扩散控制（共12篇）
扩散控制 篇1
易燃、易爆、有毒物质的泄漏会产生严重的后果[1],因此气体扩散研究逐渐受到广泛重视。气体扩散模型的研究发展于20 世纪,主要研究某种气体在大气中的扩散状态。在进行气体扩散模拟时,常采用单一的气体扩散模型预测环境各位置处的浓度信息,以对泄漏物排放进行控制[2,3]或对重污染区域做出预警[4]。但是,对于在未知环境下有害气体泄漏源参数估计的研究[5,6],使用单一气体扩散模型将存在局限性。因为不同大小的分子在空气中的扩散形式不同且气体在大气中的扩散具有很多影响因素[7],包括风速、温度、湿度及太阳辐射等,这些因素将影响泄漏源参数的估计精度,从而导致结果产生较大的误差,严重影响后续研究( 如有害气体泄漏源的搜寻) 甚至造成后续研究失败。所以有必要结合实时大气环境条件,选择出最匹配的气体扩散模型。由于从多方面对事物进行评价难免带有模糊性和主观性,采用模糊数学的方法进行综合评价将使结果尽量客观,从而取得更好的实际效果[8~10]。因此笔者引入控制领域的模糊控制原理,使模型选择系统具备自我推理能力,能够从模型库中推理出最优的气体扩散模型。
1 模糊控制理论①
模糊控制实质上是一种非线性控制,从属于智能控制的范畴,广泛应用于自动化领域。一个基本的模糊控制器包括3 部分: 模糊化、模糊推理和反模糊化[11]。图1 为一个多输入单输出( MISO) 的模糊控制器。
模糊化是将客观上的精确量转化为带有模糊性的模糊量,反映了环境测量数据u对该输入量论域U中模糊集合F的隶属度,由隶属度函数μF( u) 来表示。
模糊推理是在有限控制规则的基础上进行模糊推理和运算。常采用较为传统的Mamdani推理。多输入单输出的模糊规则形式为:
其中i为模糊规则条数,i = 1,2,…,N; Xi为输入量,模糊集合为; Y为输出量,模糊集合为。规则语句Ri的集合称为模糊集合。模糊集合常用表格表示,使编写规则时更加直观。
按Mamdani推理,每条模糊规则为直积空间X1× X2× … × Xn× Y上的一个模糊关系:
N条模糊规则全体构成的模糊关系为:
对于一组输入值,模糊推理的结论为:
其中为由矩阵转置后依列序构成的m × n行列矩阵;为由矩阵转置后依列序构成的m × n列行矩阵; “ｏ ”为合成算子。
反模糊过程是从模糊推理得到的模糊集合,使用模糊输出的隶属度函数找出一个最能代表这个模糊集合和模糊控制作用可能性分布的精确量。
2 气体扩散模型
大气环境复杂多变,这对气体扩散模型的研究带来很大的困难。经过长期的发展,出现很多气体扩散模型和模型修正参数,可近似估计扩散的结果。几类常见的气体扩散模型有静风扩散模型、高斯模型、BM模型、Sutton模型和FEM3 模型[7,12],这几类气体扩散模型的比较见表1。
其中,静风扩散模型适合无风环境下的气体扩散研究,较常见的模型有高斯扩展模型[1]、AFick无风扩散模型[13]、半球扩散模型[14]和室内无风扩散模型[15],笔者在模糊推理系统中对静风扩散模型将不进行细化; 高斯模型包含高斯模型烟羽模型和高斯烟团模型,开发较早,经过后期的发展技术逐渐成熟,在许多特定环境下提供了大量的可选参数[2],例如稳定度系数C和扩散范围修正参数,使模型可应用于不同气候下高架和平地的连续点源扩散。但是两者均未考虑重力的影响,因此只适用于轻气体或与空气密度相近的气体扩散; Sutton模型是用湍流扩散统计理论来处理湍流扩散问题的,而湍流环境较复杂,最突出的特点是风速和风向的突变以及局部温度大范围波动。表1 中的扩散模型多数采用关系表达式和经验性扩散参数描述,所以计算量较小且精度一般;而FEM3 计算公式复杂,对连续源和瞬时源稍加变动后都可以模拟,精度较好,但可能会因计算量大而影响数据的实时性。
3 气体扩散模型的模糊推理系统设计
笔者提出一种方法,引用控制工程领域的模糊推理原理,根据现有的专家知识和经验,从模型库中推理选择出合适的气体扩散模型。即使现有的传感器数据存在误差,模糊推理也能做出最佳的判断,从而减少人工判断的误差。Matlab提供一个功能强大的模糊控制工具箱( Fuzzy) 且具备较好的兼容性,可实现对系统的仿真实验,又提供接口可简便地与C ++ 、Java等编程语言形成对接,利于软件开发、机器人控制等研究。笔者将借助Matlab的模糊控制工具箱创建一个模糊控制器,利用一些常用传感器获取部分环境数据,通过这些数据,对几种常见的有害气体扩散模型进行模糊推理,最后得到较为合理的气体扩散模型,流程如图2 所示。
对于常见的气体扩散模型,最主要的区别是密度。密度不同,将直接影响扩散的方式,轻气上浮,中气均匀扩散,重气下沉[16]。为了更好地辨别大气中的气体成分( 尤其是有害气体) ,可采用近红外光谱分析技术[17]。该技术包含定性分析和定量分析,定性分析的目的是确定物质的组成与结构,可确定气体的成分,而定量分析则是为了确定物质中某些组分的含量或是物质的品质属性的值,可确定气体的浓度。对于已知的泄漏气体可采用超声技术测量气体的浓度[18]。
此外,风速也是选用气体扩散模型的重要影响因素。风速能加快风向一侧的有害气体扩散,而抑制背风一侧。在软风环境下,风速对于气体扩散影响较小,可等同于静风扩散; 反之,风速较大时,风速的影响将大于分子的自身运动,此时分子的自身运动将忽略不计。风向的变化率也可近似地衡量大气湍流运动程度。温度的高低直接影响气体分子的扩散速度,很大程度上决定大气的稳定程度,也是近似衡量大气湍流运动的因素之一。
模糊控制器中需要设置相应输入量和输出量的变量和隶属度函数。Dense表示所测有害气体的密度,Speed表示大气中的风速,Direction表示风向的变化率,Temperature表示大气中的温度,Model表示气体扩散模型。模糊控制器中设定Dense的论域以空气的密度( 1. 29kg / m3) 为基准,分为TL、L、ZE、H、TH共5 个模糊状态; Speed的论域为0 ~ 10m/s,分为ZE、S、M、F、TF共5 个状态; Direction的模糊状态为ZE、S、F; Temperature的论域为- 20 ~ 40℃,分为TC、C、WM、H、TH共5个模糊状态; Model分为A、B、C、D、E,分别对应静风模型、高斯模型、Sutton模型、BM模型和FEM3 模型。
在制定模糊控制规则时,需参考有经验的操作者或专家的控制知识和经验。可参考以下几点:
a. 根据特定地区气候的特点,适当选择气体扩散模型作为模型库。
b. 了解气体分子运动规律,适当调整模糊规则。如温度越高的环境下,气体分子越活跃,静风模型的临界风速应适当增大。
c. 优先选用高斯模型。高斯模型参数较完善,条件相似情况下,宜尽量选用高斯模型。
d. 对于较极端环境,优先选择模拟效果较好的气体扩散模型。如湍流程度较大的情况下,应优先选择Sutton模型。
模糊控制器中包含4 个输入量和一个输出量,共23 个模糊变量,将产生375 条模糊控制规则语句。三角形隶属度函数对于各变量赋予的隶属度比较均匀,可使模糊系统更加平稳,所以全部变量将采用三角形隶属度函数。各模糊变量的隶属曲线根据扩散特点也进行特殊的调整。各隶属度函数如图3 ~ 7 所示。
4 仿真实验
选择CO( 密度1. 25kg /m3) 在风速为2m/s、风向变化较小( 0. 3) 、常温( 20℃) 环境下的气体扩散模型。在模糊控制器中输入上述各参数的值[1. 25 2 0. 320],输出结果为0. 25,对应的扩散模型为高斯模型( B) ,仿真结果如图8 所示。
选择Cl2( 密度3. 21kg /m3) 在风速为4m/s、风向变化偏小( 0. 4) 、高温( 35℃) 环境下的气体扩散模型。输入参数[3. 2140. 435]至模糊控制器中,输出结果为0. 559,由最大隶属度法[8]得到对应的扩散模型为Sutton模型( C) 。
实验表明,模糊推理可迅速地推理出适合特定环境条件下某种气体( 尤其是有害气体) 的扩散模型。避免了人工选择产生的误差,同时提高了运算效率,能够满足有实时性要求的场合。
5 结束语
笔者提供了一种气体扩散模型的选择方法,将控制领域的模糊推理原理应用于气体扩散模型的选择。在系统设计中,选用常见的模型作为模型库,主要的环境数据作为衡量参数,结合部分学者的经验调整各变量的隶属度函数。实验证明,模糊控制可作为一种有效的工具,在传感器获取环境信息后,有效选择较合适的气体扩散模型。在气体扩散模型选择系统设计中也存在一些不足,例如,各变量的隶属度函数未达到最优; 气体扩散模型库还需要全面补充; 模糊规则需涵盖大部分学者经验等。
扩散控制 篇2
文化其实是历史进程中人地关系的物质和精神体现。地理环境参与了任何一种文化的塑造，“广谷大川异制，民生其间者异俗”，文化必然带有特定地域的印记，但又不受该地域的约束，因为文化具有地理扩散功能。文化的地理扩散表现为人员、物质交流和非物质文化的交流。就非物质文化因素而言，主要有以下内容：
一、技术与思想文化的交流和进步
“黑非洲”原始班图人向中非、东非及南非的迁移，引导着铁器文化的扩散，导致了私有制的出现、阶级的形成和文明古国的建立；“绿色革命”源于50～60年代的墨西哥和菲律宾，两种新粮食作物培育成功后迅速传到印度，并引发了印度社会面貌的变化等等。可见，文化的地域交流参与了技术革命和思想的变革。
二、不同宗教之间的冲突与妥协
宗教是文化的载体。“黑非洲”传统宗教与巫术支配了黑人部族的世界观，到公元20世纪初，伊斯兰教输入黑人部族的生活，开始出现泥砖建筑和木石建筑，取代了树枝茅草搭成的建筑，同时，阿拉伯文字广泛使用，伊斯兰教育大发展。到15世纪中期，基督教介入，对黑人传统文化产生了有力的冲击，使得传统宗教改变了固有特色。佛教传入中国，受到统治者的重视和青睐，并与当地的社会禁忌和习俗相互融合，形成了地方性佛教，如西藏的喇嘛教。而伊斯兰教自唐代传入中国后，经500多年的民族大融合，到元朝时，形成了我国的伊斯兰新民族――回族。以上黑人宗教的嬗变、喇嘛教的出现以及中国回族的形成，都是宗教文化扩散的结果。
三、语言的交融发展
伴随着殖民入侵和移民现象，英语扩散到了北美、澳大利亚、南非，形成了地方特色的英语；东非的班图语，由于阿拉伯人的贸易关系混合形成了斯瓦希利语，成为当地语言。在加拿大，英语法语并存已关系到国家的统一和分离的政治问题。语言作为人类最重要的交际工具，在文化扩散中体现得最普遍、最复杂。
四、民族意识的增强和民族精神的同化
同一民族由于其内部的凝聚力而很难被其他民族融合，如犹太人，由于历史原因而分散世界各地，至今没有共同地域，但由于其在民族迁移之前已形成了顽强的民族意识，故未被其他民族融合。而有的民族由于其内部文化的先进性、普遍性，因而具有强大的同化能力。如中国古代的华夏族，主要指黄河流域当时较为发达的夏、商、周族，除此之外还包括已被华夏族同化了的历史上入侵的异族。古努比亚（今苏丹境内）与古埃及又是一个例子，古埃及以其先进的文明同化了努比亚，虽然历史上努比亚曾以武力征服了古埃及人，但在文化上却已被埃及人征服。民族意识的.增强与民族的同化是民族精神扩散中的两种可能。
五、体现在文学与艺术方面的对美的追求
黑人音乐将歌舞、哑剧和道白揉合在一起，以其奔放、新颖的个性极大地丰富了世界音乐宝库，如美国本土的通俗音乐即非洲与欧洲风格的融合。俄罗斯文学中朴实、伟大的人格力量是向世界文坛输出的宝贵元素。
文化扩散的本质即寻求文化的认同和弥补文化差异的需要。从这一角度来看，扩散有两种形式：一种为某一先进的文化元素或文化系统主动向相对落后的文化区传播和扩散。即按民族文化扩散的一般规律：由高文化区向低文化区扩散。如古埃及文明向努比亚地区的扩散即是另一种为不同文化之间的互补发展。如非洲雕刻中神秘野性的风格影响了现代的西方艺术、绘画中的立体艺术。
文化的扩散又须借助一定的媒介来实现，这个媒介主要指文化主体的流动和传播工具的应用。如因为政治、经济、环境变迁、战争、宗教等原因而发生的人员流动，其中特别值得一提的是历史上罪恶的黑奴贸易，黑奴足迹遍布世界，黑人传统文化便为世人所享用；至于传播工具，则有传统的交通运输工具以及现代、先进的邮电通信设施。
中原文化的扩散 篇3
雪域高原上的第一缕茶香
公元641年，一位16岁的汉族女子离开唐都长安，踏上了前往雪域高原的路途，她将要去的地方，是在今天的人们看来都很遥远和神秘的拉萨，这条漫长而艰苦的进藏之路，她和她的队伍整整走了三年。这位女子就是文成公主，应当时吐蕃王国使者的求婚，唐太宗将她许配给了吐蕃赞普松赞干布。唐王朝派出以江夏王李道宗为首的护卫队护送文成公主进藏，随着这位信佛的女子离开故土千里迢迢来到西藏的，有释迦牟尼12岁等身像和唐代大量的科学文化技术。有历史学家认为，正是不远万里从长安来到风雪高原的文成公主带来了中土的茶叶并推广了唐王朝的饮茶方法，让雪域高原上的人们逐渐形成饮茶的习惯，并慢慢普及开来。
但亦有学者反对这一说法。唐代的李肇在《唐国史补》中写到过一篇和茶叶有关的藏地故事：吐蕃王朝日渐强大后，曾侵入四邻各国，兵马到达中原王朝的边州，获得茶叶之类的饮料，运回吐蕃本土，但是当时的吐蕃人还不知道此物的称谓，也不知其用途。有一次，一个叫常鲁公的大臣出使吐蕃，烹茶于帐篷之中，吐蕃赞普甚觉奇怪，便问：“这是何物？”常鲁公答道：“此物乃涤烦疗渴，所谓茶也。”赞普听后恍然大悟，点头说：“我也有此物！”便命人拿出七、八种茶来，摆在常鲁公面前，一一指过：“此乃寿州的，这是舒州的、蕲门的，那是昌明的……”
这段历史上著名的对话发生在公元7世纪末到8世纪初，从对话中不难看出，当时的吐蕃已有很多种茶叶，只是藏人尚不知道它的名字，也不知道如何使用它。而此时文成公主早已进藏多年，如果她已经带来了茶叶以及茶叶的饮用方法，那么吐蕃赞普不可能有此一问。
历史的真相也许只有留给历史了，不过，从历史的吉光片羽中，我们可以解读出另外一些信息。西藏学者赤烈曲扎在《西藏风土志》中记载：大约在公元3到4世纪，吐蕃居民喝的并不是茶，而是一种用树皮熬成的水。这种“茶水”虽然没有茶叶的清香，但胜于开水。也许这就是高原上最早的“茶”。
随着文成公主进藏带来的唐朝先进文化技术和物资的援助，吐蕃当时的生产事业飞速发展起来，以牧业为主的藏族人主要的食品是肉、奶、油，而茶叶以其“通利”、“疏滞腻”的药用价值，迅速得到了藏族人民的喜爱，藏区对茶叶的需求大大增加，中土的茶叶开始大量进入西藏，汉族人民开始用茶叶和藏族人民交换马匹和土产，这就是历史上有名的“茶马互市”。而这些被输入藏族地区的茶叶，被人们称之为“边茶”、“藏茶”、“边销茶”。
从“茶马互市”到“边茶贸易”
北宋年间，少数民族契丹和西夏日益强大，而西夏更是频繁地侵扰北宋，北宋政府积贫积弱，面临着严重的内忧外患。当时的统治者宋神宗在改革派王安石的支持下，果断地起用王韶为镇洮军节度史，执行削蕃战略，以斩断西夏右臂。王韶不负朝望，率兵收复了熙河等州，让宋境向西部拓展了二千余里，取得了宋朝立国后开拓边境的最大胜利。
王韶收复熙河后，看见吐蕃人赶着大群马匹，到边州交换茶叶，而且茶叶还供不应求，他以一个军事家的眼光意识到，吐蕃人大量的战马可以作为北宋王朝的战略资源，于是向皇上献策，主张以茶换马，这个建议很快被采纳。宋神宗甚至在1074年专门下诏设立“茶马司”，这一机构的主要职能就是管理边茶换马事务。
当时最受吐蕃等少数民族所喜爱的是四川茶叶，特别是名山茶。针对这一点，朝廷甚至专门规定，名山茶只能用来与吐蕃人换马。为了确保茶马贸易的正常发展，宋王朝还制定了一系列具体办法和措施，例如在管理上设立专门机构买茶司、买马司、茶马司、盐茶司、都大茶马司等，采取招马、降低茶价和提高马价等优惠政策，在制度上实行官营茶叶专买专卖的榷茶制。四川成为当时最大的茶马市场。
到了元朝，元世祖忽必烈统一中国后，将西藏也纳入了中国版图中。由于元朝的统治者蒙古族本身就是游牧民族，对战马的需求也没有宋朝那么大，所以元朝对汉藏茶马贸易管理开始有所松弛。后来，更是发生了几起因为政府统购的茶叶在藏羌地区售价太高，引起当地少数民族不满的事件，政府索性停止了统购统销，听任民间自由买卖。
而在明朝时，“茶马互市”现象空前繁荣。一方面，明朝统治者对茶政十分重视，认为茶法和马政都是“军国要政”，甚至推行一种“金牌信符”制度来确保茶马贸易的顺利进行。另一方面，明朝当时对外战争频繁，大量的战争带来了更多的战马需求，特别是明神宗时期，茶马司的年易额竟然达到四万多匹。
不过，我们仔细梳理历史的痕迹，却可以发现：明王朝并非真的需要这么多战马，而是借以实现对各少数民族的有效控制，达到“以茶奴番”的政治目的。这种以茶治边的民族政策，长期以来是富了当地统治阶级，却使广大劳动人民受到比西藏封建农奴制更为残酷的剥削和统治。
公元1661年，清世祖批准达赖喇嘛的请求，在云南永胜县开设茶马互市市场，但此时的茶马互市由于各种原因时常中断，已是强弩之末。到了乾隆年间，茶马互市制度退出历史舞台，取而代之的是与茶马互市有相同意义的边茶贸易制度。
边茶贸易完全改变了以前由政府控制的情况，变官营为商营。除了茶叶之外，其他藏族人民需要的生产、生活资料也进入了市场，而藏区的交换产品除了马以外，还多了皮革、药材、黄金等一系列产品。当时的四川因为边茶贸易的迅速发展而成为了整个川藏商贸的中心，而且在藏区也出现了不少像打箭炉、松潘这样的商贸集市地，除了最初的以物易物，货币也开始出现在边茶贸易中，甚至出现了“茶票”。
从唐代的“茶马互市”到宋代的“榷茶制”，到“金牌信符”制和“引岸”制，再到明代的“贡马赐茶”制，及至清乾隆以后取“茶马互市”而代之的“边茶贸易”制度，“茶马互市”的基本形式和贸易范围经过了不断的演变和扩大，川藏茶马古道所形成的“茶马互市”文化自成体系，成为一道引人注目的文化景观。撇开封建统治者狭隘而残酷的民族政策不谈，茶马互市关系，从唐代到清朝、民国以来，一直盛行不衰。这一历史事实既是民族大家庭中经济关系、文化生活关系十分亲密的重要体现，又反映出一种政治上的一统关系。事实上，无论是唐代开始的茶马贸易阶段，还是后来的边茶贸易阶段，历史上内地与西藏贸易全过程，始终没有离开茶，茶始终发挥着中心的作用。
英国殖民者的茶叶野心
18世纪中叶，在海外探险的英国殖民主义者发现了茶叶在藏族人民生活中的重要性，企图利用茶叶来切断西藏和内地政治、经济上的联系。而此时，英国在印度最大的殖民机构——东印度公司所派出的商业间谍也盗取到了中国的优良茶树品种并学到了中国的制茶技术，开始在印度的阿萨姆邦和锡金大量种植和制茶。每一次海外殖民行为都能获得极大利益的英国在1888年到1904年连续多次武装侵藏，殖民者们更是妄图利用茶叶来控制西藏的经济，并将西藏从中国分裂出去。东印度公司还在亚东开埠通商，印度的茶叶开始源源不断地倾销西藏，这不仅严重冲击了汉藏边茶贸易，对四川的茶叶生产也造成威胁，并造成西藏土特畜产品的大量外流。
英印茶叶在西藏倾销的状况和殖民者们的野心，受到了西藏各界的反对和抵制。十三世达赖喇嘛就曾经在给朝廷的信中专门提及此事，认为会妨碍到藏区的政治、经济、民生等诸多方面，应该禁止英国人销售印度茶。而且，藏族人民喜欢饮内地的茶，认为印茶性热苦涩，不解油去腻。因此，他们宁愿舍近求远，到雅安、西宁等地驮回茶叶，也不愿买侵略者经营的茶叶。
1906年4月29日，新任驻藏帮办大臣张荫棠抵达拉萨。这位刚参与了和英方就所谓《拉萨条约》的修改问题进行谈判的大臣有着多年出使外国的经历，尝够了弱国外交的苦痛。他清楚地看穿了英国图谋西藏的企图，向清廷提出《请速整顿藏政收回政权》的建议，受到重视，被破格提升为第一位担任驻藏大臣的汉族官员。张荫棠一方面从外交上斡旋，使印茶入藏无法取得合法手续，另一方面，他试图用对印茶课以重税的方法来保障四川茶叶的利益。此外，他还提倡在藏区试种茶树，就地发展茶叶生产。
除了茶业方面的举措，张荫棠还效法欧美资产阶级变法图强，向清廷提出治藏建设十九条及西藏地方善后问题二十四款，即所谓“新政”。这一系列改革措施因为种种原因虽然当时没有成功，但他提出的发展工商事业、开发矿产、便利交通、发展教育等主张，对西藏后来的发展和建设大有裨益。藏人为了纪念他，将他当年种过的一种花取名为“张大人花”，由此可看出藏族人民对他的称赞和敬仰。
除了川茶以外，在抵御印茶的经济侵略上，滇茶的作用也不小，甚至可以说，滇茶在一定程度上阻止了英帝国主义对西藏进行经济侵略的步伐。辛亥革命后，印茶大量侵销西藏，川茶在西藏的市场日渐缩小。在政治上，康藏数度发生纠纷，使传统的康藏贸易受到阻碍，这一时期，西藏地区的川茶紧俏，广大藏族人民不愿饮用“有机油味”的印茶，而滇茶则大量通过滇藏道和滇缅道等运至西藏，抑制了印茶在西藏的影响。在那个茶贵如银的年代，各族人民的运茶马帮，走荒山，爬野岭，在川、青、滇、藏险道上的民间往来，从未断过。
扩散控制 篇4
因一维纳米结构较高的比表面积而产生的比较强相互作用力使得一维纳米结构容易发生交联或团聚而严重影响其物理化学性质和应用价值。因此, 如何有效控制聚苯胺纳米线的生长和形貌以制备具有优异物化性质的高长径比纳米线以适应研究和应用的要求成为亟待解决的问题。目前, 文献中已经报道了多种聚苯胺纳米线制备方法:如界面聚合法[4,5,6]、模板法[7,8,9,10,11]、表面活性剂法[12,13,14,15]、低聚物辅助聚合法[16]等。其中, Kaner等[4,5,6]通过引入水相/有机相界面, 使反应物先从体相扩散到水相/有机相界面处, 然后发生氧化聚合反应并组装成聚苯胺纳米线, 并借助聚苯胺纳米线在水中良好的分散性使其快速扩散到水相均匀分散, 从而有效抑制其团聚 (或称二次生长) 。在此界面聚合的过程中, 扩散过程, 包括反应物从体相扩散到界面和纳米线从界面扩散到水相, 是影响苯胺聚合和纳米线生长的关键因素。 因为界面的存在, 反应物从体相扩散到界面对反应物的瞬时浓度有调节作用, 从而影响到苯胺的聚合速率, 进而对纳米线的生长速率产生影响;产物纳米线从界面扩散到水相的扩散过程则会使纳米线在生成之后快速分散到整个水相中, 避免由于局部浓度增大引起的二次生长。基于此原理, 调节反应物以及产物纳米线的扩散过程理论上会影响聚苯胺纳米线的长径比。本实验通过变换水相有机相相对位置以改变重力对扩散的作用方式, 调节反应器的直径以改变反应物扩散程长等措施, 进一步提高了聚苯胺纳米线的长径比。
1 实验部分
实验所用的过硫酸铵 (天津市华东试剂厂) 、苯胺 (天津化学试剂三厂) 、二氯甲烷 (天津市北辰方正试剂厂) 、正己烷 (天津化学试剂二厂) 均为分析纯。
以溶有0.08mol/L过硫酸铵的1mol/L盐酸溶液 (1.020g/cm3) 作为水相, 有机相为含有0.32mol/L苯胺的二氯甲烷 (密度为1.335g/cm3) 溶液或正己烷 (密度为0.6594g/cm3) 溶液。先在反应器中加入密度大的溶液相, 再小心加入等体积密度较小的另一相溶液, 形成两相体系, 室温下聚合。反应器分别用烧杯和量筒 (直径分别为68mm和15mm, 所以在反应物体积相同的情况下, 扩散程长分别为14mm和114mm) 。实验方案见表1 。
样品分析是待反应完全后, 取适量分散于水相的产物滴在镀有碳膜的铜网上, 铜网置于滤纸上便于吸收多余水分。用日本电子JEM-2010型透射电镜分析其形貌, 仪器工作电压为200kV。
2 结果与讨论
界面法制备聚苯胺纳米线扩散过程为, 当水相与有机相接触, 由于水相与有机相互不相溶形成了具有几个分子厚的界面[17,18,19,20]。界面的存在, 一方面为苯胺聚合提供了反应场所, 另一方面, 使得体相与界面之间产生浓度梯度, 反应物在此浓度梯度的驱动下从浓度高的体相扩散到浓度低的界面并相互接触发生反应;同样地, 产物纳米线也因为界面和水相的浓度梯度作用以及分子本身的亲水性从高浓度的界面扩散到低浓度的水相并均匀分散于整个水相, 避免随着产物局部浓度增大引起的二次生长, 制备较高长径比的纳米线。
2.1 重力对聚苯胺纳米线长径比的影响
目前文献中使用较多的有机相溶剂是二氯甲烷、四氯化碳等溶剂[6,21]。这些溶剂的密度比水大, 所以在两相反应体系中, 水相处于有机相上层。因为亲水的聚苯胺纳米线向水相中扩散[6], 其向上的扩散方向与向下的重力方向相反。如果采用密度小于水的溶剂 (如正己烷等) 作为有机相, 则可以调整水相与有机相的相对位置, 使纳米线的扩散方向与重力方向相同。基于此, 在界面聚合中分别用二氯甲烷 (密度大于水) 和正己烷 (密度小于水) 作为有机相溶剂, 制备聚苯胺纳米线, 考察重力对纳米线长径比的影响。图1a为采用二氯甲烷作有机相溶剂制备的聚苯胺纳米线电镜照片:制备的纳米线比较短且直径较大, 平均长度为900nm, 直径分布在40～60nm范围内, 长径比为15～22左右。图1b为采用正己烷作溶剂制备的聚苯胺纳米线电镜照片:纳米线平均长度可以达到2μm, 直径分布在20～30nm范围内, 长径比为70～100, 远高于二氯甲烷作有机相溶剂制备的聚苯胺纳米线。
为水相有机相位置变换前后扩散方向与重力方向关系为, 当使用密度大于水的溶剂如二氯甲烷等作为有机相时, 密度相对较小的水相就会处于有机相的上层。这种情况下, 其向上的扩散方向与向下的重力方向恰好相反, 重力就会阻碍纳米线的扩散, 减小了纳米线的扩散速率 (V1) , 即聚苯胺在形成一维结构之后分散到水相的速度较慢, 在纳米线局部浓度较大的地方, 还是会有一定程度的团聚。而使用正己烷等密度小于水的溶剂作为有机相之后, 调整了水相和有机相的相对位置, 水相处于有机相的下层, 亲水的纳米线向下扩散, 扩散方向与重力方向达到一致。重力成为聚苯胺纳米线扩散的助力, 它们离开界面向水相扩散的速率 (V2) 必然增大, 即纳米线可以更快离界面分散到水相, 使水相中纳米线的局部浓度更快减小, 有利于减少相互之间的接触几率和相互作用, 更好的抑制了纳米线的二次生长, 从而有效提高了纳米线的长径比, 而这与电镜下观察到的结果是一致的 (图1) 。
2.2 扩散程长对聚苯胺纳米线长径比的影响
通过调节产物扩散方向, 借助于重力作用可以加大产物纳米线向水相的扩散速率, 使界面及界面附近的浓度尽快减小可以更有效抑制团聚。如果用小横截面积的反应器替代大横截面积的反应器, 以增大反应物扩散程长, 减小反应界面处反应物浓度, 延缓纳米线的生成速率, 减缓纳米线在界面及界面附近浓度增大的速率, 应该也可以有效抑制纳米线的团聚。为了证明这一想法, 分别在扩散程长为14mm和114mm反应器进行界面聚合, 考察反应物扩散程长对聚苯胺纳米线长径比的影响。产物电镜照片如图2所示, 可以看到, 扩散程长为114mm的反应器中, 制备的聚苯胺纳米线平均长度可达2.5μm, 直径分布在15～20nm范围内, 长径比为125～170 (图2b) , 明显优于在扩散程长为14mm的反应器中制备的长径比在15～20范围内的聚苯胺纳米线 (图2a) 。
我们知道, 将等体积的反应物置于不同横截面积的反应器中进行反应时, 反应物在反应器中的体相高度必然有差别, 体现在界面聚合过程中则是扩散程长的改变。在反应物扩散速率不变的条件下, 由于扩散程长的不同将会改变反应物到达界面的时间, 即单位时间内到达界面的反应物的量存在差异, 从而导致苯胺聚合速率发生变化;相应地, 纳米线的生成速率也随之发生改变。图3为反应物不同扩散程长的示意图。如图3a所示, 在扩散程长 (D1) 为14mm的反应器中, 扩散速率相同, 反应物在相对较短的时间里就可以扩散到水相, 发生氧化聚合生成聚苯胺纳米线。因为反应物扩散程长较小, 单位时间内到达反应界面的反应物浓度必然较大, 苯胺聚合的速率和生成纳米线的速率就快, 生成的纳米线不能及时扩散到水相, 就会引起产物的局部浓度快速增大。由于浓度的增大, 纳米线相互之间的接触几率将会大大增加并诱发团聚, 这样反而会导致纳米线的二次生长而无益于得到较高长径比的纳米线, 所以制备的产物纳米线无论是长度还是直径都有待进一步提高。采用扩散程长 (D2) 为114mm (图3b) 的反应器, 在扩散速率不变的前提下, 反应物从体相扩散到界面的时间增加, 单位时间内到达反应界面处的浓度相对减小, 苯胺聚合速率和纳米线的生成速率也都随之减缓。生成的纳米线便有足够的时间离开界面分散于水相之中, 界面处产物局部浓度可以很快得到调节而达到体相的平均浓度, 更好地避免了由于产物局部浓度增大而引起的二次生长, 从而大大提高了聚苯胺纳米线的长径比, 这与实验结果 (图2) 是一致的。
3 结 论
扩散拼音解释及造句 篇5
扩散拼音
【注音】： kuo san
扩散解释
【意思】：扩大分散出去：～谣言｜～影响。
扩散造句
1、它是怎样扩散的?
2、墨水在水中扩散。
3、溶液中的气体会由浓度高的部分扩散到浓度低的`部分。
4、开放源码资产的使用和扩散。
5、你知道扩散是什么意思吗？
6、没有了这些树木，火灾更容易扩散，而潮湿季节的降雨会让泥炭流失，而不是保持住泥炭。
扩散现象是否“永不停息”？ 篇6
例题1：下列有关扩散现象与布朗运动的评说，其中正确的是（ ）。
A.扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息的运动
B.扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C.扩散现象突出说明了物质的迁移规律，布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律
D.扩散现象与布朗运动都与温度有关
精析：布朗运动没有终止，而扩散现象有终止。当物质在这一能到达的空间实现了分布均匀，那么扩散现象结束，扩散现象结束不能再反映分子运动是否结束，因此能说明分子永不停息的运动的只有布朗运动，所以A错。扩散是物质分子的迁移，布朗运动是宏观颗粒的运动，是两种完全不同的运动，则B错。两个实验现象说明分子的两个不同侧面的规律，则C正确。两种运动都随温度的升高而加剧，所以都与温度有关，则D正确。故选C、D。
例题2：关于布朗运动和扩散现象的下列说法正确的是（ ）。
A.只有布朗运动能说明分子在做永不停息的无规则运动
B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的
精析：扩散现象也能说明分子永不停息的运动，所以A错。扩散现象发生时，确是分子在运动，但布朗运动是悬浊液中的悬浮微粒的运动，所以B错。正确选项是C和D。
同一物理问题有了两种不同的解释，那么扩散现象有没有终止，它能不能说明分子永不停息的运动？
笔者就此问题先发表一下看法。对扩散现象有两种不同的解释，大概就是从宏观和微观两个不同角度上理解造成的。
首先，从宏观上来讲。扩散现象既然说是一种“现象”，就应该是看得见，摸得着的。比如当容器中各部分气体的种类不同时，或同一种气体内部各部分的密度不同时，由于分子不停的热运动而相互搀和，各部分气体的成分和密度也都趋向均匀一致，因而引起宏观的扩散现象，最后达到在宏观上表现为各部分的密度均匀的热动平衡状态。这时如果没有外界影响，不再发生宏观变化，扩散现象终止。扩散现象终止了，也就不能说明分子运动是否结束。第一道例题大概就是源于这种解释。再如，将水装在开口的容器中，则水将不断蒸发。但如果把容器密闭，则经过一段时间，蒸发现象将停止，即水蒸气达到饱和状态。这时，如果没有外界影响，就不再发生宏观变化。作一下类比，扩散现象和蒸发现象类似，在宏观上来解释，是有终止的。
其次，从微观上来解释。扩散现象是永不停息的，原因就是构成系统的分子是不停地运动着的。应当指出，平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化。从微观方面看，在平衡态下，组成系统的分子仍在不停的运动着，只是分子运动的平均效果不随时间变化，而这种平均效果的不变在宏观上就表现为系统达到了平衡态。因此，热学中的平衡是动的平衡，通常特别地把这种平衡叫做热动平衡。这样，扩散现象就是永不停息的。这时把“扩散现象”称为“扩散运动”是不是更好一些？
扩散控制 篇7
刀具磨损是金属切削研究的基本而重要的问题。当刀具磨损达到一定程度时,可以明显地发现切削力加大,切削温度上升,甚至产生振动。同时,工件尺寸也可能超出公差范围,已加工表面质量也明显恶化。刀具的磨损和耐用度关系到切削加工的效率、质量和成本,因此它是切削加工中极为重要的问题之一。
扩散磨损作为重要的磨损机理和形式一直受到刀具工作者和专家的关注。近年来的研究表明,扩散磨损是在高温下产生的。切削金属时,切屑、工件与刀具接触过程中,各自的化学元素在固态下相互扩散改变了材料原来的成分与结构,使刀具表层变得脆弱,从而加剧了刀具的磨损[1～2]。通常典型而突出的例子是使用硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢件,切削温度常达到800～1000℃以上。温度超过800℃时,刀具与工件之间发生扩散磨损,硬质合金中的Co等元素向工件及切屑中扩散而被带走,工件中的Fe、Cr、Ni和Mn原子会向硬质合金中扩散,发生再结晶现象,而刀具材料中的WC分解为W和C后向钢中扩散。钴元素作为硬质合金中的粘结相,在417℃以上的相结构是FCC,与铁具有相同的相结构,为扩散磨损提供了条件。铬、镍是奥氏体不锈钢中的主要元素,铁、镍与钴位于元素周期表同一副族,原子间亲和力非常强。而且铬的原子序数为24,锰的原子序数为25,钴的原子序数为27,在周期表中的位置比较接近,原子间亲和力也比较强。硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢时,在较高的切削温度和切削力作用下,随着时间的延长,工件中的Fe、Cr、Ni、Mn原子不断的向刀具扩散。Fe、Cr、Ni、Mn原子直接占据点阵结构为FCC的Co中的空位,或者直接与Co原子进行换位,从而完成扩散过程。在铁、铬、镍、锰等元素在刀具中扩散的同时,钴元素也向工件中扩散。钴作为粘结剂弥散分布于刀具材料中将硬质相包围起到粘结作用。钴元素被工件原子带走后,硬质相WC、Ti C容易裸露出来,并且因粘结剂Co的减少而降低其与基体的粘结强度,使刀具的表面强度下降加速刀具的粘结磨损。随着切削的进行,刀具表面与切屑及工件在接触区维系着扩散元素的浓度梯度,从而使扩散持续下去。由于不锈钢中的主要元素是Fe,结果造成硬质合金表面缺碳缺钨现象,粘结相Co的减少,又使硬质合金中硬质相(WC、Ti C)粘结强度降低;另一方面切屑和工件中的铁和碳又向硬质合金中扩散,进而形成新的低硬度、高脆性的碳化物,如图1所示。所有这些,都加剧了刀具的磨损。
2 S EM的工作原理
扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒,成像信号可以是二次电子、背散射电子或俄歇电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的能量为5～35keV的电子,以其交叉斑作为电子源,经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束,在扫描线圈驱动下,于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用,产生二次电子发射(以及其它物理信号),二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号,经视频放大后输入到显像管栅极,调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度,得到反映试样表面形貌的二次电子像。
当一束聚焦的电子照射样品表面时,除了90%的能量转化为热能外,尚有约10%的能量产生出人借助仪器可观察到的多种信息。SEM的成像原理和扫描电镜的结构与原理如图2、3所示[3～4]。
3 样品的制备
由于扫描电镜观察是一种原子级的精密观察,观测样品的备制要求严格,须精心设计和操作才能达到预期效果。采用先取刀—屑界面试样,再取观测样品的步骤。
(1)刀—屑界面试样的获取
利用快速落刀装置实现对特制的刀杆刀片切钢时的刀—屑界面的获取,新断开的断口或断面,为了避免破坏断口或表面的结构状态,一般不需要进行处理;然后用金刚石刀具制取厚度为150μm的粗试样,再精研到60μm。为保持切削性能的一致性和便于切削后观察,刀片的前面和后面要刃磨和研磨,并用1μm的金刚石粉末抛光;最后在所需研究的地方切下一个直径为φ3.5mm圆片,以适应扫描电镜专用样品座的尺寸大小。
(2)观测样品的制备
研究刀具磨损时须检验的最重要区域是在刀-屑界面两侧约5μm内,为了有效利用扫描电镜,要从垂直于粘结有切屑和工件材料的前面所切割的截面上制取厚度约20～200nm的超薄样品,若采用机加或研抛等方法,不但加工工艺性极差而且还易受到热损伤,改变样品的微观组织,得出不可置信的试验结果,在这种情况下可采用离子轰击减薄技术来获取样品。通常情况下,根据需要先将样件切割成立方体,然后用线切割机制成0.1～0.2mm厚的切片,再将切片用粘结剂粘在研磨台下,用金刚石将薄片精细研磨,研抛至0.05mm左右即可以用来减薄[5]。在密室里,将试件粘于阴极和阳极之间的倾角为150左右、自转速度为15r/min左右的支持台下,并将密室制成真空,其真空度达1.333×10-3～10-4Pa。通以氩气,两电极间施加6kv电压,这样阴极上电子被拉出,撞击氩原子,氩原子失掉电子而成为被电离的正离子。氩离子在强电场作用下通过阴极上直径约1mm的小孔,高速冲击到试件上,就将试件表面的原子击出,实现试件一个个原子级的减薄,直到达到所规定的尺寸,样品就制好了。如此下去,因电压控制在6kV,试件表面不会产生高温造成相变。将这样制成的样品薄箔夹持在特制的铜网内,即可做电镜观察了。
4 用YT15刀具切45钢的S EM观测
通过扫描电镜检测用YT15刀具切45钢时WC、Ti C和Co等元素。观察刀具上经酸洗处理的月牙洼表面时,可以观察到WC晶粒上有位向各异的脊形沟槽,而Ti C、WC晶粒则凸出于界面,如图4所示,WC晶粒上沟槽的位向是随机的,说明这些沟槽是晶粒在不同结晶方向优先分解的结果,而不是受切削摩擦的作用所产生的。用电镜仔细观察刀—屑界面,可以看到刀—屑间接触紧密无缝隙,在靠近刀具表面处极近的工件材料,难以分辨出组织上的显著差别,只是在离开刀具前面一段距离处可以见到流线[6],而在非常靠近刀具表面处的工件材料上,就分辨不出组织上有显著的差别了。
界面处WC晶粒的位错密度比刀具内部的WC晶粒高,Ti、W的固溶体碳化物的位错密度不但比WC低,而且不论是在界面处或里面其位错密度均无显著差别,如图5所示。通过检测刀具界面处和里面Ti C和WC晶粒的晶格常数,可以证明其结构内外没有变化。用电镜观察也可以证实,刀具在扩散磨损中没有Ti C、WC晶粒碎粒的机械脱离。
5 结论
(1)刀具材料中的Co原子与被切工件的Ti、C、W等原子之间发生了相互扩散,扩散量随时间的延长而增大,随距离的增大而减小。在相同距离下各个元素的扩散率的变化规律是,首先随着时间的延长扩散率先增大后减小,扩散量达到各个元素的最大扩散量。相同时刻时各个元素的扩散率,随着扩散距离的延长逐渐减小[5]。
(2)通过扫描电镜精确观测相关原子和组织的扩散情况,可以证明硬质合金刀具扩散磨损过程是C、W、Co、Ti等原子和相应组织的扩散,界面处不产生复合的碳化物,没有碳化物晶粒的机械脱离和粘附于切屑的现象。从而能够为更好的解决刀具扩散磨损提供解决方案。
摘要：概述了金属切削刀具扩散磨损的基本特点及检测手段,并在分析扫描电镜工作原理的基础上探索了用爆炸式快速落刀装置制备刀—屑界面试样,再通过离子减薄技术获取样品,SEM观测相关原子扩散的方法,同时给出了用YT15刀具切45钢时的观测结果。
关键词：SEM,切削刀具,扩散磨损,刀—屑界面
参考文献
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[2]陈日曜.金属切削原理[M]第2版.北京:机械工业出版社,2005.
[3]罗天元.扫描电镜在环境试验中的应用[J].环境技术.2001(5):24～26.
[4]黄显英.谈刀具磨损的原因.牡丹江教育学院学报[J].2005,(4):104.
[5]李一楠,孙凤莲.硬质合金刀具切削过程中扩散磨损的数值模拟[J].哈尔滨理工大学学报[J.2006,(1):146～149.
扩散控制 篇8
一、创新扩散理论
创新扩散传播理论的代表人物是罗杰斯, 其经典理论见于其1983 年出版的"Innovation Diffusion", 他认为:创新扩散是指在一定的时间内通过某种渠道被社会系统中进行传播的过程, 其传播过程呈现一个S形的曲线 ( 如图1 所示) 横轴为时间, 纵轴为采用者数量, 在扩散的初期, 创新者逐渐影响身边的潜在采用者, 但是人数依然是缓慢的增加, 当人数到达一个临界点, 扩散过程忽然加快, 一直延续到相关的潜在采用者大部分都已采用, 到达一个饱和点, 扩散速度又慢慢放缓。钟形曲线表达的是传播的速率, 可以看出传播速度呈现从慢到快再到慢的发展态势。
罗杰斯认为, 创新之所以为创新, 应当具有以下5个特性, 即相对优越性、兼容性、复杂性、可试验性、可观察性。
二二、、图图书书馆馆微微信信公公众众平平台台创创新新扩扩散散的的分分析析
采用定量分析的方法, 以中学图书馆的主要受众群体学生为调查对象, 发放调查问卷, 借助SPSS统计软件统计出相关数据, 对其进行分析和处理。问卷于2015 年4 月27 日正式发放, 历时约2 个月。总共收回332 份有效问卷, 其中231 人正在使用微信, 近七成的比例说明大部分学生已经接受微信这一广泛流行的移动IM。
1. 用户习惯
从信息来源统计, 大部分人通过朋友圈阅读信息, 占总人数的66.67%;通过公众号的占15.15%;通过朋友推荐或群聊获取信息的各占2.6%。从数据可知, 图文阅读来源偏向于情感黏性的社交关系, 比如朋友圈。黏性的社交关系有利于传播, 会减少很多传播中阻力, 对于创新扩散而言, 潜在采用者对于从与其关系紧密的使用者处得知的消息, 有更多的观察和实验机会, 大大提高其接受的速率和机会。还有12.99% 的人虽然有微信, 但是基本不阅读内容, 这部分人属于创新扩散中的迟缓者, 是可以争取的潜在采用者。
从阅读迁移角度来, 有51.95% 的人在微信阅读中碰到感兴趣话题, 会进一步阅读相关内容;偶尔会的有39.83%;有8.23% 的人不会进行阅读迁移。可以看出较多用户还是倾向于进行延续性阅读。这使得运用微信公众平台开展阅读推广工作, 将读者从浅阅读、碎片阅读模式引入经典阅读、深阅读的可能。
从与媒体互动来看, 不愿意与公众号进行有效互动的占29.44%;其他部分都愿意与微信公众号进行不同程度的互动。这验证了创新扩散的复杂性, 面对革命性变革的时代, 即使是新新人类的学生也可能会出现新事物的使用障碍, 图书馆在这个信息时代的作用是不可或缺的, 图书馆员一方面应该注意帮助读者培养其与时俱进的信息素养, 另一方面应该优化改进图书馆微信公众平台的用户界面, 使其更亲近用户, 更易于上手。
2. 使用频率
从查看图书馆微信公众平台推送的内容的频率来看, 很少查看的人数占23.38%;每天查看一次的人数占19.05%;每天查看多次的人数占6.93%;几天查看一次的人数占40.69%;很久查看一次的人数占9.96%。从调查结果来看基本符合学生现状, 因学校德育管理要求, 学生在校期间不能使用手机, 学生一般在放学后或者周末使用手机。如何使得学生在使用手机阅读微信的时间内, 阅读并传播图书馆微信公众平台发布内容, 值得微信运营者深思。有相当部分用户使用频率很少, 需要进一步调查具体原因并做出相应对策。这一现象说明创新扩散还处在扩散的初期, 还处在早期采用者积累的过程, 微信公众平台的建设与开发任重而道远。
从使用时长来看, 微信使用时长由短到长依次呈递减态势, 说明作为学生大部分还是不会过多的花费时间在微信的使用上, 而是将时间更多的用在学习上, 属于正常态势;但是在每周使用超过15 小时的人数却逆势上涨, 说明存在一小部分极端的微信使用者, 较多地使用微信, 这样的用户很可能成为图书馆微信公众平台的最有效传播者。
3. 未使用微信用户的描述性分析
经过甄选, 共有101 人未使用微信, 这三成的学生因为没有使用微信, 更谈不上对图书馆微信公众平台的认识, 但是通过对其未使用微信的原因及意向的调查仍有助于我们微信公众平台的改进。
从调查数据可以看出, 58.42% 选择已有其他聊天工具;20.79% 选择手机不支持使用微信;另外的各种主观客观原因也占据一定比例。一半多的移动设备用户采用其他聊天工具, 充分说明移动IM这一红海现状。虽然微信一家独大, 但仍然有其他小范围个性化的聊天软件, 这也不断地促进微信本身性能的改进和完善, 以争取更多的用户。20% 的用户因为硬件的原因使用不了微信, 但是随着设备的升级换代, 移动终端成本的降低, 这部分用户将是微信可以争取的用户群体。可见, 主观原因可以随着观念的转变而随大流使用微信, 这也是微信创新扩散的趋势;客观条件随着时间的推进也是可能改善的。从调查结果可以看出, 微信的创新扩散已经超过临界点甚至靠近饱和点, 在可以期待的未来, 微信的创新扩散会逐渐的覆盖更多用户, 图书馆微信公众平台将有更大发展空间。
三、结论与展望
中学图书馆通过开设微信公众平台来开展阅读推广活动, 既是机遇也是挑战。如何充分发挥其优势为全校师生更好地提供文献资源服务, 值得总结与深思。
1. 中学图书馆微信公众平台是创新扩散理论的典型案例
图书馆微信公众平台的发展, 其在用户中的传播扩散过程, 大体符合罗杰斯的创新扩散的理论。数据分析表明, 采用人群已经占到大多数, 现已突破模型中的临界点, 处于快速上升的期间, 在可以预见的未来, 剩下的迟缓者也潜移默化地受感染并最终接受, 其过程符合创新扩散的S型图, 是罗杰斯创新扩散理论的典型案例。在对调研结果的分析中可以看出来, 图书馆微信公众平台的优越性、兼容性、可试验性, 可观察性都是有利于图书馆微信公众平台创新扩散的积极因素;相对的, 创新扩散也必然存在着复杂性, 存在影响师生接受图书馆微信公众平台的消极因素, 但是辩证地看, 知道原因也就知道了解决的办法。只要针对复杂性中出现的种种现实问题加以解决, 相信会有助于那一部分创新扩散的迟缓者最终采用创新。
2. 平台自身建设决定其发展前景
决定图书馆微信公众平台能否发展, 扩散的速率快慢与否, 最根本在于微信公众平台自身建设的好坏。通过对图书馆微信公众平台的用户的采用行为的调研, 我们可以了解到很多自身建设不足的地方。例如正视微信公众平台推送的图文信息, 依然有小部分人几乎不看, 这就应引起图书馆员的反省, 关于图文信息加工和整理方面是否还欠缺一些吸引读者的元素?通过对读者用户兴趣爱好的调研, 更能熟知他们喜好, 内容建设应更有针对性。另外, 图文信息推送的频率也会影响用户阅读的心情, 应该保持一个合适的频率, 总之在微阅读的时代, 图书馆应该是引导者, 通过有趣的浅阅读引导读者进入深阅读。不亲近用户的界面也成了公共平台发展的一个阻碍, 用户界面只有不断地改进、不断地适应用户的心理, 才能在竞争中不被淘汰。怎样让用户界面变得美化、舒适、便捷也是图书馆员需要研究解决的问题。从创新扩散的角度来看, 这也是通过创新复杂性的解决来推动创新扩散的进程。
3. 外部需求不断促使平台发展
学校、社会、家庭对于平台的契合和需求是推动图书馆微信公众平台发展的外部动力。随着读者态度的不断改变, 更多的潜在读者变成事实读者, 过程本身符合创新扩散的模型。一方面多开展线下的阅读活动, 线上线下相结合, 让阅读推荐更具体生动而有呼应, 也更能调动师生的积极性。另一方面微信本身的发展, 对于社会群体的辐射也是图书馆微信公众平台发展的一个契机, 越来越多图书馆微信公众平台的开放, 将会在未来形成集成化规模, 产生集群化效益, 这也是图书馆微信公众平台的实践思路和未来愿景。
摘要：通过对用户行为、阅读倾向进行调研, 分析创新扩散理论在中学图书馆微信公众平台的应用情景, 并提出中学图书馆建设微信公众平台的策略与建议。
扩散控制 篇9
双扩散对流现象最早为海洋物理学家所研究,现已在不少学科和工程领域中受到关注,如海洋物理学、天体物理学、化学工程、甚至电子工业中.流体中这种由于两种组分的浓度差(或者单一组分的温度与浓度差)所引起的对流运动有一个共同的特点:两种具有不同分子扩散系数的组分,对于垂直密度梯度起着相反的作用.这两种“组分”,在海洋物理学中,是温度和盐分;在天体物理学中,是温度和氦气;而在化学工程中,则是两种不同的溶质.对于前两种情况,人们将温度视作为一种虚拟溶质浓度来处理,通常称之为“热盐系统”或“热氦系统”.对于热盐双扩散对流系统所得到的结果可以应用于两种具有不同扩散系数溶质的流体系统.
当流体中不计因溶质浓度梯度而导致的质量扩散(此系斐克效应)时,便是单纯的热对流扩散现象(亦称索瑞特效应).关于纯热对流现象,人们都比较熟悉,也较早地开展过广泛研究,并有许多相当成熟的理论分析.双扩散对流与纯热对流之间则有着明显的差别:双扩散对流现象甚至在流体密度分布随着高度递减时(此时基本状态是统计稳定的)也可以产生,其原因就是由于分子扩散的作用.它在热对流情况下是稳定因素,而在双扩散对流情况下,它会导致贮存在一个组分中的势能释放出来,并可转化成流体运动的动能,从而形成振荡.
人们研究较早的双扩散对流现象,是热和盐的双扩散对流.在这种流体系统中,温度、盐度和密度均单调地随着高度而减少.在化学工程中,一种溶液中存在两种溶质的情况是经常存在的.即使是在温度均匀的情况下,仍有可能产生双扩散对流现象.此外,当一种溶液中含有两种(或更多)不同的溶质且浓度不均匀时,其中一种物质的扩散流往往不仅依赖于其自身的浓度差,同时也依赖于另一种物质的浓度差,这就是交叉扩散效应.当这种交叉扩散效应较小时,可以忽略不计;但若交叉扩散系数足够大时,就必须予以考虑.
Veronis[1]首先研究了热盐对流系统中有限振幅的不稳定性,Miller等[2]则讨论了三元扩散的不稳定性.随后,人们对双扩散对流系统的线性、非线性稳定性问题持续开展了理论和实验研究[3,4,5,6,7],近年来相关研究还拓展到多孔介质[8,9].但是,到目前为止,人们对双扩散对流稳定性的研究,尚有一定的局限性.其一,尽管不少作者利用摄动分析或数值求解等途径对线性、非线性稳定性作了广泛分析,取得了丰富的结果,包括稳定性区域、可能的运动形式等,但是其中没有考虑交叉扩散系数的影响.其二,在考虑交叉扩散效应的工作中[3,4,5,6],主要是分析线性稳定性.由于对运动作了简化,实际上非线性项等于零.当然,最近有作者分析了计及交叉扩散系数时双扩散对流的弱非线性稳定性[9].
本文针对热盐溶液,在考虑交叉扩散系数的情况下,研究了双扩散对流的非线性稳定性,对其非线性方程组的解法作了一种尝试,利用一个有限表达式就得出了更一般的Rt-Rs关系式,以及定常有限振幅的表达式.该关系式在形式上和前人的相应结果一样,而交叉扩散的影响只需引入由交叉扩散系数表示的两个参数便可.当交叉扩散系数为零时(即不计及交叉扩散系数的情况),该式就还原为前人在不考虑交叉扩散时导出的关系式.本结果同样适用于热-氦系统,以及具有两种不同溶质的溶液.
1 物理模型
在两块无限大的水平多孔板之间(两板间距离为d),存在热的盐溶液,其温度、盐度和密度向上方呈单调递减的分布,上下板处的温度差和盐度差分别保持为恒定值ΔT和ΔS.多孔板对热和溶质为完全传导的,且无应力.对于本文所考虑的二维情况,只涉及一个垂直坐标Z和一个水平坐标X.这里假设温度和盐度随坐标Z作线性变化并考虑盐溶液为不可压缩流体,其密度由线性化的方程给出
其中,ρ为流体密度,ρ0为参考密度,α1和α2分别为温度T及盐分S的密度系数.
关于双扩散对流的物理机制,可解释如下:由于某种扰动,一个流体微团升高了,进入一个温度较低、盐分较少、密度较小的环境中.由于热的分子扩散速度大于盐分的分子扩散速度,该微团的温度要比起盐度更快地趋于与周围流体相平衡.于是,该微团的密度将变得比其周围的流体更大从而下沉.然而,由于热扩散系数的数值是有限的,当它回到原来的位置时,其温度将低于周围流体的温度,因此其密度将比其原始值要高,故它将继续下沉到比其原始位置更低之处.当它处于其原始位置更低之处时,由于上述同样的机制,该微团的温度将升高,但其密度仍将低于周围的流体,因而该微团将又一次上升.上述过程反复进行,就形成了振荡.当然,这种过程可能由于流体的黏性而受到阻滞.
2 基本方程
众所周知,质量守恒方程为
此处,D11和D22分别为温度和盐度的扩散系数,D12和D21分别为交叉扩散系数,U是二维的速度向量.这里,温度T比盐度S有更大的扩散性,即D11>D22.
动量守恒的Navier-Stokes方程为
此处,g为重力加速度.
为给出无量纲方程,应将各物理量无量纲化,这里取长度尺度为d,时间尺度为d2/D11,则有
这里,v为流体的运动黏性系数.于是,方程(1)～(3)就变成下述无量纲形式(其中已将上标符号^略去)
其中,k为垂直方向上的单位矢量.上述方程中出现的无量纲相似参数有:普朗特数σ=v/D11,扩散系数比τ=D22/D11<1,热瑞利数RT=gα1ΔTd3/vD11,以及盐瑞利数RS=gα2ΔSd3/vD11.
对于本文所考虑的不可压缩流体的二维运动,可引进流函数ψ,即
再利用交叉微分,消去压力项,并令(ΔS/ΔT)=γ,(D12/D11)=δ,(D21/D11)=λ,则得
在上述方程中,雅克比项由下式给出
无量纲边界条件为
于是,本问题归结为求解非线性方程组(7)～(9),且符合边界条件(11).
3 非线性解法
显而易见,方程组(7)～(9)的精确解是很难得到的,原因就在于它们是非线性方程组.因此,一些研究者将方程作了一些简化,他们从线性方程出发,得出了一些结果(参见文献[6]).但本文的目的,就是在考虑交叉扩散时,找出其非线性解.如上所说,非线性解的精确解是很难得到的,为此,我们采取文献[1]的类似作法,从解的物理特性出发.不难理解,一旦对流运动在两板之间建立起来,平均的温度场T(x,z)和盐分场S(x,z)必然被对流运动所扭曲.这样,我们就可以用一个有限的表达式来描述它们,既考虑到有限振幅运动,又加上了T和S场的扭曲情况.其最简单的表达式为
其中α为波数.
很明显,ψ的表达式(12)是可以满足边界条件的、最简单的可能形式,也是稳定性问题中流函数的一般表达形式.振幅a1(t)～a5(t)一般是时间的函数,需要求解确定.cosπαx sinπz之所以包含进来,是因为在T和S方程中要平衡流函数,这种T场或S场形式也是最简单的表达式.sin 2πz则是平均T场或S场被扭曲的最简单表达式.自变量中之所以用2,是因为平均温度场T或盐分场S都被T或S方程中的对流项Uz·T或Uz·S所扭曲,这些场的扭曲则相应于水平平均量的变化,即产生了一个形式为sin 2πz的分量.现在,问题又归结于求解ai(t).将表达式(12)～(14)代入式(7)～(9)中,并定义Ai=π2αai,可以得到
这里,上标“·”代表对时间的导数.
方程(15)～(19)也是非线性方程组,不能得到解析解,但是可用数值积分方法求解,相关的结果表明,振幅最后都衰减到零.事实上,当时间间隔选得足够小,数值积分的时间选得足够长时,热盐系统就可以达到一个定常状态.这样,我们就得知存在一个定常的有限振幅解.因此,不妨令,再经过一系列代数运算,便可从以上关于A1,A2,A3,A4,A5的联立方程组得出
或
式(20)是关于A1的准二次方程.该方程成立的条件必须满足为正实数.故该方程的判别式必须大于或等于零.取其极限条件,即令式(20)的判别式等于零,则得到
求解上式可得
其中,可以称之为当量盐瑞利数
RT的另一个根将导致为负数,故不取.
当的准二次方程(20)之判别式等于零时,的取值如下
4 讨论与结论
(1)将本文所导出RT-RS关系式(23)与以前某些作者不考虑交叉扩散项的结果(参见文献[1])加以比较,只是RT-RS关系式中多了E,F,G几个参数,它们是δ和λ的函数,即交叉扩散系数的函数.E,F,G等参数的存在正是代表了交叉扩散系数的影响,由此可以看出:交叉扩散的影响,只是牵涉到RT和RS的具体数量,并没有改变它们的基本关系.这样,前人论文中的有关稳定区域划分等讨论仍然具有相当的适用性.
(2)从RT-RS关系的一般结果出发,还可以得到若干特殊条件下的具体结果:
1)对于D12=0(即δ=0)情况,有
此时,式(23)变成
在热盐系统中,τ≈0.01,故可略去τ2,则有
这样,得到一个很好的近似表达式
2)对于D21=0(即λ=0)情况,有
此时,式(23)变成
其形式和式(23)一样,但E,F,G三个参数已改变为
其中,因热盐系统中有τ≈0.01,且已略去τ2.因而有
3)对于D12=0(即δ=0)和D21=0(即λ=0)情况,也就是不考虑交叉扩散系数的影响时,有
将以上关系式代入式(23),可得
同样,因在热盐系统中可略去τ2,上式简化为
此式和文献[1]的研究结果完全一样.此时,关于有限振幅的表达式为
如果将式(30)代入式(31),就得到
此式亦等同于文献[1]的结果.
(3)因此,可以认为,本文的结果是更带有一般性的.它计及了交叉扩散系数的影响,且用几个比较简单的参数表示在RT-RS关系式中,这样,许多前人关于稳定性分析的研究但未计及交叉扩散效应的结果依然可以应用.而他们所得出的关于RT-RS关系式,可以统一在本文所得出的RT-RS关系式(23)中,成为该关系式在δ=0和λ=0时的特例.
致谢
感谢北京理工大学徐文灿教授对本文稿所提的宝贵意见.
摘要：对热盐双扩散对流系统的非线性稳定性进行了研究,其中考虑了交叉扩散的影响.利用一个有限表达式来求解非线性方程组,得到了较好的结果.只需将交叉扩散系数表示为两个参数,就得出了更一般的RT-RS关系式,以及定常有限振幅的表达式.而当交叉扩散系数取为零时,该式就还原为前人在不计及交叉扩散时导出的关系式.
关键词：热盐系统,双扩散对流,交叉扩散,非线性稳定性
参考文献
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创新方法扩散机制研究 篇10
创新方法扩散机制构建
“机制”原指机器的构造或动作原理。机制一词用于经济活动中, 其基本含义沿用了本来定义。具体说, 机制的涵义包括:第一, 关系的联系方式, 是指这种关系在联系到具体的对象时可以通过什么途径联结起来。所以, 机制通常要与对象的结构联系在一起, 对一个不涉及结构的对象使用机制概念是没有意义的。第二, 关系的发生过程在机制范畴中, 不仅要抽象出某种关系以及这种关系的联系方式, 还要表现出的各种固有性质和逻辑关系。这里过程不是指具体过程, 联系方式的发生过程。这种过程仍然是一种现象, 或者说一般性的、原理性的。第三, 关系存在条件及其可变性。机制存在必须考虑条件及其变化的情况, 以此增强机制本身的适应和灵活性。
创新方法扩散过程是一个复杂的创新方法与经济相结合的系统, 这种复杂性表现为:
一是扩散过程具有较大的不确定性。
二是扩散速度影响因素很多。这些因素包括创新方法本身的性能指标, 如相对优势, 协调性、复杂性、可实验性、可观察性等;采用者的不同特征和偏好;环境因素等。不同的因素的作用机制各不相同。
三是创新方法在不同性质主体之间是交互转化的, 即创新方法的的提供者与创新方法的采用者之间是相互转变的, 而且这种转变具有较大的不确定性和随机性。创新方法扩散机制的研究就是在这一复杂的系统中, 抽象出其系统运行的内在逻辑关系及各系统要素的互相作用的机理。创新方法扩散机制定义为创新方法的推广、辅射、集群化、产业化的机理和制度。给予环境因素的创新方法扩散机制可以分为创新方法扩散的数理机制、动力机制和激励机制。
创新方法的扩散需要以企业作为推动主体, 以市场选择作为牵引源, 在政府支持和社会文化催化的共同作用下, 才能将创新方法推广开来, 发挥真正的作用, 不能仅仅依靠某一方面的单独作用, 要系统化、集成化的发挥体制机制作用。
自主创新政策耦合机制
创新是一项系统工程, 系统是由要素构成的, 要想让系统能够达到最优效果, 需要构建系统要素协调发展的机制。对于创新政策来说, 就是通过调整各创新要素的相互作用关系, 调整各要素内部配置结构并赋予要素新的功能, 以实现各创新政策的功能耦合, 达到新的政策功能和效益。
(一) 创新政策耦合机制内涵
在国家创新政策体系中, 各层面创新政策在输出功能和存在条件上应互依耦合结构, 它们之间的输出功能和所需条件应当耦合和适应, 国家创新政策体系才能达到既定的功能目标。国家创新政策体系是由相互依赖、相互协调、相互促进的不同层面和类型的创新政策子系统构成并动态耦合而成的一个复杂系统。具体说来, 创新政策耦合机制是由三个层面组成, 分别是供给方面、需求方面和环境方面。创新政策的功能耦合就是在创新系统结构中, 运用供给层面、需求层面和环境层面的创新政策分别调整资源要素、主体要素和环境要素的投入比例和配置关系, 使三个要素之间互为因果、互为条件, 并通过调节三个要素的相互作用关系实现创新政策的整体功能。如下图。
创新的政策耦合体制有三个方面构成, 分别是供给方面、需求方面和环境方面。供给方面解决的就是创新的资源配置问题, 当今知识社会, 创新最重要的资源就是基础知识、应用技术和高端人才, 通过资源的有效配置, 能够从基础上保障自主创新的系统运转。需求方面解决的是创新的动力机制问题。创新发展需要动力, 动力分为牵引力和推动力。牵引力指的是创新的市场导向, 市场的作用下知识、技术、人才、资本、信息、装备等资源要素在科技创新领域的分配。推动力指的是创新方法的运用。人类社会发展到今天, 创新已经从经验法、头脑风暴法逐步进入到理性创新、工程性创新的时代, 这种全方位的创新高度依赖于创新方法。创新方法可以大幅提升创新能力, 是实现科技跨越式发展的关键。环境方面解决的是创新的政策保障。创新是一个周期长、投入大、风险高的过程, 在这个过程中需要一个适合创新发展的国内和国际环境。从理论突破的知识产权保障到应用技术市场化的中介组织再到市场扩散的国际壁垒解决, 创新政策都发挥着重要的作用。
(二) 创新政策耦合机制的功能
(1) 增强政策保障的功效
创新政策体制就是将创新的三个方面综合协调起来, 发挥系统要素功能1+1>2的协同效应, 实现系统要素间的互补, 聚合放大和功能倍增。通过将资源配置、动力机制和政策保障三个子系统实现协调互动, 保障物质流、技术流、人才流的顺畅流动, 创新系统各个要素按照一定的协同方式相互作用、协调、同步, 从而使系统向有序方向发展, 使系统的整体功能最强并产生协同效应, 达到创新政策的整体功能效应倍增。
(2) 推动整体性协同发展
我国长期存在创新政策的信息鸿沟问题, 从中央到地方的各个层面形成了创新政策孤岛, 不利于国家创新的整体系统发展。通过构建创新政策体制, 发挥创新政策体制耦合功能, 可以打破各领域、层面创新政策在功能上的条块分割和原有科层式组织的僵化运作机制, 实现各政策子系统在时间和空间上的整体协同配合。通过创新政策体制的反馈和后评价机制, 及时向创新政策制定者进行信息输送, 以便决策方能够真正的制定出符合市场和国情的创新政策。适应瞬息万变的信息时代的要求, 能够保持创新系统的时代性。
(3) 促进要素间互动
创新政策耦合机制还需要各创新政策子系统所调整的各种要素进行相互配合、相互促进的互动。创新系统内部各要素的相互作用和影响可以使部分要素的作用能够激发或补充其他要素的潜在能力的发挥, 从而促成政策目标的最终实现。这种互动性可以协调和消除内部矛盾, 解除相互掣肘, 追求创新的资源配置、动力机制和环境要素集合效果的最大化, 避免负协同效应, 抑制由于个别子系统的设计和运行中出现的失误导致整个政策系统失灵或向反目标方向发展的放大效应。
(三) 创新政策耦合机制的运行方法
包括协同政策目标、协同管理运行和协同子系统运行。
协同政策目标是指通过国家创新政策体系的多种控制机制, 使国家创新政策体系总目标与各层面创新政策目标之间产生合目的性, 使总目标得以最大程度的实现。供给层面、需求层面以及环境层面的创新政策既保证自身最优, 又实现整体目标协同一致, 即通过自主创新增强竞争力, 并在实现整体目标过程中相互适应、相互配合、相互协作、相互促进。
协同管理运行是指各层面创新政策中各项制度、措施和手段的协调一致性及管理导向与政策目标的一致性。通过对三个子系统的政策调节, 同步调整供给、需求和环境三个层面的创新政策保证了创新的资源要素、动力机制和环境要素的之间的相互配合和促进。充分发挥政府的引导和管理作用, 调整政府对创新的研发投入结构;推动中介组织促进创新联盟的联合, 实现创新管理的协同性。同时应用后评价和反馈结果, 修正创新政策的偏差。
协同子系统运行是通过各层面创新政策的最优组合和相互协同作用达到整体功能优化的实现。复杂系统的总体功能需要通过功能子系统得以实现, 各领域和层面的创新政策子系统的功能和特征不同, 但对国家创新体系的整体功能都是不可缺少的。应当从不同层面的创新政策分别调整资源要素、动力要素和环境要素的投入比例和配置关系, 使现有的创新模式由“科层制递进”向“多元复合互动”转变, 实现创新政策整体功能的转变。
国家创新系统的快速、健康、持续发展, 有赖于国家创新政策体系的不断优化和升级。在国家创新政策体系结构中, 供给层面、需求层面和环境层面的创新政策之间互为因果、互为条件并作为一个互相调节的功能耦合体存在的, 通过调节创新要素之间的相互作用关系实现国家创新政策的整体功能。国家创新政策的系统化使得知识产权创造、管理、保护和其他相关政策环境全方位综合产生一种合力, 推动国家创新向前发展。
核辐射扩散“流程” 篇11
距离日本“3•11”大地震已过去一月有余，但福岛第一核电站事故对各国的影响仍在持续，扩散到中国境内的放射性物质也进一步蔓延。
4月5日起，北京、山东、江苏、广州等地陆续在菠菜、莴苣等蔬菜中检测出极微量的人工放射性核素碘-131。4月6日，山西省地表水体样本被检测出含有极微量的碘-131和铯-137。
4月10日，国家核事故应急协调委员会例行发布时仍强调，上述极微量的放射性物质，不会危害环境及公众健康。但放射性物质存在介质的增加，让人们变得更加谨慎——这表现为个别省市相关蔬菜的市场需求出现下降。
专家指出，尽管核辐射在国内的扩散范围不断加大，传播途径陆续增多，但从放射性物质剂量水平来看，其对国内居民造成的影响微乎其微。
空降传播链
实际上，蔬菜和地表水中检测到的辐射物，源自空气中放射性物质的沉降。
由于氢气爆炸及乏燃料池冷却系统失效，福岛第一核电站核裂变产物发生泄漏，碘、铯、锶等放射性核素与烟尘混杂，组成核辐射尘埃进入大气层，随高空风和大气环流向各地飘散。
3月26日，黑龙江省东北部空气中首先被检测出含有极微量的碘-131，很快，这种放射物质就在全国各地空气检测结果中被发现，部分省市还检测到更微量的铯-137和铯-134。
与此同时，空气中含有的放射性物质也自然沉降到地面，附着在露天的建筑、农作物、土壤和地表水等表面。如遇降雨，沉降过程还会进一步加速。
通常而言，放射性物质进入人体内，主要有吸入、食入、皮肤吸收和伤口侵入等四种途径。空气中的放射性物质可直接作用于人体，也可经由沉降后附着的食物和水传播链，间接进入到人体内。
“放射性物质在空气中的扩散，是一个‘边扩散、边稀释、边沉降’的过程。”中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所所长、卫生部核事故医学应急中心主任苏旭解释说，日本核辐射物质到达中国境内，其辐射剂量已极其微小。受污蔬菜要通过伽玛谱测量很长时间，才能发现极微量的放射性物质。
苏旭告诉《财经国家周刊》记者，从目前的检测结果来看，每公斤蔬菜所含放射性碘-131最高也不超过3贝克。按平均2贝克算，每人每天食用1公斤这样的蔬菜，仅相当于天然本底辐射（包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线）一天照射量的千分之五。
此外，若对受污蔬菜浸泡并进行仔细清洗，将检测不到任何放射性物质。“这表明蔬菜只是表面沾染，并非经过根茎吸收进入植物内部，发生了生态转移。”苏旭强调说。
尽管到目前为止，空气介质传播，仍是日本核辐射影响国内的主要传播途径。但经海水介质的传播也不容忽视——4月4日起，东京电力公司分批次将福岛第一核电站厂区内近万吨低浓度污染水排入海中。
有专家指出，海水介质传播速度较慢，经过海洋的稀释和扩散作用，浓度将降到更加微量的水平，就目前的排放量和扩散情况看，不会对中国近海造成污染。
“无论哪种介质和传播途径，放射性物质对人体的危害，主要取决于辐射剂量。”军事医学科学院放射与辐射医学研究所研究员朱志祥说。
体内作用
经过环境传播的链条，未衰变至稳定状态的放射性物质，可能最终进入到人体。核辐射对人体的伤害，来自于放射性射线照射机体造成的损伤。同样，辐射剂量是核心因素。
根据环境保护部（国家核安全局）4月10日的发布，由于各地检测出的人工放射性核素所造成的辐射剂量极其微弱，只有10-7微希沃特/小时量级，小于岩石、土壤、建筑物、食物、太阳等自然辐射源形成的天然本底辐射剂量率（0.1微希沃特/小时左右）的十万分之一。而通常情况下，超过100毫希沃特，才会对人体造成危害。
苏旭告诉《财经国家周刊》记者，土壤、空气、水中的天然本底辐射，可能与人工放射性核素放出不同的射线，但都以射线对人体作用可能引起损伤的量作为计量单位，因此可用来对人体造成的辐射效应进行对比。
不过，各种放射性核素，在人体内停留时间不尽相同。通常要综合物理上放射性物质衰减一半所用的时间（半衰期），以及在生物体内代谢一半放射性物质的时间，两者加权计算，得到一个有效半减期。而同一种核素的不同化学形态，也同时决定其在体内的停留时间。
“但辐射这个东西即便量再低，我们也不能说是完全安全的。因为辐射效应有其随机性。”朱茂祥告诉《财经国家周刊》记者，比如辐射的致癌作用，极其微小的辐射量，也可能导致100万人中，将来有1人因辐射产生癌症。
朱茂祥认为，人类利用放射技术越来越广泛，人工辐射的增加在所难免，但在天然本底辐射无法回避的情况下，要将新增人工辐射控制在很低的水平内。
目前，天然本底辐射导致的个人年辐射剂量，全球平均为2.4毫希沃特；对于人工辐射，国内标准规定的公众年剂量限值为1毫希沃特。
长期效应
尽管目前极微量的放射性物质，不足以对环境和公众健康带来危害，但日本核危机远未解除，对国内的影响也将进一步扩大。
4月7日，日本内阁官房长官枝野幸男表示，随着福岛核电站核危机的持续，放射水平正在增加，福岛核电站周围20公里的撤离区，可能有必要扩大范围。
次日，国家质检总局也发布公告，决定扩大禁止从日本进口食品、农产品的品种和产地范围，品种扩至整个食品、食用农产品及饲料。公告中称，“日本核泄漏事故对食品、农产品质量安全的影响范围不断扩大、影响程度不断加重。”
实际上，日本近期也不排除继续遭遇强震的可能。而福岛第一核电站排入海水中的放射性物质，也将在30年后扩散至整个太平洋。
在这样的背景下，长期监控放射性物质情况，关注核物质扩散的长远持续效应，显得尤为必要。
针对日本辐射物在国内的扩散传播，环境保护部（国家核安全局）已加强各地辐射环境应急监测，每天两次发布全国省会城市和部分地级市辐射环境自动监测站实时连续空气吸收剂量率监测值，卫生部也在对各地食品和饮用水进行实时抽样检测工作，严密监控辐射物指标。
“更长一段时间后，含有放射性物质的草和植物，有可能在牛身上富集，牛肉和奶制品都可能受到影响。但剂量会非常微小，加上半衰期的因素，甚至可能检测不到。”朱茂祥说。
扩散室尺寸的确定 篇12
关键词：人防工程,扩散室,余压
1 扩散室的作用
人防工程为了满足防护工程战时的使用功能, 必须设置相应的通风、给排水、电气以及通信等系统。通风口战时会因受到冲击波摧毁而丧失其应有功能, 目前, 通风口防冲击波设备多采用削弱冲击波的方法。防爆波活门是工程进排风口设置的具有一定的抵抗冲击波并能削弱冲击波的防护设备, 防爆波活门分为悬板式防爆波活门、胶管式防爆波活门和防爆超压排气活门。由于悬板式防爆波活门结构简单、工作可靠, 目前人防工程多采用悬板式防爆波活门。
悬板活门只能削弱部分冲击波压力, 在悬板活门后面还会有剩余的冲击波压力, 即余压的存在。而通风设备的允许余压一般都不大, 为了继续削弱这些余压, 可在悬板活门后设置扩散室。扩散室是利用其内部空间使冲击波的高压气流突然从断面小的活门入口进入断面大的扩散室, 使其密度下降, 压力降低, 以达到降压的目的, 从而使余压小于通风设备的允许余压, 满足战时正常通风的要求。
2 扩散室尺寸计算
扩散室应采用钢筋混凝土整体浇筑, 其室内平面宜采用正方形或矩形, 并应符合下列规定:
1) 扩散室室内横截面净面积 (净宽bs与净高hs之积) 不宜小于9倍悬板活门的通风面积。当有困难时, 横截面净面积不得小于7倍悬板活门的通风面积;
2) 扩散室室内净宽与净高之比 (bs/hs) 不宜小于0.4且不宜大于2.5;
3) 扩散室室内净长ls宜满足下式要求:
以甲类核5、常5二等人掩, 悬板活门HK400 (5) , 层高3 300 mm, 顶板厚200 mm为例进行扩散室尺寸计算, 可得hs=3.1 m。
由规范要求可知bs, hs应满足下面的关系:bshs≥7倍~9倍悬板活门通风面积且0.4≤bs/hs≤2.5, 查表可得5级悬板活门HK400 (5) 的通风面积为0.125 6 m2, 故bs, hs应满足:
由式 (1) 可得bs≥ (0.28~0.36) m, 由式 (2) 可得1.24 m≤bs≤7.75 m, 可取bs=1.3 m, 由规范第三条可得1.00 m≤ls≤8.03 m, 且ls应不小于bs, 故可取ls=1.3 m。
3 扩散室尺寸核算
1) 依据规范, 扩散室体积可按下式进行计算:
式中:Vk———扩散室体积, m3;
Δpt———作用在活门上的预定超压, MPa;
Ff———活门通风面积, cm2;
tg———活门关闭时间, s;
[Δpy]———容许余压, MPa。
查表可得5级悬板活门HK400 (5) 活门关闭时间为6.67×10-3s, [Δpy]=0.03 MPa, Δpt=0.30 MPa, 可以得出扩散室体积如下:
上文计算出的扩散室体积为:1.3×1.3×3.1=5.24 m3, 满足要求。
2) 依据规范, 扩散室余压可按下式进行计算:
a.当0.5≤l/A0.5≤2.0时:
b.当2.0<l/A0.5≤4.0时:
其中, A为扩散室横截面面积, m2;l为扩散室长度, m;n为活门悬板的个数;J为活门悬板的转动惯量, kg·m2;S为活门的通风面积, m2;Ψ为影响系数;Pc为活门超压设计值。
上文计算出的扩散室l/A0.5为0.65, 查表得n=2, J=0.249 1 kg·m2, 扩散室宽高比为b/h=0.42, 假设扩散室冲击波正向进入, 计算得Ψ=0.42-0.58=1.66, 故扩散室余压计算为:
4 结语
现行规范已给出部分扩散室最小尺寸, 因规范扩散室给出的净高为2 m, 若未经过计算一味选用图集尺寸, 势必会导致扩散室余压不满足或工程浪费等问题。
参考文献
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