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     

重力加速度对燃烧过程影响的数值模拟研究

重力对燃烧过程有着很重要的影响,但是在燃烧各理论模型中往往被忽略。建立三维燃烧器模型,采用数值模拟的方法,考察了正常重力和微重力环境下炉膛内温度场的变化规律、热力型NO浓度分布规律和流场的变化情况。经计算分析表明,在正常重力和微重力环境下高温区的形状,炉膛内的温度场,火焰的传播速度,污染物的生成浓度和流场等都发生了很大的变化。这将有助于探索重力因素对燃烧过程的影响,更进一步了解燃烧过程的基本规律和机理,对改进燃烧模型有重要的意义。

Abstract：

Gravity has a significant impact on the combustion process; however, it is often overlooked during the various combustion theoretical models. Three-dimensional model of reverberatory furnace was set up; the numerical simulation was used to study the changing law of temperature field, concentration distribution of thermal NO and flow field in a refining reverberatory under the conditions of the normal gravity and microgravity environment. As a result of calculation and analysis, the flame shape, temperature inside the furnace, flame propagation speed, pollutants generated concentration and flow field have taken place in great changes. This will help to explore the gravitational effects of factors on the combustion process, better understanding the basic laws and mechanism of the combustion process and it has important implications for improving the combustion model.     

区域生态工业系统演化数值模拟

为了充分利用区域资源和能源以实现生态工业园可持续发展模式,从系统动力学的角度探讨了区域生态工业系统的演变规律,结合自组织竞争神经网络的算法,分析了园区主体间基于物质和能量交换的共生关系对生态工业结构的影响.以美国查尔斯岬(Charles)生态工业园为例进行了数值模拟分析,研究结果发现: 园区主体间共生关系越密切,物质流、能量流和信息流的循环利用越合理, 主体间结构值ξ越大.     

聚晶金刚石复合片硬质合金层磨削过程数值模拟

建立了聚晶金刚石复合片硬质合金层磨削过程中的传热学模型,并基于有限元原理,利用工程数值模拟软件ANSYS对硬质合金层磨削时的温度场及应力场分布进行了模拟,分析了不同磨削参数对磨削温度场、应力场及复合片变形量的影响规律。研究表明,磨削深度、砂轮速度等参数对复合片变形量影响较大,磨削深度增大,磨削表面温度升高,残余应力增大,变形加剧。砂轮速度增大,磨削表面温度升高,残余应力增大,变形量也变大。利用有限元方法是研究磨削温度场、应力场及复合片变形规律的一种有效方法。     

二维金属切削过程的数值模拟

本文基于数值模拟技术,借助于有限元软件成功地模拟了二维金属切削过程中切屑形成及切削区应力、应变变化的过程,计算出了剪切角及切削起始阶段切削力的变化,并通过实验验证了这一规律的正确性。该方法新颖、独特,从而为金属切削理论研究和刀具产品开发领域中提出一种更为有效、更为可靠的研究方法。     

多目标水资源系统自优化模拟实时调度模型研究

本文应用系统工程理论与方法,结合南水北计中线工程,建立了复杂水资源系统的大系统多目标宰优化调度模型。     

人工晶体植入状态的三维数值模拟分析

白内障手术人工晶体植入过程及运行状态与术后远期后囊膜浑浊有显著的相关性。论文针对疏水性丙烯酸酯折叠式Acrysof和亲水性丙烯酸酯折叠式Akreos两种人工晶体,利用有限元数值模拟技术分析了晶体植入囊袋的过程及运行状态。三维数值模拟结果显示,人工晶体植入后囊膜出现褶皱的区域和术后远期后囊膜浑浊的调查研究结果相吻合。模拟结果表明人工晶体的结构特征是造成后发性白内障的重要原因,对人工晶体的结构优化是解决后发性白内障的重要方面。采用实验联合数值模拟计算的材料参数识别新方法,解决了人工晶体的材料参数识别问题。     

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     

哥林柱淬火冷却过程的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS8.0,进行了哥林柱淬火冷却过程的温度场数值模拟和应力场分布计算,热处理试验前对哥林柱不同工艺热处理后的变形开裂倾向和淬火后可能的组织分布进行了预测,根据仿真结果对哥林柱的热处理工艺参数进行了优化,修改了工厂原先采用的淬火工艺,仿真计算减小了试验失败的风险和试验成本,生产应用表明模拟结果有较高的应用价值.     

ASM1模型在污水生物添加强化脱氮的仿真研究

通过定义投加比概念、以及向ASM1模型矩阵中增加新组分Xaa(投加硝化菌)和添加相应的过程方程等方法,对生物添加过程建立教学模型.并针对投加比、泥龄等影响因素,模拟了生物添加强化脱氮的过程.仿真结果显示泥龄仅为6天时,投加比为0.2,硝化菌不到30天就达到稳定,出水氨氮不到15天就接近于零,而投加比为0时,7天后,出水氨氮仍有35mg/L左右;在恒定投加比下,泥龄越长,硝化越好,如投加比为0.01时,泥龄越大,氨氧降解越快,硝化菌浓度越高,当泥龄9.3天时,40天左右,出水氨氮可在2mg/I以下.这些均与实验结果相符,仿真结果表明生物添加法可有效的强化硝化及脱氮,提高投加比可提高主反应器的硝化菌浓度,提高氨氧化速率,在不同泥龄下,投加比对硝化影响不同,加大投加比,可以降低泥龄对硝化的影响.     

仿真优化在制造系统中的应用现状及发展趋势

仿真优化技术是实现传统制造向可预测制造、科学制造转变的关键技术,目前已经引起科学界和企业界的广泛关注。在阐述了仿真优化基本原理和方法的基础上,介绍了国内外仿真优化技术在制造系统中各个层次的应用概况、研究成果及各种仿真优化系统采用的开发工具,并对国内外发展状况进行了简要的对比分析,指出了目前仿真优化研究中存在的问题以及主要发展趋势。     

基于仿真优化的集装箱堆场大门系统规划研究

运用仿真优化方法对集装箱堆场大门系统规划问题进行了研究。建立了大门系统规划问题的数学模型，规划目标是在满足系统作业要求的前提下最小化大门系统的建设费用；根据系统作业中存在的不确定性、随机性活动的特点，建立了大门作业系统的离散事件仿真模型，并运用仿真模型与启发式算法相融合的仿真优化方法进行求解；运用案例分析验证了该方法的有效性，同时进行了敏感性分析。     

核动力装置非能动余热排出系统的数学建模与仿真

非能动余热排出系统是新一代先进反应堆的重要特色,提出一种利用核岛仿真模块模拟蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的建模方法,构建适用于非能动余热排出系统仿真的热前沿追踪计算模型,改进了垂直传热管内的蒸汽凝结换热模型,研制了仿真程序;利用原理性试验数据对模型与程序进行了验证;对实际装置的非能动余热排出系统的运行特性进行仿真,与核动力装置最佳估算程序RELAP5/MOD3.2的计算结果进行了比较;结果表明:提出的仿真建模方法可行,建立的仿真模型计算精度高,适用于核动力装置非能动余热排出系统的实时仿真.     

基于NichePSO和网格模型的参数优化方法及仿真

针对集成电路制造工艺参数优化过程中如何高效地确定参数窗口的问题,将小生境微粒群优化算法(NichePSO)和矩形网格模型相结合,提出了一种全新的工艺参数优化方法,并对一维和二维情况进行了仿真和实际生产验证.该方法中小生境微粒群算法可以根据工艺要求和输入输出参数的数据或模型高效地找到输出参数的等值点;而矩形网格模型又特别适合在二维平面上跟踪和连接等值点并生成等值线.对于单输入参数问题,该方法可直接给出输入参数窗口;对于二维问题,则能提供所有满足工艺要求的二维区域以及输入参数平面上的一系列等值线.在一维和二维标准多峰函数上的仿真测试结果和生产验证数据表明,该新方法是一种有效的工艺参数优化方法.     

Combinatorial Method of Simulation and Optimization and Its Application on Transportation System

ＣｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌＭｅｔｈｏｄｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＳＵＮＺｈａｎｓｈａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｊｎ...     

作战仿真系统模糊优选模型

舰艇作战仿真系统的研制是作战系统研制的一个重要环节。针对层次分析法 (AHP)存在的两个根本问题 ,采用“互补性”二元对比准则 ,将重要性与优越性分开处理 ,分别确定评价指标的满足度和权重 ;将“优越性”置换为“重要性” ,确定评价指标客观权重并与主观权重集结。运用多级模糊优选对仿真系统作出总体评价和指标强度评价 ,从而确定出最佳方案和方案中的薄弱环节 ,作为方案优选和改进措施的方向性依据     

活性污泥吸附和稳定过程的细胞自动机建模与仿真

从活性污泥法污水处理过程的复杂性和丰富的动力学行为出发,结合活性污泥去污机理及其生长规律,建立了活性污泥吸附和稳定过程的细胞自动机模型,并利用实际参数进行仿真实验。结果表明,该细胞自动机模型能复现活性污泥的吸附和稳定过程,反映BOD(生化需氧量)的去除情况和活性污泥的生长状况,实现活性污泥系统曝气池内污水处理过程的动态可视化模拟,展现了细胞自动机模拟污水处理过程的优势,并为类似复杂系统建模提供基本思路。     

基于系统动力学的反导部署优化方法

地面防空兵力的优化部署是提升武器系统反导作战能力的有效途径。提出了利用系统动力学(SD)理论进行反导部署优化问题的研究,给出了反导部署优化的SD模型框架,简要分析了各模块的功能,以此为依据建立了反导部署优化的SD模型,通过仿真数据的分析得到了一些有益的结论,案例应用表明了该方法的可行性和有效性。