冲压发动机喷气催化复合效应研究

在高超声速飞行条件下，流入冲压发动机燃烧室并降至低速的空气的温度随飞行马赫数增加而愈来愈高。燃料与高温空气混合燃烧释放的化学能中的一部分将转化为解离能。这些解离能在长度受限的尾喷管中难以充分复合形成推力，使冲压发动机推力在高超声速范围内随飞行马赫数增大而下降，难以满足高超声速飞行器的推进要求。 与亚燃冲压发动机相比，流入超燃冲压发动机燃烧室的空气的温度在同样飞行马赫数条件下将明显降低，上述困难可大大缓解。然而目前超燃冲压发动机还存在关键性难点有待克服。若保持现有亚燃冲压发动机的吸气与燃烧方式，通过催化促进燃气解离组分在尾喷管膨胀过程中复合，可以增大冲压发动机的推力，满足高超声速飞行器的推进要求，为高超声速飞行器推进提供新的选择。 本论文主要研究内容如下： （1） 研究了亚燃冲压发动机燃烧室内燃气解离能与飞行马赫数的关系。通过对冻结流、平衡流和有限化学反应速率的流动的数值计算，确定了回收解离能增大推力的潜力。 （2） 以双爆轰技术为基础，建立起一套地面燃气产生装置。所产生的燃气的组分、温度和压力均与冲压发动机在高空飞行时燃气完全相同。调试出总温3200K、总压20Bar（对应来流马赫数6）和试验时间17.5ms以及总温4000K、总压5Bar（对应来流马赫数8）和试验时间12.5ms两种状态参数的试验用燃气。 （3） 建立了基于动量守恒原理的通过皮托管测压力换算推力的测量方法。对催化复合增大推力的实验而言，一般要进行特定流动条件下喷水与未喷水两种情况下推力大小的比较，其精度可以达到2%甚至更高。 （4） 完成了尾喷管喉道下游管壁喷水试验，成功释放出高温燃气中的解离能，有效增大了推力，证实了催化增推的想法是可行的。在来流马赫数6的条件下获得了11.0%的推力增量；在来流马赫数8.0的条件下也获得了11.7%的推力增加。

在ICU中实现少数民族文字的处理

基于ISO/ IEC 10646和UNICODE国际标准,用传统的字体技术(如TrueType)来实现少数民族文字处理所面临的一个"瓶颈"问题是:"变形显现字符"不存在确定的码位.这也是多年来民文系统重复开发、互不兼容的根本原因.本文基于ICU的文字处理体系结构,阐述了完全支持Unicode标准的少数民族文字(本文主要指蒙古文字、维文、藏文等)的实现方法.文中首先介绍了少数民族文字的特点,分析其与拉丁文字、汉字在计算机输入、输出过程中的不同之处,并指出少数民族文字处理的难点.其次介绍了一种能满足少数民族文字处理需求的字体技术--OpenType.最后,阐述了文字处理引擎的工作原理,以及ICU中如何实现对少数民族文字的支持.

基于OpenType的复杂文本语言处理的研究与实现

某些书写系统的文字(如蒙古文、维文、藏文等)具有比拉丁文字复杂的特性,当计算机在处理这类文字时,运用传统的字体技术(如TrueType)几乎不可能在显现出规范的书写形式的同时,实现对Unicode标准编码的支持.就这个问题介绍一种基于OpenType字体的处理模型.事实证明,这是一种可行的方案.

OpenOffice.org对非BMP平面字符支持的实现

Unicode标准中的非BMP平面字符多用于古籍研究或者少数民族语言文字,由于这些字符的使用面特别窄,多数软件系统包括办公软件都不支持对这些字符的处理。本文以开源办公套件OpenOffice.org为基础,分析了它对非BMP平面支持的现状,然后着重探讨了实现对非BMP平面字符的全面支持所需要解决的一系列问题,并分别给出了合理的改进方案,最后以CJK和藏文为例展示了改进后的效果。

一种基于谓词规则的复杂文字处理模型

复杂文字在显示输出的过程中,表现出极为复杂的语言特征.为此提出了一种基于谓词规则的复杂文字处理模型,模型以谓词规则的方法给出了复杂文字字形布局特征的形式化描述,按照复杂文字处理的过程,设计了实现该模型的软件体系结构,将复杂文字的语言特征从程序控制逻辑中隔离出来,提高了系统的灵活性,便于增加新的复杂文字的支持.在研制蒙古文、藏文、维吾尔文办公套件的应用中表明,该模型是实用有效的.

国际化标准框架下蒙文操作系统的设计

蒙文操作系统实现较为复杂的原因在于两个方面：①传统蒙文采用自顶向下竖写、每列从左向右排列的书写方式；②蒙文字符在不同文本上下文中采用变化相当复杂的显现字形．基于操作系统国际化体系结构，从蒙文字符集、蒙文字符的变形显现、蒙文文本的垂直显示、蒙文独特的图形用户界面等多个方面阐述了传统蒙文操作系统实现中面临的难点和技术方案；简要介绍了基于Qt／KDE桌面系统的实现；最后提出了蒙文操作系统实现仍需要解决的问题。

传统蒙古文变形显示机制研究与实现

多年来蒙古文处理系统重复开发、互不兼容的根本原因就是没有统一的标准:编码标准不统一、字库标准不统一、输入法不统一。随着国际化、多语言化的发展,开发基于ISO/IEC10646和UNICODE国际编码标准、OpenType智能字体技术的不同语言文字处理系统已经成为趋势。本文阐述了一个蒙古文显示系统,它完全支持Unicode标准并使用了OpenType技术自动进行字形选型,其实现是基于QT库的,但核心实现很容易移植到Pango,ICU等其他复杂文本布局(CTL)处理项目中。

Linux内核多语言文件子系统的设计与实现

操作系统的多语言支持是网络环境下计算机软件发展的必然结果。由于POSIX标准的国际化体系结构对多语言和分布式应用需求的支持有其局限性，导致遵循POSIX标准的Linux文件予系统在支持多语言文本时可能造成数据丢失。本文从多语言角度考察了Linux文件予系统，重新构造了一个能够支持Urdcode编码的逻辑文件系统EXT2U，改进了文件予系统，同时提供了基于Urdcode编码的系统调用接口。通过新文件系统与系统调用接口，为操作系统多语言处理提供了更好的基础。

生物油热解与燃烧特性的实验研究

生物质快速热解制油技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将木屑等生物质转化为易储存、易运输、能量密度高的生物油，是目前受到较多关注的一种转换技术。生物油既可以在锅炉中直接燃烧使用，也可用于热解气化制备合成气，再进一步合成为高品质的液体燃料。 为更好地处理生物油燃烧与热解过程中出现的问题，并为燃烧与热解反应装置的设计及优化提供必要数据，本文首先对由木屑在自热式生物质热解液化装置中热解得到的生物油进行了各种理化特性的分析，之后利用热重、热重-红外联用、管式炉等对生物油的热解与燃烧特性进行了实验研究。 生物油在氮气与氧气气氛下、不同升温速率的热重分析试验表明：生物油的热解分为两个阶段，第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程，第二阶段为各种重组分的裂解过程。而生物油的燃烧则分为三个阶段，即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程。升温速率的升高使得氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大，且在较高升温速率(20℃/min)下，较少含炭残余物形成。随升温速率升高，生物油着火温度提高，最终失重率无显著变化。采用热重-红外联用技术，对生物油热解过程中所释放气体进行了实时监测，在线分析结果表明，反应初始阶段主要析出物为自由水、低沸点的酸类、醇类、醛类、酮类等，随后主要释放物为水、CO2等，主要来自重组分的裂解。最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合。动力学分析结果表明：氮气气氛中生物油的热解过程可用两个一级反应来描述，对应其热解过程中的两个不同阶段，而生物油的燃烧过程可用三个一级反应来表示。 生物油的管式炉热解实验表明：随热解温度的升高，生物油产气率不断提高，在1100℃时达到最大值398ml/g。生物油热解气体产物中主要包含H2、CO、CO2及烃类如CH4、C2H4、C2H6等,产气热值在16.9～19.1MJ/Nm3间。在900℃下，生物油各种产物气体、残炭、焦油的比例约为30:6:64,残炭含量低于同温度下木粉热解结果，而焦油含量较高。

回转窑热解处理废锌锰电池试验研究

我国电池生产量已经达到209亿节（2003年），多年来一直占据世界第一大电池生产国的地位，其中锌锰电池占大多数。废锌锰电池丢弃后，其中的重金属物质会逐渐渗透到地下，污染土壤和水体。重金属在生物体内富集，会使生物体致畸或致变。但同时，废锌锰电池中也含有大量有用的资源如锌、二氧化锰等。应对其进行回收利用，变废为宝。本文介绍了废锌锰电池回收处理的主要技术及研究进展，不同的处理技术回收废锌锰电池时的目标产物各不相同，但一般可分为以下几种：以单质形式回收锌、锰和汞；以合金的形式回收锌和锰；回收锌和二氧化锰；回收各金属元素制备复合微量元素肥料；回收锌、锰元素制备锰锌铁氧体；回收锌、锰元素制备硫酸锌和碳酸锰等。本文对一些废锌锰电池回收处理技术的优缺点从无害化程度、资源化程度、产品等级、工艺要求以及二次污染五个方面进行了分析和比较。在对国内外废锌锰电池回收处理技术进行分析比较的基础上提出了一种成本较低、可操作性较强的处理技术：先以干法除去废锌锰电池中的汞，然后以湿法除去其它的有害重金属并进一步加工制备有机螯合微量元素肥料。 本文以回转窑中物料停留时间的经验公式和传热学的知识设计和计算了回转窑的长度和内径尺寸、电热丝的功率以及外围的保温材料厚度等参数。用保温材料和润滑油相结合的方式对回转窑的连接部分实行密封。通过调整回转窑的转速和回转窑支架两端高度差的方式控制物料在回转窑中的停留时间，从而调节热解时间的长短。利用自动控制设备调节电热丝的功率从而调节试验中的热解温度。利用该回转窑在不同条件下对热解处理废锌锰电池进行了试验研究，热解过程中产生的尾气和颗粒物用一系列吸收液进行吸收和固定。 在热解试验中改变影响热解过程的三种因素：热解温度、热解时间和载气流速并按三因素四水平的正交方法安排试验。改变废锌锰电池热解过程中的热解温度、热解时间和载气流速三种因素进行正交试验并利用正交统计学的方法分析了这三种因素对热解除汞率的影响。利用ICP检测仪测定了各吸收液中汞的含量，并分析热解气体产物经过系列吸收液时汞被吸收的情况以及汞的形态分布。利用气相色谱仪对尾气成分进行了测定，并对热解过程中产气的过程和规律进行了分析。用X射线衍射测试的方法研究了热解前后锌锰电池的物质形态变化情况。对除汞率的正交统计分析表明，合适的热解条件为：热解温度690℃，热解时间100min，载气流速0.06m3/h，在这种试验条件下热解处理废锌锰电池的除汞率达到100%。同时还得到：热解时间对除汞效果影响最大，热解温度次之，载气流速的影响较小。ICP测试的结果表明：热解尾气在经过试验中设置的吸收瓶后，其中的汞被完全吸收，尾气中95%以上的汞以单质的形式存在。气相色谱分析的结果表明，热解开始后，废锌锰电池中的有机质迅速分解，其产物为C2H4、CH4和H2等。一段时间后，有机质的分解量大幅度减少，同时废电池中的石墨碳和高价金属氧化物发生氧化还原反应，生成CO气体。对废锌锰电池原料以及热解残渣的X射线衍射分析表明，当热解温度为350℃时，X射线衍射图谱上2θ值为35°附近的区域有新峰出现，但不明显，说明有结晶体形成但量不大。500℃时上述峰明显增强，这是由于ZnO和FeO形成了结晶体，同时在2θ值为41°附近有新峰出现，这是高价锰氧化物与石墨碳发生氧化还原反应生成了MnO并形成了结晶体。650℃时，2θ值在41°附近的峰显著增强，且热解过程中形成的峰稳定下来，基本上不再有新的结晶体生成。热解后，高价锰氧化物的相对含量从32.2%下降到4.6%，而MnO的相对含量则从6.4%上升到38.6%。热解后的残渣中晶体物质含量大，金属元素大多以低价态存在，适合于制备有机螯合微量元素肥料。

广东典型藻类特点及其能源利用可能性研究

大型海藻的生产力高，生产成本低，是一种理想的能源作物。广东省是我国海洋大省之一，约35万平方公里的海域，海藻物种丰富，为海藻养殖提供了有利的条件。我省是能源消耗大省，大部分依靠外省调入和进口，发展海藻能源技术是缓解能源问题的重要途径之一。目前，海藻作为生物质的利用技术还不成熟。在本论文中，选用我省常见的江蓠、马尾藻和麒麟菜三种的大型的海藻进行热解和发酵实验。 首先，对海藻在不同温度下（400℃～900℃）热解得到的各产物（气体、焦油和残渣）产率和热值以及气体组分进行了分析，研究了各热解产物产率、热值和气体组分随温度的变化规律，分析热解过程中的K、Ca、Na、Mg等元素的析出和迁移规律。用去离子水和稀盐酸对海藻进行洗滤预处理，研究其热解特性，进行热重分析，建立海藻热解的反应动力学模型，并计算海藻的动力学参数。分析结果表明：热解气体中的主要成分为H2、CO、CH4、C2H4、C2H6等，热解气低位热值介于5～15 MJ/m3之间。海藻本身具有灰分含量较高和热值较低的特点，水洗可以有效地脱除部分的碱金属，并可以减少灰分含量，改善海藻的热解特性。 其次，以江蓠和马尾藻为底物进行发酵。结果表明：海藻中含有大量金属阳离子，直接发酵容易溶解到料液中，抑制微生物生长，影响发酵效果。用淡水浸泡以后的海藻能容易进行发酵。江蓠的产气率要高于马尾藻。在发酵温度为35℃，简单破碎，料液浓度为5%的条件下，江蓠TS（总固体）产气率是390.6L/kg 。在55℃，颗粒大小0.6～0.9mm，料液浓度为5%的条件下，马尾藻TS产气率是173.1L/kg。 通过对比海藻热解和发酵过程及结果的比较可以发现，海藻热解产气率低，碱金属容易析出；海藻发酵可以直接利用湿原料，产气率高，但发酵时间较长，需要合适的菌种。在目前没有特殊专有技术的情况下，采用发酵比采用热解实现海藻的能源化利用可能性更大。 最后，对本论文的研究探讨进行总结，并对今后进一步完善该工作提出了建议。

热学微流控系统中瞬态相变传热研究

微尺度相变传热广泛存在于微反应器、微型燃料电池、微蒸发器、微冷凝器、微热管、微汽泡执行器等微流控器件中，研究微流控系统中的相变问题对于微流控器件的设计和运行具有重要的科学意义。本文针对三类典型的微尺度相变问题，即微尺度流动沸腾、微尺度流动凝结以及微加热器上的汽泡动力学进行了深入细致的研究，实验研究中所采用的实验件均为标准MEMS微加工工艺制作，克服了常规机械加工所造成的表面粗糙度的影响。 考虑到微流控系统中大量应用交叉型、弯曲型等复杂结构的微通道，在微尺度流动沸腾研究中，设计了一种具有交错微通道结构的微流控芯片，并以丙酮为工质，对该芯片内的流动沸腾进行了研究。发现了周期为毫秒量级微时间尺度的流型结构，整个周期包括单相液体充液、两相分层流以及部分蒸干的液膜流三个阶段；在单个微通道区域，由于蒸发动量力的作用，液膜沿流动方向呈非均匀分布，蒸干首先发生在上游；由于液相弗劳德数较小，导致微通道中依然存在分层流流型。由于毕渥数较小，芯片背面温度几乎与芯片内壁面温度保持同步变化。虽然红外热像仪的响应频率较低，但仍然可以鉴别出由于流型周期性转换导致的壁面温度脉动。 在微尺度流动凝结换热研究中，为便于获取凝结过程的动态流动特性，设计了一种低高宽比的单微通道，并以水为工质，对该微通道中的流动凝结换热进行了研究。实验中采取了空气自然对流冷却和 水强制对流冷却两种冷却强度。研究发现，该微通道中的凝结换热呈周期性，其周期在毫秒量级。在通道上游入口处，存在一个呈准静止状态的长汽弹，汽弹前端周期性脱离汽泡。增加冷却强度会使汽泡的脱离频率增大，脱离直径减小；长汽弹前端周期性脱离汽泡是由于汽液界面具有较大的韦伯数。汽泡在该微通道内的运动过程中直径基本不变是由于汽泡在通道内的滞留时间远小于汽泡完全冷凝所需的总时间。 为澄清并联通道的多通道效应对微尺度凝结换热的影响，作者设计了由三个矩形通道组成的并联微通道冷凝器。研究发现，通道中的流型结构与单通道凝结过程类似，均为上游呈准静止状态的长汽弹和下游周期性的汽泡脱离。在中间通道和侧通道中，总共发现了三种不同的汽泡脱离模式，即单汽丝断裂模式、双汽丝同步断裂模式以及双汽丝非同步断裂模式。多通道效应主要表现在由于硅基固体导热的影响，三个通道中具有不同的温度分布，中间通道的温度关于其中心线成对称分布，而两侧通道中的高温区域均靠向中间通道。虽然硅具有良好的导热性，整个硅基上的温差很小，但在微尺度下，小温差依然可以导致较大的温度梯度，造成中间通道的双汽丝关于其中心线成对称分布，并且总是发生同步断裂；侧通道中的双汽丝偏向中间通道，并且在靠近中间通道的一侧汽丝总是首先发生断裂。由于温度梯度引起的Maragnoni对流效应，侧通道中的汽泡脱离后便靠向高温侧。 在微汽泡动力学研究中，设计了一种尺寸为 的Pt薄膜微加热器，研究了脉冲控制参数对微加热器上汽泡动力学特性的影响。研究发现在该微加热器上发生汽泡核化时，核化温度均达到液体的过热极限，因此为均质核化过程。在不同的脉冲控制参数下，存在三类不同的汽泡动力学特性，即（1）汽泡爆炸性生长和冷凝以及汽泡二次生长；（2）汽泡爆炸性生长继而分裂、吸引并聚合；（3）汽泡振荡生长而后持续生长并最终达到稳定状态。在第（1）类中，汽泡二次生长是由于脉冲加热过程中在玻璃基片上储存了热量；在第（2）类中，汽泡冷凝过程中的Marangoni效应导致分裂后的汽泡互相吸引并最终聚合。在第（3）类中，汽泡尺寸最终达到稳定是由于汽泡内蒸汽的发生量与汽液界面上蒸汽的凝结量相等。 本文的研究将为微反应器、微型燃料电池、微换热器、微汽泡执行器等相变微流控系统的设计和运行提供科学指导。

海底沉积层中水合物成藏过程模拟

水合物成藏是一种动态演变过程，从生成和分解速度相对大小角度提出了天然气水合物的动态成藏理论；分析指出天然气水合物储层状态主要存在三种类型：成长型（包括渗透型与扩散型）、成熟型和消退型，必须结合经济型指标对这三种类型水合物藏进行开采可行性研究。 通过在自制的透明鼓泡反应釜内模拟气体迁移与水合物形成实验，解释了气体迁移对体系内传热与传质、溶解性质、过压等的影响因，进一步指出需要研究新的水合物相图。 从传热角度建立了水合物生长模型，计算并比较了南海北部陆坡琼东南盆地里甲烷水合物在渗漏系统和扩散系统下的生长速度，指出前者比后者快约20-40倍。 建立了水-气（游离气）-水合物-盐反应的多相流模型，演绎了在四个不同时刻随着水合物的形成，溶解度、渗透率、毛细压力、饱和度及盐度等的联动演变关系，并分析和比较了在沉积层水合物稳定区域内不同游离气饱和度和甲烷渗漏通量情况下水合物的形成过程和三种成藏类别。 反演了神狐海域水合物的形成，指出该区很可能是属于发育阶段的成长型渗漏系统水合物储藏，按照甲烷渗漏通量为0.5kg/m2·a计算，该地区已演化了约4800a，还需要约2700ka孔隙中水合物可到最大体积饱和度，达约75%，并在此后游离气将溢出沉积层进入海水中；计算得最终的甲烷水合物储量约为1.47×109m3，即该区最终将储存着约2200亿立方米甲烷气，是现在预测的约13倍！

智能玻璃建筑节能特性分析

智能玻璃能够根据人的意愿或者外界环境的变化动态的调节太阳光的输入，是新一代的建筑节能玻璃，目前引起广泛的关注。本文选取了两种典型的智能玻璃——电致变色玻璃和VO2热色玻璃，采用动态能耗分析软件EnergyPlus分别对其建筑节能特性进行了分析，具体研究内容如下： （1）讨论了电致变色玻璃不同控制方式对其节能效果的影响。结果表明，电致变色玻璃选用合适的控制方式可以显著降低建筑的能耗，但如果控制方式选用不当，采用电致变色玻璃后建筑的能耗反而会高于采用普通白玻的能耗。此外，无论在何种控制方式下，采用电致变色/LOW-E的节能效果都要优于电致变色/白玻中空玻璃。 （2）对VO2光学薄膜的膜系结构进行了优化，研究了外观颜色与膜层厚度的关系，设计出的TiO2(135nm)/VO2(50nm)/ITO(45nm)/glass三层膜结构相对于VO2(50nm)/glass的单层膜结构，太阳能调节量提高了从3.7%提高到9.8%，半导体状态时的可见光透过率从33.6%提高到55.5%，金属状态时的可见光透过率从34.0%提高到50.0%，同时半导体与金属状态时的膜面发射率都有很大程度的降低。 （3）研究了VO2热色玻璃的热学性能和建筑节能特性，重点分析了膜层结构、膜面位置、建筑的地理位置等因素对VO2热色玻璃建筑节能效果的影响。结果表明，对于单层VO2热色玻璃，其功能膜面朝向室内比朝向室外可以获得更好的节能效果，而对于由VO2热色玻璃与白玻组成的双层玻璃，其功能膜面位于室内玻璃的外侧时VO2很难起到相应的调节作用。另外，与其他类型的玻璃相比，虽然一定膜层结构下VO2热色玻璃在不同地区的建筑能耗低于白玻，但是在全年以采暖为主的严寒地区和全年以空调为主的夏热冬暖地区，VO2热色玻璃的节能效果分别不及高透型和遮阳型LOW-E玻璃。

城市生活有机垃圾厌氧降解的过程机理与工程应用研究

首先进行城市生活有机垃圾典型组分的厌氧发酵产甲烷和产氢特性研究，在此基础上，设计厌氧发酵联产氢气和甲烷的组合工艺提高能源回收效率，并采用厨余垃圾和废纸联合厌氧消化的方式避免厨余垃圾单独厌氧消化的挥发性脂肪酸抑制。其次，结合国内近年出现的城市生活垃圾分选技术，分别以机械干分选有机垃圾和水分选有机垃圾为原料进行厌氧发酵产甲烷实验，并根据实验结果设计日处理500吨城市生活垃圾厌氧沼气工程及进行经济性评价。主要结论如下：（1）糖和淀粉类的生化产甲烷能力为260 mL/gVS，纤维素，粗纤维、蛋白类和脂类分别为244、145、258 、757 mL/gVS；蛋白质类原料在厌氧消化过程中容易形成“抑制型稳态”；脂类原料容易导致长链脂肪酸抑制。（2）碳水化合物（糖、淀粉和纤维素）是最佳的厌氧发酵制氢原料，蛋白类、脂类和木质纤维类均不适宜作为厌氧发酵制氢原料。采用厌氧发酵联产氢气和甲烷的组合工艺可以显著提高能源回收率。（3）厨余垃圾单独厌氧发酵容易受到VFAs的强烈抑制，采用厨余垃圾与废纸联合厌氧发酵，能够避免VFAs抑制。（4）水分选有机垃圾的生物可降解性优于机械干分选有机垃圾，在原料TS浓度为11%~16%时的甲烷产率为273~314 L/kgVS。（5）国家财政补贴，税收优惠和CDM额外收益决定了城市生活垃圾的厌氧消化与热电肥联产工程的经济可行性。