基于GIS技术的浅层地下水硝酸盐氮浓度场数值仿真

地理信息系统(GIS)技术与数值模拟技术相结合,揭示地下水硝酸盐氮浓度场的时空变化特征。采用准三维数值仿真技术,建立地下水水流模型、溶质运移模型和地下水运动方程组成的地下水水质模型。先解地下水水流模型,得到地下水渗流场水位函数H(x,y,t);再解地下水运动方程得到各单元的地下水实际流速;最后解溶质运移模型,求出计算区内任一点的硝酸盐氮浓度。数值模拟与空间分析结果表明,研究区地下水水质系统状态比较稳定,硝酸盐氮浓度场的时空分布变化较小。     

城市环境水文地质灾害的渗流场时空调控

从水资源科学管理的角度出发,以郑州市为例,系统分析了研究区长期过量开采地下水,导致的一系列环境地质灾害,诸如浅层地下水污染、中深层地下水水位持续下降形成区域地下水降落漏斗并不断扩张,劣质水进入供水含水层、     

地下水多层含水层系统的动态数值仿真

建立地下水多层含水层系统的动态数值仿真模型,对郑州市地下水流场进行预报和评价。以非均质各向同性渗流模型仿真地下水流,用不规则三角网格有限差分法求解三维数值仿真模型。先解逆问题反求参数,再解正问题计算地下水各项资源量,数值仿真预报地下水渗流场至１９９８年。通过地下水渗流场的优化调控,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境问题减小到最低程度,为郑州市水资源管理提供科学依据     

煤矸石淋滤液对地下水污染的数值仿真研究

针对新邱露天煤矿矸石山附近于家沟地区地下水污染的实际情况，分析了矸石山淋滤液在地下水中的、迁移规律。在综合考虑对流、弥散、吸附解吸及存在源汇项的条件下建立煤矸石淋滤液在地下水中迁移的动力学数学模型，采用有限差分的方法对模型进行了数值求解，对不同污染强度、不同时间条件下地下水系统中淋滤液动态变化规律进行了数值仿真，预测了污染物浓度的时空分布特征，并结合实际水质监测数据对模拟结果进行了分析。模拟结果表明，污染物浓度变化趋势及模拟值与监测结果基本吻合，从而验证了模型的可靠性和实用性，为地下水污染的治理提供依据。     

动力学系统数值仿真并行算法的发展

本文主要综述动力学系统仿真的非刚性、刚性系统和微分代数系统并行数值方法的一些最近发展。     

核素渗漏对地下水污染的数值仿真研究

研究放射性核素在地下水环境中传输的动力学行为是评价核废料处置库安全性能的一个关键性问题。以双重介质理论为基础，充分考虑了地下水变密度对核素浓度分布的影响，建立了孔隙-裂隙介质中核素随地下水迁移的耦合数值模型，其中相对密度项使地下水流控制方程具有非线性性，为此将Galerkin有限元法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散，并模拟了核素泄漏对地下水污染的动态过程。数值仿真的结果表明：污染面积随时间推移不断扩大，且纵向扩散显著：数值仿真结果没有出现弥散现象，验证了数值算法的可靠性；核素浓度的分布对水密度变化表现较为敏感，且不同核素（^226Ra、^210Pb和^90Sr）由于各自放射性衰变特征的巨大盖异，受到水密度影响的程度也有很大差别．因此，在对裂隙介质核素迁移的数值仿真分析过程中，不能忽略地下水密度的变化对其造成的影响。     

南水北调东线工程水质仿真系统的研制开发

南水北调东线工程水质仿真系统首次构建了南水北调东线工程（黄河以南段）水质仿真真平台，该系统主要用于验证南水北调东线工程（黄河以南段）治污规划实施后对调水水质的保证程度，通过一系列的仿真试验，仿真系统给出了相应的仿真结果，据此，我们提出了相应的建议。     

地下水系统准三维流场数值模拟与流场宏观调控

郑州市长期过量开采地下水致使地下水位大幅度下降,由此引发了一系列水环境问题：１）区域地下水降落漏斗形成并不断扩展;２）大幅度增加供水难度和费用;３）导致水环境质量恶化;４）诱发地面塌陷和沉降．研究区内地下水系统（＜２５０米）可概化为浅层地下水系统和中深层地下水系统,两者通过弱透水层系统发生水力联系．本项研究根据抽象出的研究区地下水系统概念模型,建立了地下水流场准三维模拟模型．经模型校正和识别后对研究区地下水流场做了数值预报,并基于此提出流场宏观调控技术方案     

双稳系统数值仿真模型的稳定性分析

数值仿真方法是双稳系统输出特性研究中经常使用的方法。双稳系统离散模型的稳定性分析是对其进行数值仿真研究的基础．以前的研究未能给出模型的稳定性条件。通过理论推导，分析并得到了双稳系统数值仿真模型在不同参数取值下的稳定性条件．在此基础上进行了数值仿真试验，数值仿真结果与理论分析结果相一致，为双稳系统数值仿真研究时的参数选择提供了依据。     

矸石山渗滤液在地下水系统中运移的仿真分析

针对阜新矿区新邱南部矸石山对地下水污染实际情况,分析了矸石山渗滤液在含水层中运移的规律,建立了渗滤液在地下水系统中运移的耦合动力学仿真模型,利用该模型对渗滤液在地下水中迁移行为进行仿真分析,预测了污染物浓度的分布范围及随时空变化趋势。并与于家沟地区实际检测点数据进行对比,结果表明:渗滤液浓度拟合误差小于6%,从而验证了模型的可靠性和实用性,为地下水资源开发过程中污染控制与治理措施提供依据和理论指导。     

裂隙-岩溶介质空间水流数值仿真与流场优化

裂隙-溶隙水流系统的数值仿真具有明显的优点，数值仿真试验可以通过多种数值方法，识别流场特征，刻画流场时空演化规律，本文基于研究区地下水系统概念模型。以非均质各向异性渗流模型仿真裂隙-岩溶水流，用有限元法求数值解，先解逆问题反演求参，再解正问题计算地下水开采资源量，耦合地下水数值仿真模型与线性规划，建立地下水优化管理模型。通过设计地下水降深分布求最优开采量的方法，实现对地下水渗流场的优化调控。     

地下水渗流场可视化动态模拟与应用研究

针对地下水模拟系统缺乏动态处理和时空分析能力,基于有限元数值计算理论方法,以虚拟环境中可视化技术为支撑,提出了地下水渗流场可视化动态模拟的体系架构.设计了虚拟开采井条件下的流场仿真模拟和水位动态模拟算法,并通过建立流场的拓扑结构和特征提取、以及区域布点、质点途经单元的流速计算等,实现复杂流场的连续流线生成与动态跟踪模拟.以北京市平原区地下水渗流场为例,表明所提出的方法能够有效而准确地实现地下水渗流场三维动态模拟与可视化显示.     

喷射系统的流场数值仿真

本文采用N—S流体力学方程描述喷射系统内部流体运动的状况,用罚函数有限元法进行数值仿真,得到速度矢量及流线分布图,模拟流体运动的规律。文中依据Prandtl理论导出半空间自由射流速度反射流束宽度算式,通过实验修正自由射流的宽度。     

The Numerical Simulation of Flow Field of Jet System

In this paper, the internal fluid motion of a jet system is described by the Navier Stokes mechanics equations. For the simulation of the motion, the penalty function finite element method is used, and the velocity vectors and stream function curves are obtained. Using the Prandtl theory, this paper derives the free jet velocity and the jet bunch width in a half-space, the latter of which is amended by experiment. The results obtained in this paper are applied to micro-type high pressure water jet cleaner and the ejector of rocket engine.     

高温氧化物晶体生长过程中温度场的数值模拟

报道了诸如Nd:YAG等的高温氧化物晶体在使用Cz(Czochralski)方法晶体生长过程中温度场的数值模拟研究。在计算温度场的过程中引入了有限差分法(FDM)。首先建立了高温氧化物晶体生长的数学模型,然后给出了无量纲方程,最后确定了边界条件,使用有限差分方法求解了方程,并在此基础上编制了仿真程序。应用上述仿真程序描述了晶体和熔体中温度场的变化情况,分析了工艺条件对晶体和熔体温度场变化的影响。