局部区域粒子源聚集生长的模拟研究

以DLA模型为基础,模拟研究了在二维欧几里德平面上由局部区域内产生随机运动粒子的聚集生长过程,发现对于足够大的粒子运动区域和足够远的粒子源距离,凝聚集团大体上被限制在欧氏圆形面内,圆心在粒子源对称中心和种粒子的连线上,且比种粒子更加接近粒子源;凝聚集团朝各个方向的平均生长速率虽然不同,但整体仍呈分形结构。     

凝聚核粒子计数器的理论研究及数值模拟

 凝聚核粒子计数器是一种纳米级颗粒物的检测装置, 本文对该仪器的冷凝段进行了理论分析及数值模拟。数值模拟采用四点有限差分隐式法和Crank-Nicolson 法, 使用不等间距网格。结果显示四点有限差分隐式法模拟结果的稳定性和精确性良好, 并与前人的研究结果基本一致。在数值上对剑桥大学提出的高温凝聚核粒子计数器的可行性进行验证, 模拟结果显示, 高温下工作的凝聚核粒子计数器切割粒径为4 nm, 能够去除挥发性物质的影响。研究验证, 由于工质冷凝在颗粒表面而导致的工质损失以致过饱和度降低的影响可忽略不计。     

基于次近邻条件下局部区域粒子源聚集生长的模拟研究

以DLA模型为基础,模拟研究了基于次近邻条件下,由局部区域产生随机运动粒子的聚集生长过程。模拟发现次近邻条件下凝聚集团的生长情况与最近邻情况下的生长情况大致相同,凝聚集团的各向生长速率不等,集团的中心仍处于粒子源对称中心和种粒子的连线上,比种粒子更加接近粒子源;凝聚集团整体仍呈分形结构,但集团的分形维数却比最近邻条件下的情况小很多。     

核k-凝聚聚类算法

为解决k-means聚类算法和k-凝聚聚类算法对于非凸形状数据聚类正确率低和模糊核聚类算法(FKCM)收敛速度慢的问题,将k-凝聚聚类算法与核函数方法相结合,在高维特征空间构造了新的核聚类算法--核k-凝聚聚类算法,实现了k-凝聚聚类算法的核化.通过Matlab编程进行数值实验,证明了核k-凝聚聚类算法在聚类的准确性、稳定性、健壮性等方面较之k-means聚类算法、k-凝聚聚类算法和FKCM有一定程度的改进.     

分形聚集生长性质研究

本文在分形生长DLA模型和有限步扩散反应置限聚集模型的基础上,考虑粒子扩散置限和粒子扩散有限步数的影响的同时,引入扩散粒子与种子或聚集集团粒子相遇时的聚集反应概率P,种子或聚集粒子对次近邻位置扩散粒子捐引作用引起扩散粒子向各方向的行走概率变化（行走偏向概率）WP,研究粒子随机行走的分形聚集生长性质,通过计算机模拟得到一系列的分形聚集生长图形,计算其相应的分形维数,结果表明：在粒子浓度较小时,分形生长为DLA生长,随粒子向外扩散置限范围dr,反应概率p和行走偏向概率wp 的增大,聚集体的分形维数df也随之增大;在粒子浓度较大时,一般聚集体呈密集结构,此时不具分形结构。     

聚集生长凝聚集团平均特征长度与粒子数关系研究

从统计的角度出发,在二维DLA模型的基础上,以正方形四边中点作为随机粒子产生位置的聚集生长凝聚集团进行研究,测量在不同粒子数情况下凝聚集团的平均特征长度,寻找平均特征长度与粒子数之间的关系。结果发现,平均特征长度与粒子数的双自然对数曲线基本成直线,理论上由该直线的斜率可以导出凝聚集团的分形维数为1.605,但是却比凝聚体的实际分维数偏小。     

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.     

中心区圈核结构的硬核聚集

在硬核界定的基础上,从我国典型特大城市中心区的分析入手,通过大量基础条件相近的中心区案例的量化进行比较研究,揭示了中心区圈核结构发展演化的深层次规律.研究从3个方面展开:硬核的规模分析,包括主亚核用地比重关系及主核圈层的厚度分析;空间分布模型,包括硬核重心研究、主亚核的空间关系及空间模型;空间整体效率,包括硬核的等级差、聚集度、容积率、平均高度、街区面积等.在此基础上,分析圈核结构模式中硬核的特征指标,并分析其与城市中心区的土地价值、规划布局的关系,对其进行综合评价及分级,据此建立基于圈核结构模式的城市硬核区空间布局理想图式.     

三维分形聚集生长的计算机模拟

采用AGG模型(AggregationGenerationbyGenerationModel)在3种不同的近邻条件下和5种不同尺寸的网格中分别模拟了三维分形聚集体的生长过程,并计算了相应的逾渗阈值和分形维数。计算结果表明,分形聚集的逾渗阈值仅取决于空间维数和近邻条件,与模型的网格大小无关,是分形系统固有的临界属性。生长概率等于逾渗阈值时,聚集体可以无限生长并保持分形维数恒定;此时,分形维数只是空间维数的函数。     

局部区域粒子源凝聚集团粒子密度的分布

在局部区域粒子源聚集生长模型的基础上,通过对凝聚集团的生长平面进行区域划分,研究了局部区域粒子源凝聚集团在生长平面内各区域的粒子密度分布情况。结果显示:凝聚集团大多数粒子均聚集于生长平面的中心区域,越远离区域中心,粒子数越来越少;另外,越接近种粒子区域,集团的粒子在生长平面内的面密度值越大,且其最大值出现在种粒子所在的区域,而不是生长平面的中心。该结果可能有助于找到凝聚集团生长的种粒子,从而判断粒子的来源,了解凝聚物生长的历史环境。     

纳米流体聚集结构的模拟及其分维数分析

该文根据微粒子在流体中作布朗运动的朗之万理论和微粒子的运动方程 ,模拟纳米粒子在流体中的聚集过程 ,并运用分形理论分析纳米粒子聚集系统的结构 ,建立了模拟纳米粒子无规则运动的DLCA模型。模拟结果表明 ,系统的分形维数与纳米粒子的大小、体积分数等因素有关     

非均质混凝土损伤规律的数值模拟研究

应用ANSYS中的参数语言建立混凝土随机骨料结构模型,并对该模型在单轴受拉、单轴受压及双轴拉压组合下的加载过程进行较详细的数值模拟,分析加载过程中变形场应力应变变化情况,进一步揭示了混凝土的损伤机理并证明了模型用于模拟混凝土试验的合理性。     

基于Geant4的核孔膜生产模拟研究

利用核反应堆产生的裂变重离子碎片辐照固体薄膜,是生产核孔膜的主要方式之一。为优化反应堆核孔膜生产工艺参数,给核孔膜生产提供理论指导,本文基于Geant4开发了反应堆生产核孔膜的原理性模拟程序,对铀靶在热中子辐照下裂变碎片的生成及出射物理过程开展模拟,并分析计算了不同厚度下铀靶裂变碎片的出射能量、角度分布,从理论上优化了核孔膜生产中的铀靶厚度及固体薄膜厚度。结果表明,铀靶厚度为4 μm时裂变碎片出射强度最高;受裂变碎片射程的限制,反应堆生产核孔膜所用的固体薄膜的厚度最大约为8 μm。     

ACP100S浮动核电站核蒸汽供应系统控制系统分析与仿真研究

作为核能在海上应用的新的方式,浮动核电站为在不同区域灵活部署和利用核能创造了条件.该研究从ACP100S浮动核电站使用要求、主要系统设备运行要求、机组配置要求及海洋环境要求等多方面开展了ACP100S核蒸汽供应系统的控制系统要求分析,给出了控制系统方案.以此为基础,利用RELAP系统分析程序和控制系统仿真程序MATLAB/SIMULINK,开展了控制系统数值仿真分析工作.仿真结果满足控制系统验收准则要求,验证了控制系统设计的有效性.     

油气分离器内油滴运动轨迹的数值模拟

在不考虑相间相互作用的条件下，气相采用RNG k-ε（重整化群）湍流模型，油滴相采用随机轨道模型，对油气分离器一次油分内的油气两相流动进行了数值模拟，揭示了油气分离器内的流动分布和油滴的运动轨迹及分离机理．计算结果表明：一次油分内的速度场分布不均匀，而且靠近挡板底面附近的气流速度很小，这样易使进入二次油分滤芯前较小的油滴分离；另外，不同粒径的油滴其运动轨迹差别很大，很明显，粒径大的油滴较容易分离；油滴入射的初始位置不同，其分离速度的差别较大，运动轨迹也明显不同．     

基于随机扩散理论的色谱动力学模拟

为了深入理解粒子扩散对色谱过程动力学的影响,利用微尺度受限空间内随机行走的方法对待分离粒子在气相色谱填充柱内的扩散过程进行了动态模拟.重点考察了固定相的填充率和排布方式、柱压和柱长对色谱动力学的影响.结果表明,短柱和大填充率有利于提高柱效,而固定相的排布方式对柱效影响较小.待分离粒子的运动表现出微尺度空间限域的超扩散运动特征,其轴向扩散行为随着柱内压力的增加而愈发明显.本文提出的模拟方法对加速优化分离过程和开发新型色谱分离技术具有参考意义.     

锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题的随机行走模拟

基于自主开发的随机行走模拟软件对锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题进行了模拟研究.系统地考察了驱动电势、隔膜平均孔径以及隔膜骨架与离子之间的弱相互作用等因素对锂离子扩散行为的影响.结果表明,锂离子在隔膜材料中的扩散受离子驱动电势和孔道平均孔径影响较大.该研究为锂离子电池设计与优化提供一定的理论参考.     

表面电位对异向凝聚影响的计算机模拟

在对微细粒物料异向凝聚的动力学过程进行详细理论分析的基础上，开发了模拟异向凝聚过程及聚集体结构的程序，对聚集体形成的动力学过程及其结构等进行模拟，求得聚集体的分维数，从而更好地揭示了微细粒物料的凝聚机理及聚集体的内部结构。不同表面电位时，模拟聚集体的分维数介于１．５２￣１．７３之间。     

悬浮纳米金属丝体系电导率的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法研究纳米金属丝悬浮于弱导电介质中时体系的电导率．由于该导电体系与扩散体系存在一一对应关系，可将导电体系转化为扩散体系，利用扩散模型模拟体系的扩散运动，以便分析单粒子系统和多粒子系统扩散系数的变化规律．模拟结果表明．在分布于介质中的金属丝之间无相互接触的条件下，悬浮金属丝体系电导率随金属丝导电性的增加呈现常数、线形增长、常数的变化规律；金属丝浓度很低时，电导率呈常数的范围略小于理论预测；金属丝浓度很高时体系发生渗流,电导率仅与金属丝电导率有关．