电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

聚乙二醇修饰对抑制纳米颗粒在水中聚集行为影响的分子动力学模拟

为了探究表面聚乙二醇（PEG）修饰对抑制疏水性纳米颗粒在水中的聚集行为影响,应用粗粒度分子动力学计算方法,对PEG修饰的疏水性纳米颗粒的水相聚集行为进行了模拟研究.分别建立刚性颗粒和表面疏水链改造的颗粒两种纳米颗粒模型,重点探讨了不同链长PEG修饰对抑制颗粒聚集的影响.研究发现,PEG修饰可以有效抑制疏水性纳米颗粒在水相中的聚集行为,而且随着PEG修饰长度的增加,抑制聚集作用明显增强.通过对颗粒聚集前、后体系的分子密度分布改变、颗粒的均方位移以及能量变化等参数的分析,进一步阐述了PEG修饰抑制疏水性纳米颗粒在水相中的聚集过程,并对其微观机制进行初步探究.模拟结果表明,通过对纳米颗粒表面进行PEG修饰,可以调控颗粒在水相环境中聚集行为.     

电絮凝处理压裂返排液中絮体及气泡的分形成长特征

利用絮体分形理论阐述了电絮凝处理胍胶压裂返排液中颗粒絮体和气泡的分形成长特征,研究了电絮凝时间对其形成的影响,用分形维数表征了处理时间对二者的影响及变化规律。结果表明,絮体形态、气泡粒径与其分形维数之间呈良好的正相关性,絮体分形维数Df达到1. 90后稳定,絮体聚集更加紧实,易于沉降;气泡的分形维数Df快速达到2. 0后不随处理时间延长而变化,其当量圆直径为36. 1～49. 9μm,产生微气浮作用,强化了絮体的快速分离。     

明渠流中分形絮团破裂的格子Boltzmann方法模拟

应用格子Boltzmann方法模拟了黏性泥沙三维分形絮团在明渠水流中的沉降、破裂过程,揭示了絮团在水流剪切作用下的破裂机理．结果表明,水流流速较小时,絮团将不发生破裂而沉积到海床;在水流流速较大的情况下,强度较小的絮团将在水流剪切作用下发生破裂,破裂后的单个泥沙颗粒或小絮团随水流一起运动,不会沉降到床面,而强度较大的絮团在经受近底剪切变形后仍可沉降到床面．絮团沉降破裂过程的格子Boltzmann模拟结果与已有的直观认识一致．     

孤立波和海流作用下单桩基础局部冲刷及保护的数值分析

采用数值模拟的方法研究了孤立波和海流共同作用下单桩周围海床的局部冲刷.通过求解RNG k-ε湍流模型封闭的N-S方程,准确地模拟了桩周流场的变化情况.泥沙输运模型考虑泥沙的夹带、悬移质输送、沉积以及推移质输送的泥沙冲刷机制.对于斜坡床面,考虑重力对泥沙颗粒的影响,并对临界希尔兹数进行修正.将数值结果与实验数据进行比较,验证了数值模型的准确性.在此基础上,详细分析在不同波高条件下的桩基冲刷发展过程,初步研究了桩基保护层对冲刷的影响.结果表明:波-流共同作用下桩基周围海床的冲刷深度比单纯流或孤立波作用下冲刷深度更大;倾斜海床下的局部冲刷深度更大;保护层的设置可以有效地降低桩周局部冲刷深度,保护层粒径的大小对防护效果的影响较大.     

新型聚硅硫酸铁铝处理废水的絮体分形研究

应用分形理论研究分析PFASSi及与PAM复合处理废水时生成的絮体的形成、生长和不规则程度,生成的絮体分形维数为1.53～1.65或1.55～1.73;解释了混凝过程的吸附架桥、沉淀网捕作用机理和气浮过程的凝聚、絮粒与气泡粘附及上浮作用机理.     

冰晶颗粒的浮升融化过程

为了更好地理解相变浆体的流动与热质传递过程,对冰晶颗粒在水中的浮升融化过程进行了数值计算研究.计算模型考虑了多种作用力下冰晶颗粒的自由浮升过程,并通过焓-多孔介质法对颗粒浮升中伴随的融化过程进行了描述.利用该模型研究了流体与颗粒的换热温差以及颗粒内部过冷对其非均匀浮升融化过程的影响,获得了颗粒浮升融化过程中的形态变化以及涉及到的流动与传热特性.计算结果表明,冰晶颗粒内部的过冷度对颗粒的融化有极大的阻碍作用.     

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF（volume of fluid）的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.     

细颗粒泥沙絮团粒径计算新方法

通过分析絮团在沉降过程中所受不同性质的力与絮团形状参数之间的关系,提出了一套新的絮团粒径定义方法.以两种不同性质的泥沙为对象,使用新定义与传统的等效圆定义分别计算了泥沙絮团二维图像的粒径,并对比了两种结果的优劣.研究结果表明:与传统定义相比,新定义的计算结果更加符合实测沉速的分布规律,计算精度也有较大幅度提升;当计算形状不规则絮团的沉速时,提升幅度要明显大于平均提升幅度;与传统定义相同,当使用新定义计算絮团沉速时,小颗粒絮团的计算结果要优于大颗粒絮团.     

高压磨料水射流过程流场压力场数值模拟

利用计算流体力学方法对高压磨料水射流过程进行了数值模拟.应用拉格朗日随机轨道模型对固体颗粒的运动轨迹进行数值模拟,采用标准湍流模型对连续相流动进行数值模拟,得到连续相速度场和压力场分布.结果表明,颗粒直径是射流过程主要影响因素,改变系统压力和喷射靶距,可以为高压磨料水射流过程的研究提供有意义的途径.     

集成函数在基于不精确法的集成稳健设计中的应用

针对产品在设计初期影响产品质量的各种不确定性因素,将不精确法与稳健设计相结合. 根据不精确法的映射方法,把产品的设计变量从设计变量空间(DVS)映射到性能变量空间(PVS),并建立设计变量到性能参数的映射函数--集成函数,利用其合成PVS中的不同性能偏爱,完成多属性的偏爱集成或多个评价者之间的偏爱集成. 以减速器为例说明集成函数对多属性集成稳健设计方案求取最优决策的应用. 实例表明该方法是方便和实用的.     

OLAP聚集计算中的维存储技术

为解决传统行存储结构导致OLAP聚集计算效率低下的问题,设计了基于维存储的OLAP数据存取技术.首先,将OLAP事实表中的维属性集和度量属性集定义为2个列族,每张维表的所有属性定义为1个列族.对维表进行二进制编码,生成维层次编码,从而保持了维的层次语义特性.以(维层次编码,度量值)对形式按列组织数据,消除查询时维表与事实表的复杂连接操作运算.然后,采用自底向上方法构建B+树,对维层次编码进行索引,加快了数据读取效率.通过增删事实表和维层次编码-度量表中相应的列,实现维和度量的增加和删除.性能分析结果表明,这种OLAP数据存取技术具有良好的可扩展性,能高效地管理和存取OLAP海量多维数据,有效支持上层OLAP聚集计算.     

LTE-Advanced下行链路载波聚合

载波聚合技术是LTE-Advanced系统的关键技术之一,它能有效地解决LTE-A系统带宽扩展问题.该文对载波聚合的应用场景和聚合方法进行了介绍,同时给出了LTE-A下行链路载波聚合的方案;然后从不同邻信道干扰下单路信号的BER性能、不同保护带宽下单个小区的BER性能和多载波聚合与直接宽带聚合的比较3个方面对载波聚合技术的性能进行了仿真.仿真表明,保护带宽的增加可以提高系统性能,而且直接宽带聚合模式性能优于多载波聚合模式.     

气溶胶凝聚粒子的分形模拟

分析了大气气溶胶特性的研究意义及气溶胶粒子的分形特征.基于DLA模型模拟了不同原始微粒数目凝聚生长的分形气溶胶凝聚粒子,并将模拟结果与实验观察结果相比较,验证了模拟结果的可靠性.给出了凝聚粒子分形维数随原始微粒数目的变化曲线,结果显示,原始微粒数目直接影响凝聚粒子的分形维数.     

Abnormal protein aggregation and neurodegenerative diseases

Abnormal protein aggregation or amyloid is the major cause of many neurodegenerative disorders. The present review focuses on the correlation between sequence and structure features of proteins related to the diseases and abnormal protein aggregation. Recent progress has improved our knowledge on understanding the mechanism of amyloid formation. We suggest a nucleation model for ordered protein aggregation, which can also explain pathogenesis mechanisms of these neurodegenerative diseases in vivo.     

酪蛋白的聚集态及其膜分离

采用孔径分别为50、200和500 nm的陶瓷膜处理碱性酪蛋白水溶液,考察操作条件及pH对过滤通量和截留率的影响,并研究酪蛋白胶束在不同pH下的聚集行为.结果表明:采用孔径为200 nm的陶瓷膜过滤1 g/L的酪蛋白溶液,在pH=13,操作压差0.10 MPa,膜面流速3.0 m/s条件下,可获得膜通量266 L/(m2·h)和酪蛋白截留率71.8％,综合效果好.酪蛋白的胶束尺寸和黏度随pH的增大而增大.膜过滤通量随pH增大而减小 ;截留率随pH增大而增大.