分离涡模拟k-ε湍流模式及在火灾模拟中的应用

为了构造一种使用较少网格并能获得流动主要特性的湍流计算方法,根据分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)方法的一般性定义,发展了一种基于k-ε两方程湍流模式的DES方法.用该方法代替FDS软件中的亚格子应力模式构造的DES求解器被用来对湍流强迫对流问题和单室火灾问题进行数值模拟.计算结果与大涡模拟的结果和实验数据进行对比.强迫对流问题的计算结果与实验数据吻合得非常好,用较少的网格取得了比使用较多网格的大涡模拟方法更好的结果.用该方法预测的单室火灾问题的速度分布与实验结果非常接近,但是预测的温度分布则较差.这可能是由于该数值方法缺乏较好的湍流燃烧模型所致.     

基于Kunz模型的离心泵空化流数值计算

将常用于水翼、螺旋桨等的空化模型应用于离心泵空化流数值计算,以比转速为94的离心泵为研究对象,在不同流量系数下,分别进行了空化性能的数值计算和试验研究.比较了计算和试验得到的空化性能曲线,发现各流量系数下模拟均能捕捉到较低空化数时扬程系数的下降,而且与试验结果较为一致.此外,还对设计工况下叶轮流道空泡和总压系数分布规律以及叶片压力系数分布规律进行了分析.对数值预测结果的分析表明：使用Kunz空化模型进行离心泵空化流数值计算能够较为真实地反映离心泵的空化性能.     

基于黏结-滑移效应的钢筋混凝土梁裂缝宽度数值计算

基于黏结-滑移理论对钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的计算进行说明,指出采用数值计算方法进行分析的必要性.在综合考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立钢筋混凝土梁构件裂缝宽度计算的数值模犁.以8根HRB500级高强钢筋混凝土梁受弯开裂试验为例,将试验结果、规范公式计算结果以及数值模型预测结果进行对比分析.研究结果表明:试验梁短期最大裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较符合,两者比值的均值为1.098,变异系数为0.146 5;而规范公式计算值则普遍大于试验值,需要进行适当修正.取等间距开裂的模型梁进行算例分析,得出平均裂缝宽度预测值与规范公式的计算值较吻合,进一步验证了该数值计算模型是一种有效的、准确的裂缝宽度分析方法.     

基于CoKriging模型的单室火灾温度预测

高保真数值模拟和单保真机器学习替代模型均需大量时间才能对火场温度做出准确预测,无法满足消防管理的应急需求.为解决上述问题,引入了 CoKriging模型,并从建模时间成本、预测时间成本及预测结果准确性这3方面讨论了该模型在单室火灾温度预测中的适用性与特点.该模型利用CFAST和FDS模拟产生的154组混合数据进行训练....     

悬移质泥沙运动过程模拟分析

为了实现悬移质泥沙运动过程的模拟分析,应用联合k-ε紊流方程和悬沙输运方程的单流体模型,采用有限体积数值方法对其离散求解,分别对净冲刷和净淤积试验算例进行了计算模拟,计算结果与试验结果吻合良好,说明该模型是正确有效的,可以用来模拟悬移质泥沙的运动问题.分别对两个试验中泥沙上扬和沉降的运动过程进行数值模拟,结果表明:净冲刷和净淤积试验中泥沙开始上扬和沉降直至稳定状态分别运行24 s和35 s.采用单流体模型可以有效地对悬移质泥沙运动过程进行数值模拟,为河流海岸工程中的水沙研究提供可靠的参考和依据.     

超声速飞行底部排气弹三维湍流流场数值模拟

该文采用有限体积法数值离散雷诺时均Navier-Stokes方程,模拟了超声速飞行的圆柱体外部流场.其中两种湍流模式,即Spalart-Allmaras湍流模型和RNG k-ε湍流模型分别应用于该问题的求解.文中给出了数学模型和计算结果,并与实验数据进行了比较.结果表明:采用Spalart-Allmaras湍流模型能很好地描述高速运动体复杂的外部流场.利用上述模型对超声速飞行的底部排气弹三维流场进行数值研究,计算结果揭示了流场的物理现象和基本规律,以期对底部排气弹设计提供理论指导.     

燃烧模型对甲烷/空气非预混数值模拟的影响

对甲烷-空气的钝体燃烧进行了数值模拟,考虑了流体的湍流流动和扩散火焰燃烧的相互作用.模拟分别采用化学平衡模型和GRI - Mech 3.0反应机理的非预混燃烧稳定层流小火焰模型.通过与文献实验数据的比较,分析了上述两种模型的模拟结果和Mobini等人的条件矩平衡封闭模型的模拟结果的准确性.研究表明,上述3种燃烧模型的计算结果与实验结果均存在不同程度的误差,说明现有的燃烧模型尚需进一步完善.     

卷边C形截面不锈钢短柱承载力直接强度法

为了研究卷边C形截面不锈钢短柱承载力的计算方法,基于直接强度法,构建了轴心受压和两端受弯矩作用的不锈钢短柱承载力假定模型.结合已开展的38根卷边C形截面不锈钢短柱试验结果,通过参数化有限元分析,对98根轴心受压和94根偏心受压短柱试件进行了数值模拟分析,拟合出适用于卷边C形截面不锈钢短柱承载力的直接强度法计算公式.将拟合公式计算结果与试验结果进行对比分析,结果表明,拟合公式具有较高的精度,可以预测卷边C形截面不锈钢短柱的承载力.     

不同湍流模型数值模拟三维轴对称凸体分离流动的比较

采用基于非结构化网格的有限体积法对三维轴对称凸体分离流动进行了数值模拟.分别采用标准k-ε模型、可实现(Realizable)k-ε模型、低Re数k-ε模型、剪切应力输运(Shear Stress Transport,SST)k-ω模型和低Re数SST k-ω模型,进行了数值模拟和计算.给出了计算模型、流场网格以及计算结果,并与实验结果进行了对比,结果发现:低Re数k-ε模型模拟效果最佳,与实验结果最为接近.     

旋风分离器分离性能的经验模型与数值预测

利用雷诺应力输运模型对Stairmand高效旋风分离器的气相流场进行数值模拟,在此基础上对旋风分离器的分离效率、压力损失进行了研究,得出了不同条件下旋风分离器的分离性能,同时利用Barth,Iozia&Leith,Shepherd&Lapple,Cacal&Martinez,Dirgo,Coker经验公式计算了该旋风分离器的分级效率和压力损失,并分别和实验数据进行了比较.结果表明,Barth经验公式在计算直径为305mm的Stairmand旋风分离器时的分级效率与实验数据吻合较好;而Iozia&Leith经验公式能准确地计算直径为152mm的Stairmand旋风分离器的分级效率;Cacal&Martinez及Dirgo经验模型计算的压力损失和实验数据吻合较好.另一方面,数值预测的分级效率和实验数据基本一致,而且预测的压力损失误差在5%以内.研究结果还表明,应用计算流体动力学来研究旋风分离器的分离性能方便且可行.     

不同氮素水平对铁皮石斛UV-B辐射缓解作用研究

研究了高、中、低3种氮素营养水平(2.208 4,0.552 1和0.138 0g/L)对UV-B辐射(5.1,15.6μW/cm~2)下铁皮石斛的光合色素、类黄酮质量分数、苯丙氨酸解氨酶(PAL酶)活性及主要药用成分总多糖质量分数的动态变化情况,探讨了缓解铁皮石斛UV-B辐射伤害的适宜氮素营养条件.结果表明:低氮素营养条件下,铁皮石斛光合色素质量分数较低,但PAL酶活性强、类黄酮及多糖质量分数明显高,其类黄酮质量分数变化与PAL酶活性变化存在明显的正相关性.分析表明,低氮素营养条件虽然不利于铁皮石斛光合色素的形成,但促进类黄酮及药用成分多糖的积累,有助于缓解UV-B辐射带来的损伤.     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗氮代谢的影响

为研究He-Ne激光对增强UV-B辐射后损伤的修复作用,采用5 mW.mm-2He-Ne激光辐照、10.08 kJ.m2.d1的UV-B辐射及二者组合对舜麦1718号小麦幼苗进行处理,测定各处理组小麦幼苗硝酸还原酶活性、一氧化氮合成酶含量和膜透性的变化.分析结果显示:He-Ne激光辐照可使UV-B辐射后小麦幼苗硝酸还原酶活力升高1.2倍,显著改善了增强UV-B辐射后硝酸还原酶活性降低的程度;而一氧化氮合成酶(NOS)含量B组和BL组分别高于CK组45.1%和17.8%,现促进作用.     

不同强度UV-B辐射胁迫对蚕豆幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响

采用人工增强UV-B辐射的方法,研究了蚕豆幼苗生长及叶绿素荧光特性对不同强度UV-B辐射的响应.结果表明:不同强度UV-B辐射使幼苗植株矮化达50%以上,叶面积减小,干物质量减少23.3%～61.49%;可溶性糖及可溶性蛋白含量均显著降低;叶绿素含量下降,其中叶绿素a降低幅度比叶绿素b大;0.25W/m2的UV-B辐射使蚕豆幼苗叶片的Fv/Fm、Fv/F0、φPSⅡ、qP等荧光参数值显著下降.根据结果推测,增加不同强度UV-B辐射首先导致幼苗叶绿素含量减少,可溶性蛋白含量减少,进而降低PSⅡ反应中心活性,最终导致光合作用能力下降,减少了干物质的合成和积累.在本试验强度范围内,辐射强度为0.25W/m2时,其抑制作用最显著.幼苗植株的矮化及叶面积的减小是植物对增强UV-B辐射的一种适应方式.     

Effect of CO2 increase in atmosphere and UV-B intensification on Nostoc commune photosynthetic pigment and UV-B masking materials

Using Nostoc commune as experiment target,the effect of CO 2 with different concentrations in atmosphere and dosage of UV-B on photosynthetic pigment chlorophyll a (Chl a),carotenoids,phycoerythrin,phycocyanin,allophycocyanin and UV-B masking materials was studied.The results showed that high dosage of UV-B radiation inhibited the synthesis process of Chl a,phycoerythrin,phycocyanin and allophycocyanin,but promoted the synthesis of carotenoids,MAAs and scytonemin,thus the negative effect produced by UV-B radiation was reduced and the resistance of Nostoc commune against UV-B radiation was enhanced.     

Physiological and ultralstructural changes of Chlorella sp. induced by UV-B radiation

In order to investigate the mechanisms of enhanced UV-B radiation on algae, the effects of UV-B radiation on the physiological and ultrastructural changes of Chlorella sp. were examined. The results showed that UV-B radiation could inhibit the growth and photosynthesis of microalgae. UV-B radiation at lower doses increased the photosynthetic pigment (chlorophyll a (Chla) and carotenoid (Car)) contents, while at higher doses of UV-B radiation Chla and Car contents were decreased. The ultrastructure of Chlorella sp. without exposure to UV-B showed that the thylakoid lamellae were clear and regular, the stroma of its chloroplast was apparent and clear. The globules with photosynthetic pigments and the cristae of mitochondria were clearly seen. After exposure to UV-B radiation at dose of 2.88 kJm2, the thylakoid lamellae of Chlorella sp. were lost and dissolved, the globules which contained photosynthetic pigments in chloroplast were bleached; some mitochondria cristae were dissolved; slight plasmolysis was found in some Chlorella sp. cells. After exposure to 5.76 kJm2 UV-B radiation, the thylakoid was in disarray and disintegration, plasmolysis was found in most cells, and the cell wall was broken and began to fall out. Many blank areas were observed in cells, mitochondria were seriously deformed and most of the mitochondria cristae were dissolved. Also, globules containing photosynthetic pigments in chloroplast were bleached and some empty globules were found in chloroplast. Therefore, UV-B radiation could damage cell structure of Chlorella sp., and this damage increased with the dose of UV-B radiation they exposed to.     

Physiological and ultralstructural changes of Chlorella sp. induced by UV-B radiation

IncreasesinsolarUV Bradiation(280—315nm)reachingtheEarth’ssurfaceduetostrato sphericozonedepletionhaveraisedconcernsabout UV Bimpactonplants[1].Themarinephytoplank ton,whichisthebaseoftheaquaticfoodchain,is veryimportantonourplanetandproducesaboutthe samebiomassasallterrestrialplantstakentogether.Moreover,anychangestothesizeandcompositionof phytoplanktoncommunitieswilldirectlyaffectfood productionforhumansfrommarinesources.Another importantroleofmarinephytoplanktonisthatthe photosynthesis…     

铜绿微囊藻对UV-B的适应及其种内差异

 在人工UV-B辐照下培养铜绿微囊藻的3个单细胞纯种株系(FACHB905,FACHB85,FACHB69),结果发现:UV-B辐射下藻细胞数目和叶绿素a含量下降,而细胞干重和胞内外多糖含量上升,水溶性和脂溶性色素的吸收光谱改变;铜绿微囊藻对UV-B的适应存在种内差异.     

UV-B辐射对极地雪藻Chlamydomonas nivalis的生物学效应

采用不同剂量的UV—B辐射极地雪藻,测定了致死率、色素含量、蛋白质和总脂含量以及自由基清除活性的变化．结果表明,UV—B辐射对极地雪藻具有一定的致死效应,UV-B辐射后雪藻细胞的叶绿素和类胡萝卜素含量增加,虾青素含量也显著提高．UV—B辐射后,极地雪藻基本生化成分的含量发生了较为明显的变化：蛋白质含量随辐射时间的延长而逐渐降低,总脂含量则逐步增加．经UV—B辐射培养以后,极地雪藻在有机溶剂系统中的自由基清除活性有所提高．     

短期增补UV-B辐射处理对美丽风毛菊光合色素和紫外吸收物质的影响

以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站地区的美丽风毛菊为材料,通过短期增补UV-B辐射的模拟试验,研究了叶片光合色素和紫外吸收物质含量对增强UV-B的响应.不同处理天数的取样分析表明,与对照UV-A相比,增补UV-B＋UV-A处理时光合色素有增高的趋势,紫外吸收物质含量也略有增高.说明高山植物叶片中丰富的黄酮类物质能有效保护光合机构,短期内UV-B辐射强度的增加所加剧的色素光氧化现象并不严重,受叶片增厚的影响单位叶片面积的光合色素含量有增加趋势.     

Effect of UV-B Radiation on Ingesting and Nutritional Selecting Behavior of Rotifer Brachionus urceus

Effect of UV-B radiation on ingesting and nutritional selecting behavior of the roifer Brachionus urceus on 5 species of microlgae were studied under controlled laboratory conditions. Restdts showed that enhanced UV-B radiation significantly inhibited ingesting of the rotifer B. urceus when it was fed with 5 species of micro-algae （p〈0.05）. The ingesting selectivity rate varied with the UV-B radiation enhancement when it was fed with 5 species micro-algal mixture. Results indicated that the enhanced UV-B radiation could affect ingesting and nutritional selectivity of B. urceus.