喷雾对促进细颗粒物声波团聚的影响

张光学，朱颖杰，周涛涛，王进卿，徐鸿，池作和



喷雾对促进细颗粒物声波团聚的影响

张光学，朱颖杰，周涛涛，王进卿，徐鸿，池作和

（中国计量大学能源工程研究所，浙江杭州 310018）

以燃煤烟气为对象，实验研究了各参数对喷雾促进声波团聚的影响。结果表明，添加喷雾后，声波团聚效率提高了25%～40%。无论有无喷雾，声波团聚均存在相同的最佳频率，为1400 Hz左右。较低液气比时，团聚效率随液气比的增加而明显增大，但超过0.10后，团聚效率趋于稳定。添加喷雾时，团聚效率随停留时间的增加而提高，但达到4.2 s时基本达到最大值。分析了喷雾提高团聚效率的机理，在喷雾作用下，颗粒之间形成比范德华力更强的液桥力，增大了有效碰撞系数；同时，雾化液滴的加入为气溶胶团聚提供了种子颗粒，周围的细颗粒易与之发生碰撞团聚，使团聚效率提高。研究表明，喷雾方法可以大幅降低声波团聚工艺的操作能耗。

气溶胶；喷雾；声波；团聚；粒度分布

引 言

大气中的细颗粒物，尤其是PM2.5（空气动力学粒径小于2.5 μm的颗粒）具有极大比表面积，易富集有害物质，对人体健康和环境危害很大，已经成为我国各地大气的首要污染物[1-2]。燃煤等工业过程是大气细颗粒物的主要来源[3]。目前广泛使用的静电除尘器等常规除尘设备，虽能达到97%～99%总除尘效率，但对PM2.5的脱除率却很低，仅为70%～90%[4]。因此，提高除尘器的PM2.5捕集效率成了颗粒物污染控制领域的研究重点和难点。

声波团聚是其中一项有潜力的除尘预处理技术[5-6]，其原理是利用高强声波对含尘烟气进行处理，使颗粒之间发生碰撞、团聚，形成更大的团聚体颗粒。处理后烟气中的颗粒数量减少、平均粒径增大，更易被除尘器捕集[7]。在合适的条件下，声波能在数秒内使PM2.5浓度降低70%以上[8-9]，如果将该技术应用于工业烟气预处理，则可使常规除尘器对PM2.5的捕集效率由80%左右提高到约97%，从而大幅消减PM2.5的排放。

国内外众多学者已对声波团聚技术展开了广泛的研究[10-11]，基本掌握了最佳操作条件，并逐步揭示了团聚机理。实验表明，声波团聚的最佳频率与气溶胶粒径有关，粒径越小，所需的声波频率越高。对于燃煤烟气等微米及亚微米级颗粒物，1～3 kHz比较合适[8, 12-13]；对于内燃机排气等纳米级颗粒物，10～30 kHz的高频声波则更有效[14-15]。在机理研究方面，普遍认为同向团聚机理对多分散相气溶胶最重要[16-17]，即粒径不同的颗粒在声场中被夹带程度不同导致的碰撞团聚。而流体力学机理[18]主要在单分散相气溶胶中起作用，指的是颗粒在声场中由于其周围流场不对称，对附近其他颗粒产生吸引或排斥，引起相对运动而团聚。

尽管声波团聚技术已在实验室获得成功，但是为了能在数秒时间内产生可观的团聚效果，一般需要150 dB以上声压级[6]，能耗很大，且带来噪声污染问题，这是制约该技术进入工业应用的重要因素之一。为了能在中等强度声场中进行有效的颗粒团聚，部分研究者提出采用蒸汽和喷雾等外加条件协助促进团聚的方法[19-20]。Sarabia等[15]较早地研究了添加蒸汽对柴油机排气声波团聚的影响，发现在21 kHz时，6%水蒸气能够提高约30%的团聚效率。陈厚涛等[21]在燃煤烟气中添加雾化水滴，发现能有效提高声波对PM2.5颗粒的清除效率，增幅达20%左右。杨振楠等[22]发现提高气体相对湿度能一定程度上促进声波团聚效率，原因是颗粒之间液桥黏附力增加了。颜金培等[23-25]研究了蒸汽和润湿剂液滴对改善声波团聚的影响，发现过饱和度超过1.0后，团聚迅速增强，能够在130 dB时达到70%的脱除效率；添加润湿剂亦可有效提高声波团聚效率，提高的幅度大致与颗粒润湿性能的改善值呈正比。马德刚等[26]通过雾化加湿的方法提高燃煤烟气的PM2.5声波团聚效率，发现该技术能够改善布袋除尘器运行条件。

综上，喷雾增湿提高声波团聚效果的方法已得到实验验证，该措施能大幅降低团聚过程的运行能耗，为工业应用提供了一个可行的发展方向。然而，相关的研究刚起步，液气比和停留时间等参数的影响仍未得到深入了解，尤其是声波频率对喷雾联合声波团聚效率的影响尚未见报道，而这方面研究对推动该技术的工业应用具有重要意义。

本文以燃煤烟气为对象，通过实验研究了声功率、频率、液气比和停留时间等对喷雾情况下的声波团聚效率的影响，并分析了喷雾改善声波团聚的作用机理。

1 实验装置及方法

图1是声波团聚实验系统。燃煤飞灰经过筛分和烘干处理，通过定量粉末给料机（瑞士Lambda 公司，5812-L型）送入风粉混合器，与空气混合，形成模拟烟气，然后经过分离器预处理，去除部分过大颗粒，最终形成稳定气溶胶进入团聚室。模拟烟气体积流量为7.1～14.1 m3·h-1，进入团聚室的颗粒物初始浓度约为2 g·m-3。团聚室由有机玻璃制成，呈圆筒状，内径100 mm，高1.5 m，竖直放置。声源系统位于团聚室顶端，由信号发生器、音频功率放大器、压缩式驱动器及号角组成。团聚室上部还布置了压力雾化喷嘴（东莞捷原，SU1型），喷射方向为竖直向下，雾化角度为60°，介质为纯水，雾化压力为0.12～0.15 MPa，喷雾平均粒径为25 μm，流量为0.5～5 L·h-1。在实验中，用液气比指标来衡量喷雾量，定义为喷雾液气比与气溶胶的质量流量之比。

实验采用低频声源，频率范围为800～2000 Hz，正弦波，功率为0～20 W。声源声压级可达130～150 dB，且在团聚室中几乎不发生衰减。在团聚室尾部采用撞击式采样器（常州普森电子厂，FA-3型）进行气溶胶粒径分布测量。该仪器共有9级，每一级都由带细小喷口的孔板及集尘盘组成，参数见表1。当气溶胶进入采样器后，由于孔板上的喷口直径逐级缩小，气流速度逐级增大，不同大小的颗粒因惯性差异，分别被相应的集尘盘截获。最末级是滤膜，用于收集未被捕集的亚微米颗粒。

表1 FA-3采样器各级粒径参数

用团聚效率来评价团聚效果，定义为

式中，0和分别为气溶胶团聚前后的颗粒数目浓度，cm-3。

2 结果与讨论

2.1 声功率的影响

图2为声场和喷雾作用下的气溶胶粒径分布变化，其中声波频率为1400 Hz、气溶胶在团聚室的停留时间为5.3 s、喷雾液气比为0.07。实验结果表明，初始气溶胶粒径基本上呈双峰分布，峰值大致出现在1.5 μm和5 μm处。在声波作用下，气溶胶颗粒数目浓度大幅降低，团聚效果显著。添加喷雾后，团聚效果进一步增强，仅5.0 W的喷雾声波联合团聚效果已超过了13.8 W的纯声波作用。另外，与仅喷雾工况相比，声波与喷雾的耦合作用使气溶胶浓度更低，尤其是PM2.5颗粒物明显降低。

图3为不同声功率（）时的气溶胶团聚效率，为液气比，其中声波频率为1400 Hz、气溶胶在团聚室的停留时间为5.3 s，为0时表示无声波仅喷雾。由图可见，无论是否存在喷雾，团聚效率均随着声功率增加而提高，这是因为声功率越高，团聚室内气溶胶介质振幅越大，使细颗粒的振动增强，促进了颗粒的碰撞及团聚。在各液气比下，加入声波总是能够进一步提高喷雾作用下的团聚效率。当声功率相同时，喷雾能够显著提高团聚效率，提升幅度为25%～40%。这表明在喷雾作用下，颗粒之间液桥力作用及液滴与颗粒之间相对夹带系数的增加，能够有效提高团聚效果。

2.2 声波频率的影响

纯声波团聚时，实验已发现其存在最佳频率[8,13]，高于或低于该频率都会导致团聚效率降低。而添加喷雾时，声波频率对团聚效果的影响尚不清楚。图4为不同频率下的声波团聚效率变化情况，其中声功率为12.5 W、停留时间为5.3 s、液气比为0.09。图中TP和PM2.5分别表示总气溶胶颗粒（total particle）和PM2.5颗粒。实验发现，纯声波作用下，最佳团聚频率为1400 Hz；添加喷雾后，声波团聚同样存在最佳团聚频率，且与喷雾前的最佳频率相同。最佳频率与气溶胶粒径分布等参数有关，在本文实验条件下该值为1400 Hz。这表明，喷雾前后的主要控制机理均为同向团聚机理，因为该机理的团聚核函数对频率变化比较敏感[27]。另外，声波对PM2.5颗粒的去除效率略高于气溶胶总团聚效率。

2.3 液气比的影响

图5为液气比对团聚效率的影响，停留时间为5.3 s、声波频率为1400 Hz，其中液气比为0表示无喷雾。由图可见，在不同的声功率下，团聚效率均随着液气比的增加而增加；尤其在较低的液气比时，这种增长趋势更明显。然而，当液气比超过0.10时，团聚效率增加的趋势逐渐减缓，进一步增加液气比并不能有效提高声波团聚效率。

2.4 停留时间的影响

停留时间是声波团聚技术的一个重要的参数，过长的停留时间将使团聚室体积过大，且声波衰减显著，使工业应用困难。图6是停留时间（）对团聚效率的影响（频率为1400 Hz、声功率为12.5 W、液气比为0.07）。实验结果表明，无喷雾时，随停留时间的延长，团聚效率基本上呈线性增加；存在喷雾时，当停留时间达到4.2 s时，团聚效率已接近最大值，进一步延长停留时间并不能提高团聚效率。因此，通过喷雾提高声波团聚效率的方法，还可以降低团聚室体积，有利于推动该技术的工业应用。

2.5 喷雾促进声波团聚的机理分析

在声场中，气溶胶中的颗粒物会随着气体介质的振荡而振荡。但由于颗粒的惯性，振荡的幅度一般低于气体介质，两者的比值定义为夹带系数[28]

式中，p和g分别为颗粒和气体振动速度的幅值，m·s-1；=2π为角频率；为声波频率，Hz；p=p2/18g，为颗粒弛豫时间，s。

颗粒粒径越大，惯性越大，夹带系数越小，在声场中趋向于静止；粒径越小，越容易被夹带，随声波一起振荡。这样，不同粒径的颗粒夹带系数不同，振幅也不同，产生了相对运动，发生碰撞而团聚，这就是同向团聚机理[16, 29]。

雾化液滴粒径大于气溶胶细颗粒，因此夹带系数低于细颗粒，不同频率下两者的夹带系数如图7所示（颗粒和液滴的密度分别为2500、1000 kg·m-3，液滴粒径25 μm，细颗粒取2 μm与5 μm为代表）。由图可见，液滴与颗粒间的相对夹带系数（d,p）大于颗粒之间的相对夹带系数（d,d）。喷雾前，仅靠细颗粒之间的相对运动引起的团聚，由于d,d较小，团聚较弱；喷雾后由于雾化液滴的加入，气溶胶颗粒之间的相对运动程度增强，团聚效果能够得到增强。此时，雾化液滴起到了“种子颗粒”的作用[30]，成为气溶胶中团聚核，有效地与周围的细颗粒发生碰撞，提高了团聚效率。

3 结 论

（1）喷雾促进声波团聚效率的机理主要是：在喷雾的作用下，颗粒之间形成较强的液桥力，使有效碰撞系数提高；雾化液滴作为种子颗粒，使气溶胶颗粒之间的相对夹带系数增大，团聚效果得到增强。

（2）添加喷雾后，声波团聚效率大幅增加，提升幅度为25%～40%，仅5 W时团聚效率就超过了13.8 W的纯声波作用。因此，通过喷雾可以降低声波团聚工艺的能耗。

（3）纯声波作用时，声波团聚存在最佳频率；添加喷雾后，仍存在最佳团聚频率，且与喷雾前相同，在本文实验条件下该值为1400 Hz。

（4）当液气比较低时，声波团聚效率随液气比的增加而明显增大，而当液气比达到0.10以上时，团聚效率趋于稳定。

（5）添加喷雾时，声波团聚效率随停留时间的增加而提高，但当达到4.2 s时基本达到最大值，表明通过喷雾可以降低团聚室体积，对该技术的工业推广有利。

符 号 说 明

d——颗粒粒径，m P——声功率，W t——停留时间，s η——团聚效率 λ——液气比 μd,d——颗粒间相对夹带系数 μd,p——液滴与颗粒间相对夹带系数 μg——气体介质动力黏度，Pa·s ρp——颗粒密度，kg·m-3 τp——颗粒弛豫时间，s 下角标 d——液滴 g——气体介质 p——颗粒 0——团聚前

References

[1] DAVID Y H, CHEN S C, ZUO Z L. PM2.5in China: measurements, sources, visibility and health effects, and mitigation[J]. Particuology, 2014, 13(2): 1-26.

[2] HAN L J, ZHOU W Q, LI W F. City as a major source area of fine particulate (PM2.5) in China[J]. Environmental Pollution, 2015, 206: 183-187.

[3] 马召辉, 梁云平, 张健, 等. 北京市典型排放源PM2.5成分谱研究[J]. 环境科学学报, 2015, 35(12): 4043-4052. MA Z H, LIANG Y P, ZHANG J,. PM2.5profiles of typical sources in Beijing[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2015, 35(12): 4043-4052.

[4] 刘建忠, 范海燕, 周俊虎, 等. 煤粉炉PM10/PM2.5排放规律的试验研究[J]. 中国电机工程学报, 2003, 23(1): 145-149. LIU J Z, FAN H Y, ZHOU J H,. Experimental studies on the emission of PM10and PM2.5from coal-fired boiler[J]. Proceedings of the CSEE, 2003, 23(1): 145-149.

[5] SHENG C D, SHEN X L. Simulation of acoustic agglomeration processes of poly-disperse solid particles[J]. Aerosol Science and Technology, 2007, 41(1): 1-13.

[6] 杨林军, 赵兵, 姚刚, 等. 燃烧源可吸入颗粒物声波团聚研究进展与展望[J]. 洁净煤技术, 2007, 13(5): 41-45. YANG L J, ZHAO B, YAO G,. The prospect and progress on acoustic agglomeration of PM10from combustion[J]. Clean Coal Technology, 2007, 13(5): 41-45.

[7] RIERA-FRANCO E, GALLEGO-JUAREZ J A, RODRIGUEZ- CORRAL G,. Acoustic agglomeration of submicron particles in diesel exhausts: first results of the influence of humidity at two acoustic frequencies[J]. Journal of Aerosol Science, 2000, 31(S1): 827-828.

[8] LIU J Z, ZHANG G X, ZHOU J H,. Experimental study of acoustic agglomeration of coal-fired fly ash particles at low frequencies[J]. Powder Technology, 2009, 193(1): 20-25.

[9] 陈厚涛, 章汝心, 曹金祥, 等. 声波团聚脱除柴油机尾气中超细颗粒物的试验研究[J]. 内燃机学报, 2009, 27(2): 160-165. CHEN H T, ZHANG R X, CAO J X,. Experimental study on acoustic agglomeration of ultrafine particles in diesel engine exhaust[J]. Transactions of CSICE, 2009, 27(2): 160-165.

[10] HOFFMANN T L. Environmental implications of acoustic aerosol agglomeration[J]. Ultrasonics, 2000, 38(1-8): 353-357.

[11] RIERA-FRANCO E, GALLEGO-JUAREZ J A, RODRIGUEZ- CORRAL G,. Application of high-power ultrasound to enhance fluid/solid particle separation processes[J]. Ultrasonics, 2000, 38(1-8): 642-6.

[12] 张光学, 刘建忠, 周俊虎, 等. 燃煤飞灰低频下声波团聚的实验研究[J]. 化工学报, 2009, 60(4): 1001-1006. ZHANG G X, LIU J Z, ZHOU J H,. Acoustic agglomeration of coal-fired fly ash particles at low frequency sound fields[J]. CIESC Journal, 2009, 60(4): 1001-1006.

[13] 孙德帅, 郭庆杰. 可吸入颗粒物声场团聚实验研究[J]. 化学工程, 2010, 38(4): 81-84. SUN D S, GUO Q J. Experimental study on acoustic agglomeration of inhalable particles[J]. Chemical Engineering(China), 2010, 38(4): 81-84.

[14] 康豫博, 朱益佳, 蔺锋, 等. 超细颗粒物超声波团聚的影响因素[J]. 上海交通大学学报, 2016, 50(4): 551-556. KANG Y B, ZHU Y J, LIN F,. Influencing factors of acoustic agglomeraton of ultrafine particles[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 50(4): 551-556.

[15] RIERA-FRANCO E, ELVIRA-SEGURA L, GONZALEZ-GOMEZ I,. Investigation of the influence of humidity on the ultrasonic agglomeration of submicron particles in diesel exhausts[J]. Ultrasonics, 2003, 41(4): 277-81.

[16] 张光学, 刘建忠, 王洁, 等. 基于改进区域算法的声波团聚数值模拟[J]. 燃烧科学与技术, 2012, 18(1): 44-49. ZHANG G X, LIU J Z, WANG J,. Numerical simulation of acoustic agglomeration by improved sectional algorithm[J]. Journal of Combustion Science and Technology, 2012, 18(1): 44-49.

[17] HOFFMANN T L, KOOPMANN G H. Visualization of acoustic particle interaction and agglomeration: theory and experiments[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1996, 99(4): 2130-2141.

[18] 张光学, 刘建忠, 王洁, 等. 声波团聚中尾流效应的理论研究[J]. 高校化学工程学报, 2013, 27(2): 199-204. ZHANG G X, LIU J Z, WANG J,. Theoretical study of acoustic wake effect in acoustic agglomeration[J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2013, 27(2): 199-204.

[19] 胡惠敏, 李瑞阳, 蔡萌, 等. 声波与其他方法联合作用脱除细颗粒物的研究进展[J]. 上海理工大学学报, 2016, 38(1): 13-18. HU H M, LI R Y, CAI M,. Review of the technique of removing fine particles by the combination of acoustic and other methods[J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology, 2016, 38(1): 13-18.

[20] 王洁. 声波团聚及联合其他方法脱除燃煤飞灰细颗粒的研究[D].杭州: 浙江大学, 2012. WANG J. Study of combined acoustic agglomeration with other means to remove coal-fired fine particles[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2012.

[21] 陈厚涛, 赵兵, 章汝心, 等. 声波与雾化水滴联合作用增强燃煤PM2.5脱除的实验研究[J]. 中国电机工程学报, 2009, 29(2): 35-40. CHEN H T, ZHAO B, ZHANG R X,Experimental study on the enhancement of removing PM2.5in coal-fired fumes under the combined effect of acoustic wave and atomized water drop[J]. Proceedings of the CSEE, 2009, 29(2): 35-40.

[22] 杨振楠, 郭庆杰, 李金惠. 气氛与湿度对燃煤飞灰颗粒声波团聚的影响[J]. 化工学报, 2011, 62(4): 1055-1061. YANG Z N, GUO Q J, LI J H. Effect of atmosphere and relative humidity on particle agglomeration of fly ash in acoustic wave[J]. CIESC Journal, 2011, 62(4): 1055-1061.

[23] 颜金培, 陈立奇, 杨林军. 燃煤细颗粒在过饱和氛围下声波团聚脱除的实验研究[J]. 化工学报, 2014, 65(8): 3243-3249. YAN J P, CHEN L Q, YANG L J. Agglomeration removal of fine particles at super-saturation steam by using acoustic wave[J]. CIESC Journal, 2014, 65(8): 3243-3249.

[24] 颜金培, 陈立奇, 杨林军. 润湿剂促进燃煤细颗粒声波团聚脱除的实验研究[J]. 燃料化学学报, 2014, 42(10): 1259-1265. YAN J P, CHEN L Q, YANG L J. Experimental study on promotion of coal combustion fine particles acoustic agglomeration removal by using wetting agents[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2014, 42(10): 1259-1265.

[25] 颜金培, 陈立奇, 杨林军, 等. 声波与相变联合作用下细颗粒脱除的实验研究[J]. 中国电机工程学报, 2014, 34(20): 3282-3288. YAN J P, CHEN L Q, YANG L J,. Experimental study on removal of fine particles under the combined effect of acoustic and vapor condensation[J]. Proceedings of the CSEE, 2014, 34(20): 3282-3288.

[26] 马德刚, 林伟强, 郑琪琪, 等. 声凝并联合雾化预处理及其在过滤除尘中的应用[J]. 环境工程学报, 2015, 9(5): 2353-2358. MA D G, LIN W Q, ZHENG Q Q,. Pretreatment based on combined effect of acoustic agglomeration and atomization and its application in air filtration[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2015, 9(5): 2353-2358.

[27] 张光学, 刘建忠, 周俊虎, 等. 小颗粒声波团聚中碰撞效率的计算及影响分析[J]. 化工学报, 2009, 60(1): 42-47. ZHANG G X, LIU J Z, ZHOU J H,. Simulation and analysis of collision efficiency in acoustic agglomeration[J]. CIESC Journal, 2009, 60(1): 42-47.

[28] HOFFMANN T L. An extended kernel for acoustic agglomeration simulation based on the acoustic wake effect[J]. Journal of Aerosol Science, 1997, 28(6): 919-936.

[29] DONG S, LIPKENS B, CAMERON T M. The effects of orthokinetic collision, acoustic wake, and gravity on acoustic agglomeration of polydisperse aerosols[J]. Journal of Aerosol Science, 2006, 37(4): 540-553.

[30] 王洁, 张光学, 刘建忠, 等. 种子颗粒对声波团聚效率的影响[J]. 化工学报, 2011, 62(2): 355-361. WANG J, ZHANG G X, LIU J Z,. Effect of seed particles on acoustic agglomeration efficiency[J]. CIESC Journal, 2011, 62(2): 355-361.

Improve acoustic agglomeration of fine particles by droplet spray

ZHANG Guangxue, ZHU Yingjie, ZHOU Taotao, WANG Jinqing, XU Hong, CHI Zuohe

(Institute of Energy Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, Zhejiang, China)

Acoustic agglomeration is a potential pretreatment technology for efficient reduction of particulate matter emission in flue gas. However, high energy consumption restricts its commercial application. To improve acoustic agglomeration efficiency, droplet spray was added to aerosol. The influences of operating parameters on agglomeration efficiency were studied to explore compounding effect of acoustic field and droplet spray. The results showed that acoustic agglomeration efficiency was increased by 25% to 40% with addition of droplet spray. Whether the droplet spray existed or not, similar influence of sound frequency on agglomeration was observed with optimum frequency at 1400 Hz. The agglomeration efficiency rose with the increase of sound power, liquid-gas ratio or aerosol residence time, which reached to maximum when liquid-gas ratio was over 0.10 or aerosol residence time exceeded 4.2 s. Two main mechanisms were proposed for the improvement of agglomeration efficiency with presence of droplet spray. One was that droplet spray created liquid bridge forces between particles, which were much stronger than van der Waals forces, and increased collision efficiency greatly. The other was that liquid droplets acted as particle seeds for agglomeration, which had significantly different entrainment factors compared to surrounding small particles. Consequently, relative movement among aerosol particles was enhanced so agglomeration efficiency was promoted. The results suggest that energy consumption of acoustic agglomeration process can be reduced dramatically with addition of droplet spray.

aerosol; spray; acoustic; agglomeration; particle size distribution

10.11949/j.issn.0438-1157.20161586

X 513

A

0438—1157（2017）03—0864—06

国家自然科学基金项目（51408574）；浙江省“仪器科学与技术”重中之重学科人才培育计划项目；浙江省自然科学基金项目（LY13E060007）。

2016-11-09收到初稿，2016-11-30收到修改稿。

联系人及第一作者：张光学（1982—），男，博士，副教授。

2016-11-09.

ZHANG Guangxue, zhangguangxue@cjlu.edu.cn

supported by the National Natural Science Foundation of China(51408574).