中国北方发动机研究所

中国北方发动机研究所（精选2篇）

中国北方发动机研究所 篇1

中国北方发动机研究所建于1958年, 注册地为山西省大同市, 资产总额11.2亿元, 现有职工1000余人, 其中专业技术人员600多人。是柴油机高增压技术国防科技重点实验室依托单位, 中国内燃机工业协会、中国内燃机学会副理事长单位, 中国内燃机学会测试技术分会挂靠单位, 中国兵工学会发动机专业委员会挂靠单位。拥有国内一流的研发和试验研究条件, 发动机动态、低温、倾斜、高温湿热、高原模拟等特种试验室、激光热负荷试验室等在国内独具特色。11个试验室和计量理化试验室获得了国家认可委员会和国防认可委员会CNAS资格认证。自主研发的150系列柴油机已列装20余个装备, 目前正在进行新一代高功率密度柴油机的研制工作。2009年, 为吸引高层次人才, 经集团公司批准, 国防科技工业局支持, 在天津市北辰区开展新一代兵器动力中心建设, 实现了战略调整。

研究所先后自主研发成功了三代动力、两栖动力等多个国家重点型号任务, 形成了150系列柴油机的研发体系。

研究所承担的国家“863”计划课题—中重型高功率密度高效清洁柴油机关键技术, 隶属现代交通技术领域汽车动力总成关键技术项目。该项目主要针对民用高效清洁柴油机开展关键技术研究, 产品成果达到欧Ⅳ排放, 具有高集成性、高可靠性、高效节油的特点, 具有市场领先地位。该项目以国家“千人计划”专家及其核心团队为基础组建研发力量, 旨在建立研、产、销为一体的装备制造, 针对民用市场, 结合成果转化需求, 形成产业化建设能力。

研究所是柴油机高增压技术国防科技重点实验室依托单位, 实验室是国内唯一从事增压技术研究的国家级实验室, 主要任务是根据动力发展需求, 开展创新性应用基础研究和关键技术攻关, 建立具有国际先进、国内领先水平、开放式的增压技术研究平台和学术交流平台。“十二五”期间, 实验室承担50多项国家科研任务, 获得多项国家级、省部级奖项。现已形成十多款涡轮增压器产品, 并应用于多种柴油机。

涡轮增压器是研究所主要民品之一。涡轮增压器叶轮直径从30~300mm, 采用独有的混流涡轮专利技术, 单机匹配功率可覆盖30~1500k W内燃机。产品主要应用于陆装、海装、船舶、车辆及工程机械动力领域。

该产品目前主要客户包括潍柴重机股份有限公司、潍柴动力股份有限公司、中船重工河南柴油机股份有限公司等20多家柴油机厂。

公司先后通过了车用ISO/TS16949:2009质量体系认证、中国船级社CCS型式认证、渔用ZY型式认证、及日本N K、德国G L、法国B V等国家的检验认可。同时拥有一支强大的售后服务队伍, 依托配套厂家并在全国设有多个办事处和服务网点, 本着“创新、诚信、品质、服务”的经营理念, 以优质的产品和服务满足客户需求, 竭诚与社会各界朋友广泛合作。

中国北方土壤凝结水研究综述 篇2

本文中提到的土壤凝结水包括热凝结水和吸湿凝结水两部分。土壤热凝结水指地面温度和表层地温达到露点时,在地面和表层土壤中,大气水汽和土壤孔隙水汽由气态水凝结而成的液态水[1];土壤吸湿凝结水指干燥土壤颗粒表面靠分子引力和静电引力作用,从大气或土壤空气中吸附的气态水[2]。在降雨量充沛的地区,水汽凝结量与降水量相比是微不足道的,但在干早、半干旱地区,凝结水对于植物生长起着很重要的作用,它可阻止植物夜间的呼吸作用和降低白天的蒸腾作用,因而减少了植物体内和土壤水分的消耗[3]。

在水资源紧缺的地区,凝结水是一种重要的水资源,是维系生态环境的重要水源之一。凝结水是沙漠生境中昆虫、小型动物,特别是节肢动物和软体动物的重要水源[4]。凝结水的频繁发生可以提高沙漠一年生种子的萌发[5]。根据H.B.诺巴诺夫和卡内斯基等人的研究,植物致死的土壤含水量是土壤最大吸湿量的0.6~0.9倍,而夜间水汽的凝结量会超过土壤的最大吸湿量,而凝结水一般主要生成于地表以下0~10cm,因此,土壤凝结水可以为浅埋根系植物提供最起码的水分,勉强维系这类植物的生存。凝结水在沙丘稳定性方面充当重要的角色[6,7]。凝结水对积累的大气降尘有巩固作用[7,8]。凝结水还会促进岩石的化学风化和物理风化[7,9],加剧半干旱区喀斯特地貌的形成和发展[7]。

1 中国北方土壤凝结水研究现状

国外从上世纪初就开始了对凝结水的试验和研究。在1912~1913年前苏联学者就获得沙地水分状况和凝结水的资料,有的苏联学者认为土壤凝结水是沙漠区浅层淡水的主要来源。在20世纪40年代,原苏联学者进行了沙地凝结水的实验与研究,列别捷夫曾强调水汽的凝结作用,提出了“凝结学说”[10]。1950年后,法国也开始从不同角度进行研究,探索了露的形成。1970年后,随着遥感技术和同位素技术的应用,凝结水研究从深度和广度上都得到了长足发展,在沙地水分数值模拟定量研究、沙地水分形成特征、运移规律、与生态环境的关系以及干旱区积雪条件下的水汽凝结特征等方面都取得了较大进展。

我国对凝结水研究起步较晚,1961年王积强首次在山东德州进行凝结水试验,初步测得凝结水量。此后,我国学者先后在山东禹城、内蒙古科尔沁沙地奈曼地区、宁夏沙坡头沙漠试验站水分平衡场、甘肃民勤治沙试验站、甘肃张掖平原堡、甘肃高台、腾格里沙漠西南缘、新疆昌吉地下水均衡场、吐鲁番盆地、塔克拉玛干沙漠群克地区、内蒙古毛乌素沙漠边缘、新疆罗布泊等地区开展了土壤凝结水实验和研究。

国内外学者开展的土壤凝结水的研究,多集中在形成机理及影响因素的研究,取得了一系列的成果。总结前人的研究成果,中国北方关于土壤凝结水的研究方法和取得认识主要有以下几个方面。

1.1 研究方法

由于土壤凝结水的量比较小,观测较为困难。研究者采用不同实验方法来观测凝结水量,主要有三种方法。

1.1.1 微型测渗计法

微型测渗计一般为自制,使用的材料也各不相同[11]。每隔一定时间用电子天平对微型测渗计快速称重,根据微型测渗计的重量变化确定土壤凝结水水量。这是目前大家使用最多,也是公认的方法,而且绝大部分的凝结水实验均采用此种方法。托马斯基、列别捷夫、阿布拉莫夫、冯起、郭占荣、王哲等先后采用微型测渗计方法,兰州沙漠研究所沙坡头沙漠试验站证明此法的可靠性[12]。Nurit Ninari (2002)通过对不同测量方法的比较后,认为微型测渗计法是测定土壤凝结水最精确的方法[11]。

1.1.2 原位测试法

采用智能化土壤水分快速测试仪观测土壤凝结水。这种方法的优点是不扰动原状土,但是智能化土壤水分快速测试仪的测量精度有限,通过用TDR测量土壤含水量的变化来研究土壤凝结水[13,14]。

1.1.3 地中渗透仪观测法

地中渗透仪是观测地下水补给与蒸发的重要仪器,目前已经不再使这种方法来观测土壤凝结水。

1.2 取得的认识

1.2.1 影响因素分析

影响土壤凝结水形成的主要因素有气象条件、土壤物理化学性质、下垫面条件和地下水埋藏状况。

(1)气象条件

影响土壤凝结水形成的气象条件主要包括近地气温、地温、风速、近地面空气湿度和天气明朗状况等。

近地气温和地温是影响土壤凝结水形成的最主要的两个因素。因为随着近地气温和地温的不断变化,大气中和土壤中的水汽的运移方向随之而变化,即影响着凝结和蒸发的发生。当近地气温高于地温时,大气中的水汽由大气向土壤中运移,反之则相反。同样,在土壤内部也是如此,土壤中的水汽同样由温度高的地方向温度低的方向运移。

近地面空气湿度也是影响土壤凝结水形成及其量大小的重要因素。近地面空气湿度越大,越有利于土壤凝结水的形成。当近地面空气相对湿度达到饱和时,土壤吸湿凝结水达到最大值。冯起等在山东禹城的实验证明,在一定的土壤性质条件下,吸湿性凝结随空气的相对湿度的增加而增加,当湿度增大到50%~60%时,土体吸湿性明显增加,当湿度达到70%~80%时,土体增加水分变缓,湿度达到80%~90%时,土体湿度又突然增大。凝结水与相对湿度成幂函数关系,湿度变化对凝结过程有一定的影响[12]。郭占荣等在新疆昌吉的实验中也表明了土壤凝结水量随着近地面空气湿度增大而增大的规律[15]。

风速对土壤凝结水的影响是由于风速影响到了空气的流动,从而影响着空气中水汽的运移,进而影响凝结水的发生。风还影响到地面的热量交换,从而影响到地面温度的变化速度。风加快了水汽的运移和热量的交换,适当的风速可以补充近地表的水汽,增大凝结水形成的概率[16]。在风速较大的晴天晚上,如果是干冷空气侵扰,那么露点就会下降,有利于蒸发,不利于凝结;相反,如果是暖湿空气侵入,那么露点就会升高,有利于凝结[1]。

(2)土壤的物理化学性质

影响土壤凝结水产生的物理化学性质主要包括土壤类型、土壤含水量、土壤粒径组成和土壤含盐量。

不同的土壤类型产生土壤凝结水量不同。由于土壤的类型不同,土壤吸收和释放热量的速度不同,导致不同的土壤在相同的天气状况下,地面及地面下的土壤温度的变化规律不同,从而影响到土壤中水汽的运移和大气中水汽的运移方向,因而产生的土壤凝结水量也不同。

土壤含水量的不同也会影响到土壤凝结水的产生量。土壤含水量越低,越有利于土壤凝结水的产生。土壤含水量越低,其导热率越低,下部热量向上传递速度越慢,土壤表面的温度降低越快,越容易达到露点。反之,土壤表面含水量越高越不容易达到露点。

土壤粒径不同,其凝结水形成量也不同。一般情况下,土壤粒径小者,凝结量大。新疆昌吉凝结水观测中,在非冻结期粉质轻粘土、细砂、砂砾石的日均凝结量分别为0.145、0.064和0.055mm[17]。冯起等研究认为,在其它条件相同时,沙土的颗粒组成不同,不仅会引起凝结水量的差异,而且引起凝结水以气态形式在沙地中运动和发生规律不同[12]。各种土壤能够吸收的吸湿水量在条件相同时,其数量要视决定土壤比表面的机械组成如何而定,机械组成愈粘重,其比表面也愈大,故吸湿性也愈强[18]。

含盐量较高的土壤不利于土壤凝结水的产生。土壤中含盐量较多时,土面水分蒸发后,留下一层盐膜。据阿克苏水平衡站试验表明,地表盐膜可以抵制水分蒸发,也可以阻挡空气中水分进入土壤,并有增加地温和加大地温变幅的作用。土壤温度升高后,更加不利于水汽进入土壤凝结[19]。

(3)下垫面条件

影响土壤凝结水形成的下垫面性质主要包括地形、海拔、是否植被覆盖、植被覆盖率等。

不同的下垫面性质影响土壤凝结水的发生,是通过地形的不同,海拔的不同,有无植被的覆盖及植被覆盖率的不同而间接的影响到近地空气、地温的变化规律,影响到温度梯度的变化规律,进而影响到水汽的运移规律,从而影响到土壤凝结水的形成。蒋瑾等研究认为,裸露的流沙与人工固沙区的凝结水量有显著差异,无植被区沙面凝结出现较早,而植被区沙面凝结现象持续时间较长;在沙层内部无植被区与植被区凝结时间相似,但无植被区凝结时间较短[3]。

(4)地下水埋深

地下水埋深对土壤凝结水形成的影响是通过影响土壤含水量的变化而实现的。如果地下水的埋深大于最大毛细管上升高度,埋深越大,土壤中的水汽含量越低,不利于土壤凝结水的形成,反之,埋深越小,越有利于土壤凝结水的形成;如果地下水的埋深小于最大毛细上升高度,土壤中的含水量一般较高,不利于土壤凝结水的形成。新疆昌吉凝结水实验中,当地下水埋深分别为2、4、6m时,日均凝结量分别为0.145、0.124和0.112mm[15]。

1.2.2 土壤凝结水的水汽来源

土壤凝结水的水汽来源于空气中水汽和地面以下某一深度以上的土壤孔隙中的水汽。当近地气温高于地表温度时,空气中的水汽在温度梯度作用下向地表运移,并在达到露点时产生凝结。此外,空气中的水汽还会被低含水量(小于沙土的凋萎系数)沙土吸附于土体上,这也是我们观测到的土壤凝结水的一部分。到了晚上,随着地面热量的辐射,地表温度逐渐降低,同时引起其下面地温的下降,但是地表温度的降速高于其下面的降速,在地表以下某深度上形成发散型热量零能量面,并且随着时间的改变零能量面的深度也在改变。热量零能量面以上土壤孔隙中的水汽在温度梯度作用下向上运移[1,10,12],并在一定深度凝结。

1.2.3 土壤凝结水形成规律

大部分的研究者认为土壤凝结水主要发生在地面以下0~5cm范围,5~30cm内也有土壤凝结水的产生,但其量较小[10,12,17,20,21]。但也有不同的学者提出了不同的观点。库利克研究认为大汽水凝结主要发生在表层1.5~2.0cm之内[22],最大涉及到10cm[10](沙漠地区)。罗玉昌等研究结果认为获得最大土壤凝结水量的深度为6cm,10cm以下仍有凝结水的产生,只是其量渐少,20cm以下基本没有凝结水的产生[23]。王兴鹏等在毛乌素沙漠西南缘的宁夏盐池县进行的土壤凝结水研究中,认为凝结水主要发生在0~15cm土层内,表层凝结水量较少,基本上作为无效水分而蒸发,15cm处的凝结水量相对较大[24]。

不同地区、不同季节、不同类型的土壤,其日平均土壤凝结水量不同,但日平均最大凝结量一般小于0.5mm。在奈曼地区的研究中,每天都有凝结水出现,但凝结水量各不相同,6月份最多,9月份次之,7月份最少[3]。

1.2.4 土壤凝结水对地下水资源的影响

土壤凝结水作为土壤水的一部分,对地下水资源是否具有补给作用,不同的学者得出了不同的结论。大部分学者的研究结果认为,土壤凝结水对地下水的补给是无效的,但是也有部分学者认为土壤凝结水是地下水的重要补给来源之一。有的苏联学者认为土壤凝结水是沙漠区浅层淡水的主要来源[25],我国学者张建山等认为,在陕北沙漠地区,凝结水补给地下水源居第二位,约占降水补给量的10%左右,是地下水补给的一项重要来源[26]。梁永平等对内蒙桌子山地区凝结水对岩溶地下水的补给进行了探讨,通过桌子山地区岩溶地下水氢氧同位素分析,认为岩溶地下水存在一定量的凝结水补给[27]。蒋瑾等在奈曼地区的研究中认为,在人工固沙区,年生长期间的凝结水量是相当可观的,凝结水量达44.99mm,为年平均降水量的12.29%,为同期降水量的15.76%,而奈曼地区的年降水量仅为366mm,凝结水是水资源的一个重要组成部分[3]。周金龙等在新疆昌吉水均衡实验场进行的土壤凝结水实验中推算出了年凝结水量占当年降水量的29.9%~124.0%[28]。

2 存在的问题

开展土壤凝结水的实验研究中,在土壤凝结水的形成机理、影响因素、凝结量、凝结时间、变化规律及实验方法等方面取得了许多成果,但是仍存在一些问题。

我们所说的“土壤凝结水”不仅仅是土壤凝结水,还包括一部分的土壤吸湿水。目前进行的大部分土壤凝结水实验研究中,测得的土壤凝结水除了由气态水凝结而成的液态水之外,还包括一部分土壤吸湿水。当大气或土壤空气相对湿度接近饱和时,吸湿水达到最大值。

目前观测到的土壤凝结水是水汽凝结和蒸发的代数和,因此观测值比实际的凝结水量小。因为土壤水分的凝结和土壤水分的蒸发是两个相逆的物理过程,这两个过程同时发生。当空气中的水汽压低于液(或固)态水面饱和水汽压时,以蒸发为主,此时长波辐射和乱流热扩散,液面降温,饱和水汽压下降;当空气中的水汽压等于或大于液(固)态水面饱和水汽压时,以凝结为主,则放出凝结潜热,液面升温,饱和水汽压上升[19]。由于受到当前实验设施和实验方法的限制,尚不能区分开土壤中的凝结水量和蒸发量。

目前实验观测到的土壤凝结水来源于空气和土壤孔隙中水汽的凝结,但是尚不能区别不同来源的水汽凝结量的大小,所测结果也是两者的和。因为来源于空气中的水汽凝结和土壤孔隙中的水汽的凝结在某些时段内是同时进行的,不能把二者区别开来。

实验装置为各实验者自行设计制作,所用材料各不相同,设计形状各异,导致实验结果缺乏可比性,实验结论存在争议。凝结水的测量目前没有国际公认的方法,也没有专业的测量仪器[29]。

3 研究方向

3.1 开展土壤凝结水的实验装置和观测方法的研究

目前,土壤凝结水实验采用自制的微型测渗计和智能化土壤水分快速测试仪,大部分的实验中均采用前者,后者的精确度能否满足观测土壤凝结水的需要尚需验证。应该加强微型测渗计的设计和观测方法的研究,使之规范化、标准化,使实验结果具有可比性。

3.2 从能量平衡的角度开展土壤凝结水的研究

从前述的土壤凝结水影响因素的分析中,我们知道,温度梯度是水汽运移的驱动力,而大气、土壤、水汽及植被的温度变化都是能量传输和交换的结果,因此,从能量平衡的角度来研究土壤凝结水的形成机理也是可行的。

3.3 进行控制条件的实验研究

目前进行的土壤凝结水的实验研究都是在室外实验场中进行,所观测的结果是各个影响因素综合作用的结果,不能区分出各个影响因素的影响作用究竟有多大。进行控制条件的实验研究,可以实现对不同影响因素的影响作用的单独研究。

3.4 多学科联合,加强土壤凝结水的应用研究

目前,关于土壤凝结水意义的研究主要集中在生态意义的研究上,而其应用研究方面,鲜有报道。在生态意义的研究方面,应该植物学、热力学、气象学、地质学等多学科联合,与生产实际相结合,搞清楚土壤凝结水的生态作用并加以利用。除了土壤凝结水的生态意义的研究之外,还应该加强其它方面的应用研究,如为极端缺水地区(干旱区或水质差地区)提供饮用水、保护因为凝结水的存在对一些古建筑、艺术品的破坏等。

3.5 进行模型模拟研究