团聚并提高铝粉的反应活性。但氟聚物与被氧化铝覆盖的Al颗粒表面之间亲和性较差，氟聚物直接包覆在Al表面对团聚的抑制效果并不理想。为增强氟聚物与铝粉间的相互作用，改善铝粉燃烧性能，研究采用微波辅助反应的方法得到了羟基化改性的PVDF-OH，利用溶剂/非溶剂法将PVDF-OH包覆在铝粉表面得到了Al@PVDF-OH复合燃料，并进一步制备了复合固体推进剂。采用红外光谱、X射线衍射仪对PVDF-OH的分子结构与元素组成进行了研究；采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、高速摄像机和氧弹量热仪等设备对Al@PVDF-OH复合燃料的微观结构组成及其燃烧性能进行了研究。结果表明，微波辅助制备得到的PVDF-OH有着较高的羟基含量，微波功率240 W下处理1 min时制备得到的PVDF-OH最佳。Al@PVDF-OH复合燃料的燃烧性能优于包覆PVDF的Al@PVDF复合燃料与加热改性处理PVDF-OH(H)的Al@PVDF-OH(H)复合燃料，在PVDF-OH含量为15%时最佳。与纯Al相比，PVDF-OH含量为15%的Al@PVDF-OH复合燃料的燃烧热值由19140 kJ·kg-1增加到24912 kJ·kg-1；与AP混合后的燃烧测试结果表明，Al@PVDF-OH复合燃料燃烧性能相较于Al有明显改善，点火延迟时间由77 ms缩短至70 ms，燃速由195.7 mm·s-1提高到225.7 mm·s-1。基于Al@PVDF-OH复合燃料的固体推进剂与铝基固体推进剂相比，其燃烧热值由13281 kJ·kg-1增加到14020 kJ·kg-1；燃速由1.281 mm·s-1提高到1.915 mm·s-1，凝聚相燃烧产物粒径D90由74.324μm降至52.749μm。

关键词： 相场模拟   复合燃料   烧结   晶粒生长   晶界与相界  

摘要： 本工作建立了陶瓷型复合燃料两相烧结过程的相场模型，利用该模型模拟了UN-U3Si2复合燃料的烧结过程。首先，研究了两相双晶粒在烧结过程中的烧结颈的演化过程。结果表明，具有较高表面能的晶粒在烧结颈形成过程中的表面形变更明显；两相双晶粒形成的平衡二面角的大小取决于两相的晶界能与表面能的比值；两相不等大的双晶粒之间未发生大晶粒吞噬小晶粒现象。然后，研究了烧结过程中的两相三晶粒之间的气孔收缩和三叉晶界的演化，以揭示符合燃料烧结过程中气孔的演变规律。结果发现，两相三晶粒形成的三叉晶界夹角偏离了120°，晶界处的高能势垒阻碍了气孔的空位沿晶界的扩散，导致三叉晶界处的气孔收缩速率减慢。最后，研究了两相陶瓷型复合燃料的多晶烧结过程。不同体积分数比的两相多晶烧结组织形貌演化的模拟结果表明，晶界扩散在两相烧结过程中起主要作用，体积分数较大的相的晶粒生长占据主导地位，两相晶粒之间存在阻碍晶界迁移的作用，同相晶粒之间存在晶粒迁移现象。

关键词： 气候变化   海平面上升   轨道交通   网络韧性  

摘要： 轨道交通网络是大型城市人口高效通勤的有力保障，在全球气候变化背景下，沿海城市轨道交通网络受到海平面上升及一系列连锁效应的威胁。本文以深圳市为例对未来不同情景下的轨道交通网络进行复杂网络建模及韧性评估。结果表明：①海平面的不断上升，对轨道交通网络的整体韧性带来显著影响；②当考虑到气候变化的累积效应时，网络韧性下降更加显著；③关键站点的失效对轨道交通网络的影响更大，包括自身失效的影响和造成其他站点间接失效的影响；④沿海存在多处较严重的地表沉降区域，区域内站点受到地表沉降和海平面上升的共同作用。研究以海平面上升作为灾害背景进行轨道交通网络的韧性评估并将地表沉降因素考虑在内，可为沿海城市轨道交通的长期安全发展提供理论参考。