柴油机微粒分形生长数值模拟及其影响因素分析

根据柴油机碳烟颗粒生长过程中的成核、凝聚和枝接等生长特点,基于动态Monte Carlo方法建立了碳烟微粒分形生长过程的物理数学模型,对模型进行了数值求解,模拟了微粒凝聚和枝接的结构形态,并与实际碳烟微粒进行了形态上的对比．结果表明,枝接过程在形成链状排气微粒中起主要作用．对微粒生长过程中的温度和压力等环境因素进行了计算和分析,获得了碳烟微粒的分形维数与这些影响因素之间的关系．     

柴油机排气管内碳烟颗粒形貌变化过程分析

采集柴油机在不同工况下和排气管不同位置处的碳烟颗粒,通过透射电镜对碳烟颗粒形貌进行观测,采用image-pro plus软件统计分析碳烟颗粒的形貌特征参数,得到碳烟颗粒的分形维数.结果表明:随着平均有效压力的升高,碳烟颗粒的分形维数和尺寸增大,其形貌从简单的链状和支状向复杂的簇状和网状发展;在相同的平均有效压力下,采样点2处的碳烟颗粒的分形维数大于采样点1处,表明当碳烟颗粒在排气管中运动时,仍在通过碰撞、聚合和破碎等物理过程发生变化.     

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.     

气凝胶分形结构的生长机制模型与计算机模拟

探讨了气凝胶形成过程的分形动力学特征,在扩散限制集团凝聚（ＤＬＣＡ）模型的基础上,考虑溶胶粒子的密度和能量分布对凝胶化过程的影响,建立了关于气凝胶分形结构生长机制的溶胶活性粒子模型．利用Ｃ语言编制了模拟凝胶生长过程的软件,该软件具有图形模拟和数值模拟两种功能,主要输入参数为溶胶粒子密度和溶胶反应的活化能以及图形边界条件,当模拟凝聚到一定程度时,软件可自动存储图形数据．利用该软件对气凝胶的分形生长过程进行模拟,得到了形成凝胶的各阶段分形图像,以及凝胶分形维数的变化,确定了气凝胶分形结构生长的两种模式．     

分形理论在柴油机排气微粒生成机理研究方面的应用

探讨了柴油机排气微粒(PM)的生成机理及结构特征;从柴油机排气微粒的生成过程、结构特征以及分形的内涵出发,用分形理论研究柴油机排气微粒的生成机理是可行的。经过分析,提出了分形理论在柴油机排气微粒生成机理方面的具体研究内容及方向。     

乙炔/空气层流预混火焰中氢气添加对碳烟颗粒生成的影响

构建一维常压稳态层流预混火焰中碳烟颗粒动力学演化过程的数学模型,采用内插值的矩方法对该数学模型进行数值求解,并与含有碳烟前驱物的化学反应机理进行耦合,基于Fortran语言,建立碳烟生长演化的数值计算模型,在此基础上,分析乙炔/空气层流预混火焰中氢气添加对碳烟颗粒生成的影响。研究结果表明:氢气的添加可以通过改变火焰温度、稀释效应以及化学反应抑制作用来改变碳烟形成过程中的化学反应及颗粒动力学事件,从而减缓火焰中PAHs生长,降低碳烟颗粒的成核率、凝并率和表面生长率,对碳烟颗粒的生长起到了一定抑制作用。     

地沟油生物柴油碳烟微粒排放及肺沉积表面积研究

在柴油机上分别燃烧纯地沟油生物柴油和纯石化柴油在每一负荷工况下运用颗粒物测试系统NanoMet3研究碳烟微粒的排放及肺沉积表面积。结果表明:各工况下,地沟油生物柴油碳烟微粒数量浓度及质量浓度均小于石化柴油。小负荷时两种燃料的差距不大;大负荷时,地沟油生物柴油碳烟微粒数量浓度及质量浓度远小于石化柴油;但增幅高于石化柴油。地沟油生物柴油碳烟微粒的平均粒径比石化柴油小,其肺沉积表面积小于石化柴油,对人体的危害值低于石化柴油。碳烟微粒肺沉积表面积受到平均粒径和数量浓度的共同作用,其增幅与数量浓度的增幅呈现出相同的变化趋势。     

火花放电路径发展过程的分形生长模型

根据火花放电的流注／先导机理建立了放电路径分形生长模型．模型描述了火花放电路径形成过程中局部电场强度、流注形状以及先导发展概率三者之间的关系．在计算机上实现了火花放电路径分形生长过程的模拟     

火花放电路径发展过程的分形生长模型

根据火花放电的流注／先导机理建立了放电路径分形生长模型，模型描述了火花放电路径形成过程中局部电场强度，流注形状以及先导发展概率三者之间的关系，在计算机上实现了火花放电路径分形生长过程的模拟。     

分形生长的新模型

为研究分形生长在实际工程中的应用问题，从分形产生的机理出发，突破传统的纯计算机模拟模型(如DLA、DMB和Eden模型等)，应用第一原理分析了分形结构形成的过程，从普遍意义上提出了新的分形生长模型，并推导出分形生长结构的标度关系。最后介绍了分形生长结构具有的特点及其对实际工程的重要指导意义。     

分形结构及尺度对粒子扩散行为的影响

土壤污染对人体健康和生态环境会产生极大危害.探明污染物扩散机理,准确预测污染物在土壤中的输运过程是高效控制和修复的前提.已有研究表明,土壤结构及尺度差异对污染物输运行为具有明显影响.为定量分析上述差异对预测结果的影响,在建立单块Sierpinski分形地毯模型的基础上,构建了四块拼接Sierpinski分形地毯模型模拟土壤结构,分别探究了分形结构和空间尺度对粒子扩散行为的影响,重点讨论了分形结构的边界效应问题.通过粒子在两种分形结构中的随机行走过程分析,得到了不同分形结构中粒子的空间位移、密度分布及粒子运动的统计均方位移与时间的关系.数值模拟结果表明,在尺度较小的单块分形结构中,当粒子的扩散过程未受到边界效应影响时,其扩散行为呈现次扩散现象;当粒子的扩散过程受到边界效应影响时,粒子的扩散行为在短时间内发生明显变化,由次扩散过渡为正常扩散.而在尺度较大的拼接分形结构中,边界效应对粒子的扩散过程没有明显影响,扩散行为在相当长的时间内保持稳定,呈次扩散现象.     

基于分形和神经网络相结合的土体冻胀量预测

根据土体的粒度分布具备分形性质的特征，通过理论分析和计算获得了所研究土体的分形维数，从而实现了土体结构特征的量化，为采用神经网络对冻胀量的预测过程中考虑士体的结构特征奠定了基础。在研究了BP神经网络的基础上，建立了其拓扑结构，采用L-M优化算法进行了迭代求解，预测结果与试验结果具有良好的一致性和吻合度，反映了土体冻胀过程的非线性特征和局部特征，弥补了理论模型和数值分析中无法考虑土体内部结构的缺陷，以及在预测中考虑土体的结构特征是必要的。     

Study on Permeability of 2.5D Woven Reinforcement Materials with Fractal Theory

Permeability is one of the key issues in the design of molds and in the molding process for composite manufacture.As a disordered fibrous assembly,2.5-dimension(2.5D)woven reinforcement materials have complex structure.It poses a challenge to the study of pore structure and the establishment of the theoretical permeability model.Toward addressing this problem,a powerful tool called fractal theory emerged.According to the analysis of 2.5D woven reinforcement material structure using fractal theory,it is foun...     

硼铝硅系透明玻璃陶瓷晶相生长的分形动力学

通过熔融法结合两步热处理制度制备了硼铝硅系透明玻璃陶瓷.基于R.Kopelman等人对分形结构中扩散控制反应速率的研究结果,探讨了硼铝硅系透明玻璃陶瓷中晶相生长的分形动力学.结果表明,用分形结构扩散控制反应动力学理论来分析硼铝硅系透明玻璃陶瓷的晶化过程是行之有效的,通过实验数据拟合得出分形子谱维数dS=1.269.     

基于GIS的城市交通网络分形特征研究

针对目前城市分形研究注重城市体系，对大都市城市个体形态生成演化的分形本质研究相对滞后的特点，尝试通过城市交通网络结构演化这一新的层面，拓展城市演化的分形本质研究，简要介绍了交通网络空间结构的分形测度-半径维度的定义，地理意义与测算方法，以上海基础交通网络信息GIS为支撑，分别对上海城市全域，浦西、浦东两分地域，几个行政城区进行了分形维数测算，结果表明，就城市全域而言，依据原城市“中心”与新开发的浦东陆家嘴“中心”所测算的分维数分别为1.56与1.66，二者相接近，也与国外一些相似的研究结果报道一致，表明交通网络存在分形本质的城市共性，就浦东浦西两分割地域而言，开发历史悠久的浦西中心城区，交通网络密度与复杂度远高于浦东地区，反映在分形维数上浦西1.57远高于浦东的1.37，就行政辖区而言，历史久远的中央商务区所在的卢湾、静安两区。分维数高于新发展的宝山、闵行，突显了老建成区的道路，交通网络的复杂性特征，论证了分形理论在城市内部结构和形态演变研究中的可应用性，初步揭示了上海交通网络空间结构在全市地域和有关行政区内的分形特征，讨论了交通网络的空间结构与经济发展的联系。     

渝东南下志留统龙马溪组不同岩相页岩的孔隙结构与分形特征

下志留统龙马溪组是中国重要的页岩气勘探开发层位.其中页岩气主要产自下部含黏土硅质海相页岩.为探究渝东南地区各井段勘探效果差异性,压裂段产气不均等问题,以YC-6井为例,通过矿物组分将页岩样品划分为含硅黏土质页岩和含黏土硅质页岩,结合有机碳含量(total organic carbon,TOC)测试,镜质体反射率测试,X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD),低压氮气吸附及高压压汞(mercury intrusion capillary pressure,MICP)实验,分析了YC-6井龙马溪组两种不同岩相页岩的孔隙结构特征.并基于Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型计算了不同岩相页岩的孔隙分形维数.结果表明:YC-6井龙马溪组整体含气量低.下部含黏土硅质页岩平均TOC为4.31％,高于上部含硅黏土质页岩(1.13％),同时总孔体积和比表面积也高于后者.不同岩相页岩的分形维数D2均大于D1,表明孔隙结构复杂程度大于孔隙表面.分形维数与总孔体积和比表面积均呈正相关关系,表明具有大比表面积,大孔容的孔隙结构更复杂.TOC和矿物组分含量是页岩孔隙分形维数的重要影响因素.TOC与分形维数呈正相关关系,有机质含量越高,在热演化过程中将生成更多微小的孔隙,从而使孔隙结构更加复杂;黏土矿物含量越多,分形维数越低,黏土矿物在成岩过程中受到压实作用,使得黏土矿物颗粒排列更为紧密,孔隙更加规则,均质性更强,分形维数更低;海相页岩中的石英多为生物成因,其自身的不规则性将使孔隙结构复杂,分形维数变大.     

基于EMD的中国股票市场分形特征研究

为揭示我国股票市场的分形特征, 利用经验模态分解及重标极差分析法(R/ S: Rescaled Range Analysis)探究中国股票市场的特征, 利用经验模态分解方法对沪深300 指数的收盘价格对数收益率进行分析, 并采用分形理论中的R/ S 分析法对固有模态函数进行实证研究, 以揭示我国股票市场的分形特征。实验结果表明,我国股票市场具有显著的自相似性, 分解后的收益率序列是有偏的随机游走过程。     

基于分形理论的沥青混合料抗滑耐久性评价研究

沥青混合料的设计过程均考虑到高温,低温,水损等的影响,并在设计过程中进行了相关实验来保证混合料的设计质量,但是在国内外沥青混合料设计中,并没有表征其抗滑耐久性的指标,为解决此问题,引入分形维数作为沥青混合料的抗滑耐久性评价指标。研究过程采用快速,简便的室内搓揉试验对车辙板进行不同时间段的搓揉,室内模拟路面抗滑衰减,用工业CT机扫描出试件断面高精度图像,photoshop技术提取断面轮廓曲线,并且对轮廓曲线采用分形理论进行分析和评价,编写MATLAB程序计算试件断面轮廓曲线的分形维数,最后对分形维数进行曲线拟合得出沥青混合料抗滑衰减规律的结论。为进一步证实用分形维数来表征沥青混合料抗滑衰减的准确合理性,测量不同搓揉阶段的车辙板的构造深度(MTD)和摆值(BPN),最终可知随着车辙板搓揉时间的不断变大,MTD,BPN,分形维数,三者均呈现不断递减的趋势,即对比验证合理可靠。因此,断面构造的分形维数能够很好的评价沥青混合料的抗滑耐久性及其衰减规律。     

基于分形理论的海相固化土强度劣化分析

为了对海相固化土的劣化机理进行更深入的研究,采用Python+OpenCV图像处理软件对不同固化类型、不同侵蚀时间的海相固化土扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM) 像进行处理和数据提取,在考虑图片亮度差异影响的基础上,引入分形理论定量分析固化土微观颗粒的变化规律,同时结合无侧限抗压强度试验结果,建立了海相固化土微观颗粒结构变化与宏观力学性能之间的关系。研究结果表明:(1)不同SEM图像由于亮度的差异会对研究结果产生影响,在进行二值化处理时可通过控制其整体像素量的方法减小误差;(2)受海水侵蚀的固化土其微观颗粒变化规律具有分形特点,对于水泥固化土(CS)和掺激发剂的钢渣粉+水泥固化土(A-SSP-CS)随着侵蚀时间的延长,其微观颗粒分形维数逐渐降低,而对于钢渣粉+水泥固化土(SSP-CS)其微观颗粒分形维数则随着侵蚀时间的延长而逐渐增大;(3)对于CS和A-SSP-CS其无侧限抗压强度(unconfined compression strength,UCS)会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐降低,其微观颗粒分形维数也在逐渐降低,对于SSP-CS其UCS会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐增强,其颗粒分形维数也逐渐增大。