基于弱耦合求解方法的排水管网底泥输运模拟

通过将SWMM(storm water management model)模型与底泥输运模型耦合计算实现对于排水管网底泥输运工况的模拟。利用该耦合求解方法,底泥输运过程对于管渠过流断面以及水流中污染物浓度的影响均可进行定量计算。耦合计算过程中全局时间步长由SWMM的时间步长确定,通过对底泥输运模型进行适当的调整使其适应SWMM时间步长,从而实现模拟的数值稳定性,避免了底泥输运模型出现过度沉积或过度冲刷引起数值不稳定的情况。该模拟方法通过2个案例进行了验证。通过案例的模拟结果可以看出该耦合过程可以给出稳定且合理的模拟结果,可以模拟管渠底泥的沉积及冲刷的过程以及其对于管渠过流断面及污染物浓度变化的影响。相较于单纯的SWMM模拟结果,耦合模型可以给出更加准确的模拟结果。     

ECMO氧合器膜丝阵列多相流动数值模拟与分析

为分析体外膜肺氧合技术(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)氧合器内膜丝排列方式对血液流动和气体输运的影响，该文选取某商用氧合器的轴截面为简化模型，采用基于沉浸边界(immersed boundary,IB)法的自编软件进行了稳态血液流动与多气体组分耦合输运的数值模拟。通过与商业计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)软件Fluent计算结果、已有文献结果进行比较，验证了所采用的数值方法和自编软件具有适用性。计算结果表明：在一定的孔隙率下改变膜丝排列方式和膜丝倾斜角将影响轴向和径向渗透率，会明显改变血液流动和气体输运的性能；具有径向交错和大倾斜角的膜丝排列能避免出口段大尺度旋涡，降低血液损伤风险。进一步分析可知，ECMO气体输运性能主要受膜丝排列方式的影响，且增大倾斜角有利于提升交错阵列的气体输运效率。该文研究可为实际工程中广泛存在的三维孔隙尺度多相流动数值模拟提供一定参考，为ECMO结构优化、临床运行中参数调整提供科学依据。     

聚类分析方法在泥沙粒径分级模拟中的应用研究

以珠江河口八大口门海域为研究区域，选取在伶仃洋采集的174个浅底层泥沙样本．用模糊聚类分析的方法将泥沙分为三级，然后利用平面二维水动力模型和泥沙输运扩散模型进行数值模拟．模拟结果以虎门和磨刀门的泥沙浓度较高，细颗粒泥沙在洪奇沥出口下方和淇澳岛形成了高浓度区，而且细颗粒泥沙的输运距离较远．从水动力及泥沙分布特征分析，模拟结果基本合理．     

中子输运理论在中子测井数值模拟中的应用及校正图版制作

讨论了中子输运理论在中子测井数值模拟中的应用，用国际通用的核数据库和中子输运离散纵标程序ＤＯＴ４．２对不同岩性、几何尺寸和地质环境条件（如岩层化度等）的模型井进行了响应曲线的数值模拟计算，从而实现了中子测井的正演计算，同时根据计算结果制作了不同测井环境条件下的理论校正图版，结果令人满意，研究结果测井工作有一定的参考价值。     

熔体振动输运中流质混合的模拟及统计分析

对标准计量型螺槽内聚合物熔体在振动输运过程中的流质混合进行了数值研究.通过计算流体力学(CFD)软件Polyflow对振动输运流场进行数值计算和仿真模拟,运用统计学方法分析了振动输运流场中反映分布混合效果的流质拉伸率.统计结果显示,振动力场有助于提高输运熔体的均化程度,改善分布混合效果,在模拟频率范围内混合程度随频率提高而增强,但振幅存在最佳值.     

平面二维水沙输运模型的迎风间断有限元数值模拟

采用迎风间断有限元方法对平面二维水沙输运模型进行了数值模拟，并给出了相应的数值算例，     

基于k-ε模型的剪切流中湍流动能衰减规律研究

分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-ε模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比,分析了在剪切流中入口湍流强度和湍流黏性比、来流速度梯度和输运方程扩散项等对湍流变量衰减的影响规律.结果表明:剪切流中存在湍流动能衰减;入口湍流强度对湍流变量输运方程生成项的影响较大,湍流黏性比对湍流变量输运方程生成项的影响较小;当入口湍流强度相同时,入口湍流黏性比越大,湍动能衰减的越快,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越小;当入口湍流黏性比相同时,入口湍流强度越大,湍动能衰减的越慢,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越大.     

重离子碰撞量子输运的半经典描述

本文介绍了用于模拟中能重离子碰撞的输运模型,包括玻尔兹曼输运模型和量子分子动力学输运模型.前者数值求解单体相空间分布函数基于玻尔兹曼输运方程的演化,后者模拟多体哈密顿量作用下高斯波包描述的核子演化,两类模型对输运模拟的初始化、平均场、核子-核子散射均有不同处理.将输运模拟结果与中能重离子碰撞实验数据相比较,是获取核力及核物质状态方程的重要手段之一.为了减小由于模型依赖性所造成的理论误差,国际输运领域专家进行了不懈的努力,十多年来比较评估了约二十个输运模型对重离子碰撞体系和周期性边界的箱体体系中的模拟计算结果,包括核子之间的碰撞率与泡利阻塞、核子的集体流以及介子的产生等,取得了阶段性的成果.     

旋流快分器内气相流场的实验与数值模拟研究

用智能型五孔探针对催化裂化沉降器带筒状物的旋流快分系统(在旋流头上插入了一个筒状物)内的气体流场进行了测试。应用CFX软件，采用应力输运方程模型对系统内气相流场进行了三维数值模拟，以考察适合该旋流快分系统内流场模拟的湍流模型。结果表明，模拟结果与实验数据吻合较好，应力输运方程模型适用于带筒状物的旋流快分器内三维流场的数值模拟。系统内流场为三维湍流场，内插一个筒状物后，消除了旋流头喷出口附近的短路流，更有利于提高旋流快分器的分离效率，但在内插筒状物的底部附近还存在短路流现象。     

复杂地形下有害气体泄漏的模拟预测与输运规律

从近几年国内外发生的几起重大气体泄漏事故的情况来看,由于缺乏对有害气体迁移和输运规律的把握,频频发生人员疏散延误和盲目疏散等现象,因此对有毒有害气体迁移和输运规律的研究显得尤为重要。现有研究方法大多使用经验模型预测气体泄漏过程,但是这些模型无法模拟在存在建筑物、山体等复杂地形条件下的气体泄漏输运时产生的低洼积聚、地形导向等重要现象。该文利用计算流体力学方法求解Navier-Stokes方程,对泄漏发生后的流场内的有害气体组分流动进行了研究。在对开县天然气井喷过程的数值模拟中,成功模拟了有害气体输运的积聚、导向等现象,模拟结果和事故现场的定性和部分定量结果进行比较,得到较为一致的结论。     

双注入匹配的计算机模拟和Ti^＋＋N^＋双注入的实验结果

为在金属中形成所需要的合金或金属间化合物而采用双重离子注入技术.2种注入离子注入能量和注量需要合理匹配.还考虑了溅射效应和扩散效应存在时的各种修正.在计算机模拟的基础上,对 Ti~++N~+双注入 H13钢中 Fe_2Ti,TiN 和 Fe_2N 等化合物进行了测量.这些合金相和金属间化合物的形成提高了钢表面抗磨损特性.还讨论了双注入金属表面的硬化机理.     

水泥基复合材料湿度扩散特性细观数值模拟研究

运用Weibull统计分布方法描述材料的非均匀性,并结合质量扩散与统计分布理论建立了水泥基复合材料湿度扩散的细观数值模型.对水泥基复合材料内湿度变化规律的数值模拟研究表明：砂浆的湿度场不仅受温度的影响,还受到湿度本身的影响,湿度和温度的升高对湿度的扩散具有加速作用.砂浆的细观非均匀性对湿度扩散影响显著.试样的均匀程度越低,其内包含的孔隙就越多,这有利于湿度的扩散;反之,如果试样的均匀程度越高,则越不利于湿度的扩散.砂浆试样的宏观有效湿度扩散系数随Weibull分布函数中均质度系数的增加呈负指数衰减趋势.在混凝土中,骨料颗粒占有较高的体积分数,而其湿度扩散性能却较低,这在一定程度上降低了混凝土的宏观湿度扩散性能.研究结果表明,混凝土的湿度扩散系数随其骨料含量增加基本呈线性递减变化关系.     

高地温对混凝土氯离子渗透性能影响分析

混凝土的抗氯离子渗透性是混凝土耐久性的一个重要指标,影响到引水隧洞等工程的使用寿命。为获得高地温对混凝土氯离子扩散的影响规律,在电通量法获得不同养护温度条件下,混凝土的抗氯离子渗透实验结果的基础上,采用非线性氯离子吸附模型与温度耦合的数值计算方法,分析了不同温度梯度条件下混凝土氯离子扩散规律。结果表明:20～60℃混凝土抗氯离子渗透性能随温度升高而增强; 60～90℃抗氯离子渗透性能随温度升高而迅速降低;随时间的推移自由氯离子在混凝土中呈非线性扩散且深度不断增大,直至穿透混凝土。因此,进行氯离子在混凝土中的扩散分布研究,可以客观地预测混凝土的服役寿命。     

地下污水厂污泥间气流组织及其除臭效果数值分析

地下污水处理厂工作区域通风净化系统及气流组织的合理设置于环境质量、人身健康、系统能耗等息息相关。离子净化技术节能高效,其污水厂工程应用研究及数值模拟方法亟待补充。以广东省惠州市陈江街道办二号地下污水处理厂污泥间为例,借助数值模拟方法及FLUENT软件对其离子通风系统及气流组织进行了数值计算和分析。结果表明,相比于传统通风除臭,离子通风方式效果更好,排污效率可达3.19,且新风入口竖直方向的近地设置可有效限制NH3在工作平面的四周扩散。数值模拟方法方便可靠。     

退火对Ti离子注入LiNbO3光波导的影响

以高质量的LiNbO3晶体为衬底,采用离子注入技术制备出低损耗的LiNbO3光波导。测试了其背散射谱,并对相应的结果做了分析,为解决光波导的横向扩散问题提供了一条可行途径。     

对流占优扩散问题的一种特征差分方法

用基于一般的 L agrange插值的特征差分方法求解对流占优扩散问题 ,会出现较大的数值扩散或者数值振荡等困难 ,高阶单调插值又计算复杂。该文采用 A.A .Sam arskii构造差分格式的方法 ,建立了一种新的特征差分方法。先对对流扩散方程的扩散项进行修改 ,然后再进行特征差分。此方法具有较高精度 ,并消除了非物理振荡。证明了方法的无条件稳定性。数值结果表明 ,该方法可成功求解对流占优扩散问题。     

全离子注入NPN型偶载场效应晶体管的离子注入工艺研究

通过trim软件和高斯模型对离子注入后快速退火载流子分布进行设计，初步构造出离子注入的分布图像，通过与实验结果比较，进一步完善模型，选用高斯与半高斯混合模型，得到了与实验结果更吻合的模拟方案，从而找到了研制NPN型偶载场效应晶体管(VDCFET)离子注入的最佳条件，并研制了性能良好的VDCFET。     

混凝土中氯离子三维扩散模型及参数拟合

提出了基于ANSYS有限元分析和试验实测数据拟合的混凝土中氯离子三维非稳态扩散模型.该模型可以模拟混凝土与海水接触表面氯离子随时间变化的累积效应、氯离子扩散系数随时间和氯离子浓度的变化,以及氯离子反应率对扩散的影响.根据非稳态扩散方程与导热方程的相似性,用ANSYS有限元软件参数化设计语言编程方法,实现了数值模拟分析;利用ANSYS的优化设计功能,以有限元数值计算结果与实测数据的误差平方和最小为优化目标,拟合氯离子扩散试验的实测数据,得到数值模拟所需的模型参数.计算表明:模型能比较好地拟合长期海洋环境暴露试验的实测数据,为海洋环境中使用的混凝土结构的耐久性设计提供参考依据.     

具有年龄结构的种群扩散系统反问题的数值解

研究了一类具有年龄结构的种群扩散系统反问题的数值解.对原系统变形后建立了具有高精度的四阶Pade差分格式来计算种群的密度和扩散系数,该格式的截断误差为O(τ2+h4)并且无条件稳定,所得结果能更准确的描述种群密度和扩散系数.数值算例验证了方法的精确性和可靠性.     

一种用于剂量效应模拟的新型分子动力学统计噪声改进算法

提出了一种用于分子动力学(MD)模拟晶体靶材料中离子注入的加速算法.READE(包含剂量效应的稀有事件算法)方法可以很好的加速含剂量效应的离子注入的分子动力学模拟.在保证高精度和剂量效应的同时,模拟的时间大幅度减小.同时,在模拟中许多导致统计噪声的细节在READE中被考虑进来,并使得READE更加合理和可信.