利用深层海水生产淡水和冷气的新型装置研究

山东省实验中学

作者：刘启宸  李宇喆  孟子禾

辅导教师：曲延涛  王志宁  石磊

项目简介

1、项目摘要：本研究是利用波浪能直接驱动提升深层低温海水至海平面附近，冷却海面附近湿热空气联产淡水和可用于空调的冷气，以满足海岛生产生活的需求。

2、选题的确定：海岛淡水资源缺乏、居住环境差、战略意义重大，利用海岛本地资源提供开发海洋所需的淡水。

3、研究目的：为保卫海疆，守卫海岛，开发海岛，发展海洋经济提供一种可靠性高，运行成本低的淡水供应装置和空调装置。研究思路：充分利用海洋自身资源（湿热空气、低温海水、波浪能）。利用波浪能把深层低温海水提升到海平面附近，然后利用低温海水冷却海面附近湿热空气生产淡水和冷气。

4、研究过程：①通过各种途径了解到海岛淡水资源缺乏；②调研现有制取淡水的方法（缺点是高能耗、结构复杂、可靠性低），了解空气取水机的原理；③寻找适合海岛使用的低耗能、简单可靠的冷源；④调研利用深层海水作为冷源的可行性；⑤研究在低能耗条件下提升深冷海水的方法；选择与深冷海水进行高效换热的元件；⑥进行利用波浪能提升深冷海水的实验研究；进行湿热空气凝水效果的实验研究；⑦综合分析、计算，设计出装置；⑧样机制作；⑨样机实验⑩得出结果。

5、应用的科学方法及原理：采用了分析与综合的科学方法；连通器原理，阿基米德原理，能量守恒定律等。

6、创新点：充分利用了海洋本身丰富的资源。以海平面附近的湿热空气作为淡水源；设计了波浪能直接驱动的低温海水提取装置。以低温海水为冷源，冷却取自海平面上的湿热空气，联产淡水与冷气。该装置具有不需外部供能，结构简单，可靠性高的特点。

7、同类研究情况：主要是利用海洋温差能、波浪能、风能转化为电能，应用电能进行海水淡化、空气取水。耗电量大，结构复杂。

8、设想：进一步开展模拟计算，仿真分析，完善样机的设计与试验。

9、分工：刘启宸：负责论文的修改，ppt的制作，专利申请、专业查新。李宇喆：负责实验装置的设计、制作、实验。孟子禾：负责论文和日志的整理，参考文献的检索。

网链式香蕉防台风抗倒伏技术方案

海南省华侨中学

作者：王婷

辅导教师：王小勇

项目简介

一、项目摘要：《网链式香蕉防台风抗倒伏技术方案》是为了减轻海南蕉农的因频发台风所造成经损失而设计的。本文介绍了当台风来临之前，蕉农们需要提前安装、固定好塑料环卡，并在塑料环卡的四个方向用结实的绳子紧紧连接起来，最后在地的四角（周边）打几个水泥大桩，形成一个网链式的防护网，免受台风毁坏。本文以制作蕉地模型为研究对象，采用力学原理模拟未采用此方案和采用此方案的效果对比。实验结果表明未采用此方案时多数蕉树被拦腰刮倒，而采用此方案后只有少数蕉树被刮倒。香蕉防台风中采用网链式的防护网可以有效的减少台风对蕉树的损害，达到减少蕉农经济损失的目的。

二、该项目的选题是怎样确定的：为了减轻蕉农们的损失，我就想设计一个网链式香蕉防台风抗倒伏的技术方案。

三、设计(或研究)该项目的目的和基本思路：群网链式抗风是以蕉株自身为支撑主体，辅以塑料环卡和尼龙绳，形成一个立体的防风群体以降低台风的危害。其优点是：相对木桩（竹子）来说，塑料环卡和尼龙绳可做成标准件，这样既容易加工，又操作方便，劳动强度降低，施工时间缩短，为防台风赢得了宝贵的时间。绳子和塑料环卡因采用标准化生产，可循环利用和回收利用。一次作业，永久防护。

四、该项目的研究过程：4.1设计图；4.2流程图；4.3实地测量；4.4购材料；4.5做模型；4.6模拟台风。

五、该项目应用了哪些科学方法、科学原理：发明的基本结构为三角形或矩形结构，运用了力学原理和模拟方法。

六、该项目的主要贡献(创新部分)：改变单一捆绑式为群体网链式，其优点是：操作方便，成本低廉、效果良好，便于推广。

七、他人同类研究的情况调查：安插蕉桩或竹竿，但都是用捆绑的形式。

八、进一步完善该项目的设想：1．在地块的边缘用一条结实的绳子控制一排香蕉，在一排的末尾安装一个可自由拆解的手摇转轴。这样就可以使绳子绑得更紧，缩短了劳动时间。2．到大田中推广试验。

一种循环间歇污水处理器的设计与模型制作

陕西省西安高新第一中学

作者：崔夏荣

辅导教师：廖传珠

项目简介1、摘要；循环间歇污水处理光催化反应器分为太阳能转化储存、光催化反应、光催化剂分离等三大部分。在光催化反应系统中，由紫外光激发磁性复合纳米催化剂进行光催化降解有机污染物反应，电磁铁回收光催化剂并用于下一循环的污水处理。正准备申请国家发明专利或者实用新型专利。

2、选题是怎样确定的；最初的设想是设计和合成新型高效的纳米磁性光催化剂，但其理论较深，且研究周期较长。为此，设想进行标题项目的研究，以便能够利用清洁的太阳能进行处理污水。

3、设计目的和基本思路；本发明是通过电磁铁来实现循环和高效利用纳米磁性光催化剂的目的；同时，将太阳能转化为光催化反应器所使用的电能。从而实现一次投入，无限循环的污水处理新思路。

4、研究过程；分五个阶段：①查阅文献，设计研究方案；②合成纳米磁性光催化剂，熟悉光催化反应过程；③设计并制作反应器模型；④通过模拟污水处理实验，优化光催化反应器；⑤总结并申报国家发明专利。

5、应用的科学方法、原理；主要到涉及到电磁铁的作用原理和继电器的控制原理，同时还涉及到光催化反应、污水处理和水质检查，太阳能的储存和转化。

6、主要贡献；①利用电磁铁对磁性纳米光催化剂可控回收与释放，可以有效提高光催化效率和光催化剂的回收率；②太阳能作为可持续洁净能源的利用，环保节能；③反应器自动程度高，还可以进一步扩展自动化程度。

7、同类研究的情况调查；目前污水处理光催化反应器形式多样，要么为悬浮式，要么为固定式。二者均不能兼顾提高光催化效率和回收循环使用光催化剂的问题。本发明的目的在于提供一种循环间歇污水处理光催化器，克服上述两种反应器的缺点。

8、进一步完善该项目的设想；一是进一步开发新型高效的光催化剂，或者可以直接利用太阳能进行光催化反应；二是附加上水检测装置，并提高自动化控制的程度。

重庆嘉陵江黄花园大桥对水流条件的影响及船撞风险分析

重庆市南开中学

作者：尹霄

辅导教师：陈盛斌

项目简介

1.摘要：黄花园大桥的桥墩是多腹薄壁柔性桥墩，与其它桥梁的桥墩有所不同，设计实验模拟黄花园大桥这种桥墩在不同流速、不同水深条件下墩周的水流结构的特点；设计实验研究黄花园大桥所处的金沙碛河段泥沙的淤积情况。由于该大桥的桥墩的墩形较为单薄，承受撞击的能力差，所以论文采用六种方法计算分析船舶撞击黄花园大桥桥墩的撞击力的大小，并比较和分析了计算结果。同时论文又对船舶撞击黄花园大桥风险概率分析和黄花园大桥船撞风险等级评定，分析得出了黄花园大桥通航条件较差、防撞能力低、桥梁撞击风险等级为最高。建议设置强有力的防撞设施，确保桥梁安全；建议洪水期禁止船舶在黄花园大桥和千厮门大桥之间锚泊。

2.论文研究的背景：媒体报道嘉陵江黄花园大桥被船撞的新闻，因此特别关注黄花园大桥，经观察发现嘉陵江黄花园大桥的桥墩与其它的桥梁的桥墩有所不同，上网查阅才知道黄花园大桥的桥墩是多腹薄壁柔性桥墩。引起强烈的思考：黄花园大桥用这种桥墩对水流条件的影响有多大？被3000t的船舶所撞，黄花园大桥的风险有多大？黄花园大桥为重庆城区的主要过江通道，车流密度大。一旦发生船撞桥事故，后果严重。

3.研究过程：①收集资料，到实地察看大桥河段的相关情况；②模拟研究黄花园大桥黄花园大桥的桥墩的形状、墩柱的布置对水流条件的影响和黄花园大桥对泥沙的淤积。③计算船舶撞击黄花园大桥的碰撞力的大小和船舶撞击黄花园大桥的概率。④成果总结。

4.应用的科学方法：有控制变量法、转换法、模拟实验法。科学原理有动量定理、正态函数定理、概率规律。

5.主要贡献：研究了黄花园桥墩的形状、墩柱的布置对水流条件的影响；计算出了船舶撞击黄花园大桥的碰撞力的大小；计算出船舶船舶撞击黄花园大桥的概率；评定黄花园大桥的风险等级。

6.问题与展望：船舶对桥梁的撞击力都是在理论上进行静态研究。望今后用计算机和传感器进行动态研究