地下水位对垃圾填埋场衬垫性能的影响

为研究地下水位上升时垃圾填埋场衬垫的性能,针对我国规范中规定的各种衬垫系统,对地下水进入填埋区的水量和透过衬垫底部的无机污染物累积量进行数值计算。研究表明,衬垫渗透系数是控制地下水进入填埋区水量的主要因素,GM＋GCL复合衬垫的效果最好,进入填埋区的水量最少;但是从衬垫底部污染物累积量来看,GM＋GCL复合衬垫的效果最差,在地下水位升高时对地下水污染的威胁最大。得出GM＋改性CCL复合衬垫对地下水变化的适应性最强的结论。     

波浪作用下海床响应的解析解

利用分离变量法,将Biot固结模型的求解问题转化为复系数线性齐次常微分方程的求解,进而引入复波数的概念,构造水平位移的通解,最终得到了Biot固结模型的显式通解.将本文给出的解析解与Yamamoto等人的试验结果、解析解及Hsu和Jeng的解析解进行了比较,验证了本文解析解的有效性和优越性.基于解析解,通过对海床深度影响问题的分析,得出了波浪动水压力在海床内的影响深度为一倍波长的结论.     

柔性多体系统接触碰撞子结构动力学模型

对柔性多体系统接触碰撞的子结构动力学模型进行了深入的研究. 将柔性杆纵向碰撞的解析解与该对象的子结构动力学模型的数值解进行了对照, 揭示了子结构动力学模型能描述在接触碰撞期间应力波在柔性杆中的传播现象以及波的传播速度与杆的某些参数间的关系, 研究了影响该模型精确性的参数范围, 给出了该参数的一些优化值.     

三元复合驱化学剂浓度变化的实验研究

本文建立了一套长细砂管物理模拟系统,在长细管物理模型不同位置上布置多个测压取样点,通过实时测量压力变化与采集样品检测化学剂浓度变化,研究三元复合驱化学剂在多孔介质中传质规律和浓度变化特征. 从模型进口到模型出口,化学剂浓度都是逐渐下降的,在驱替前沿上升速度快,在驱替后沿降低速度缓慢, 化学剂浓度变化是非对称、有偏移的变化过程. 化学剂的运移速度由大到小分别是聚合物、碱和表面活性剂, 在模型进口附近化学剂的运移滞后和综合扩散强, 化学剂的运移速度快, 3种化学剂之间的运移速度差大, 化学剂的色谱分离明显. 在模型出口附近化学剂的运移滞后和综合扩散减弱, 化学剂浓度降低, 运移速度小, 运移速度差变小, 化学剂的色谱分离现象变弱. 化学剂的吸附滞留率随着距离是逐渐增加的, 聚合物吸附滞留最严重.     

理想气体非定常有摩擦有传热一维流动的显式波动解析解

对理想气体在有摩擦有传热时的非定常一维流动给出了一些代数显式解析解, 其中包括1族带行波的解、3族带驻波的解及1个带驻波的解. 前4族解中均含有任意函数, 所以实际上包括了无限多个解析解. 这些波动解除有其重要的理论意义, 并且可以指导一些新型设备的研制外, 还能作为标准解促进计算流动流体力学的发展, 例如用以检验数值解的准确度、收敛性等及帮助发展各种数值计算的技巧, 如差分格式与网格生成等.     

金属氯化物封端线性低聚磷嗪作为润滑剂的摩擦学行为研究

合成了一系列金属氯化物封端线性低聚磷嗪衍生物, 利用SRV摩擦磨损试验机评价了其作为润滑剂对钢/钢摩擦副的润滑效果. 结果表明, 合成的线性低聚磷嗪衍生物作为润滑剂的摩擦学性能与侧链取代基和金属离子密切相关. 所考察润滑剂的抗磨性能随着金属离子半径的增加呈现增强趋势, 但铁盐例外. 通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析了钢盘磨损表面的形貌和元素化学状态, 发现金属氯化物封端线性低聚磷嗪衍生物在摩擦过程中形成了由含有机氟化物、氮的氧化合物、Fe₃(PO₄)₂等组分的物理吸附膜和摩擦化学反应膜构成的复合润滑膜, 从而有效提高了抗磨减摩能力.     

多尺度非均质多孔介质模拟及参数灵敏度分析

针对多孔介质非均质固有的多尺度性和单一观测资料的局限性, 提出了将确定性和随机性方法相结合以模拟非均质体, 并以海岸平原沉积环境为例, 来说明并检验. 首先, 依据转移概率矩阵, 判断和划分非平稳不整合面, 并综合水文地层学分析, 建立了区域(大)尺度确定性层序模型. 其次, 利用岩心记录剖面和CPT资料, 确定了水文沉积相的水平平均长度, 建立了各沉积系统的Markov模型, 得到了局部(中等)尺度随机水文相模型. 最后, 层序模型和相模型相结合, 生成了融合定量与定性观测资料,兼具确定性与随机性的多尺度非均质模型. 此外, 为进一步研究模型参数的不确定性对溶质运移的影响, 重建了代表两类非均质模型的多个虚拟体, 并分别用来模拟地下水流和污染物运移的过程. 灵敏度分析表明, 水文相水平平均长度的拉长, 一般会导致污染物弥散云的第1, 2阶空间矩趋于增大.     

高场作用下有机单层器件的复合发光

考虑载流子经过体材料内部所受限制对Fowler-Nordheim隧穿电流密度的影响, 建立了高电场下有机单层器件的复合发光模型, 并求出了复合电流密度和复合效率以及电导率的数学表达式, 很好地解释了电场强度对迁移率和复合区域的调制作用. 载流子的平衡注入以及复合区域的尽可能靠近器件中部以减少漏电流, 都是提高器件发光效率的重要条件. 只有当电压增大到某一数值时, 由于注入的载流子多于器件实际输运载流子的能力, 才会出现空间电荷限制电流.     

三维非理想高磁雷诺数磁流体流动的数值模拟

对三维高磁雷诺数下非理想可压磁流体方程组发展了基于TVD的守恒格式.八波模型磁流体方程组属于非严格的非凸双曲型方程组,Powell对该方程组进行了修正并建立了一组新的磁流体方程组.修正后的方程组形式上非守恒,不能直接采用守恒型格式.针对该方程组构造了基于TVD的守恒格式,并通过一维磁流体激波管问题进行了验证;对不同情况下的非定常磁流体Rayleigh问题和定常Hartmann问题数值模拟结果和解析解的比较说明算法可靠性较高,可采用此算法对高磁雷诺数下的磁流体问题（如宇宙磁流体问题、钝头体高超声速绕流）进行有效的数值模拟.     

核主泵机械密封的流固强耦合模型

核主泵机械密封的机理和性能研究对压水堆核电站安全可靠运行具有重要意义.本文提出了一种适用于流体静压型核主泵机械密封的流固强耦合模型.根据核主泵机械密封的结构特点和工作特性,在圆环变形理论的基础上发展了密封装置机械变形的解析计算方法.结合密封端面机械变形和密封间隙流场的分析,将流体域、固体域和耦合作用构造在同一组控制方程中并同时求解所有变量,得到了流体静压型核主泵机械密封的解析式流固强耦合模型.此模型得到了相关实验结果的验证.将本文提出的解析式流固耦合模型应用于核主泵机械密封的参数研究,分别在一般情况和泄漏率固定条件下,得到了夹紧环螺钉参数和密封端面几何参数对于密封性能的影响规律.相关研究结果为此类机械密封的性能分析、设计及装配等提供了一定的理论依据.相对于全数值方法,本文模型具有高效、便捷、易于施加约束条件等独特优越性.     

开放域静态电磁场问题数值解的渐近边界条件技术研究

基于电势的多极展开理论, 对开放域静态电磁场问题数值解的渐近边界条件(ABC)技术的近似实质给出了解释, 揭示了传统高阶ABC的缺陷, 提出了建立新型高阶ABC的概念和相应的表达式. 数值例题表明了新型高阶ABC的优点.     

基于总空闲时间增量的无等待流水作业计划优化算法

将NP难的最小化最长完工时间无等待流水作业计划问题等价转化为最小化总空闲时间的问题.分析任务之间的独立性,给出算法基本算子的目标增量性质,通过计算目标增量而不是整个目标函数值来判断新作业计划的优劣,可将算法的时间复杂度降低1阶.提出生成初始作业计划算法,实验分析出迭代构造解和再改进解的有效方法;构造出有效的快速迭代启发式算法FCH(fast composite heuristic).FCH和目前求解该问题的有效算法比较,实验结果表明,FCH接近目前的最好性能,需要最少的计算时间.FCH可为大规模无等待作业计划、实时调度和重调度等问题提供有效方法.     

自励异步发电机带载稳态的解析计算

从自励异步发电机的暂态等效电路出发,基于其在两相静止坐标系上的状态空间数学模型,对其带载建压暂稳态过程提出了应用Lyapunov稳定性理论的整体性分析方法.依据理论分析方法分析得到了带载自励建压达到稳态的过程之应用暂态数学模型表示的稳态条件.解极限环条件得出了定子频率和转子转速的解析计算式,以及确保自励建压的负载取值范围和电机磁路过度饱和稳态励磁电感的解析关系式;为求解稳态运行点条件,提出了一种基于物理背景的等价转化解析计算方法,解得了稳态运行点的解析计算式.算例分析检验了稳态条件的唯一组解析解.实测值与计算结果相互吻合,验证了稳态条件解析计算式的正确性、科学性和有效性,表明了通用性和工程参考价值,解决了长期以来对异步发电机暂稳态运行性能无法解析计算的难题.理论分析方法适用于具有动力学特性的其他类型电力系统运行分析.     

基于反应欧拉方程投影算法的广域尺度气体爆炸数值模拟研究

近年来广域尺度可燃气体爆炸事故愈发严重,亟需发展有效的数值方法模拟爆炸波的传播发展及其对结构物的作用,预测和评估爆炸造成的危害.本文采用含极端刚性源项的反应欧拉方程描述广域尺度气体爆炸过程,基于算子分裂法,通过高分辨率格式捕捉激波,采用投影法处理化学反应刚性源项,解决了化学反应和流体动力学时空尺度不匹配的问题.通过若干一维爆轰波算例验证了本文数值方法能够在网格尺度欠解析的情况下准确捕捉爆轰波的传播过程,且几乎不受空间重构格式的影响,具有较好的鲁棒性.进一步将一维数值模型推广至二维含复杂结构物气体爆炸问题,几组二维算例表明本文数值模型能够在较粗的网格条件准确捕捉弯曲爆轰波的传播及其散射行为.最后计算了一个广域尺度含复杂结构物的爆炸波算例,表明本文的数值方法具备在空间网格欠解析的情况下模拟真实广域尺度气体爆炸问题的能力,有望为城市爆炸安全评估提供压力、温度等数据.     

基于窗技术的多孔介质材料力学性质的数值均匀化方法

相比解析均匀化方法,数值均匀化可以精细模拟表征元模型的受载过程和复杂力学行为,从本质上识别材料的有效力学性质,然而,当模型边界单元存在孔隙时,易使边界不满足线性位移边界条件,导致求解过程收敛较困难.为此,受自洽解析均匀化方法的启发,本文提出了"窗技术"优化方法,即通过增加外围基质"窗体"优化随机表征元网格模型,借助采用的表征元模型重构方法和数值网格离散方式,建立了更易非线性求解的表征元网格模型,基质窗体的性质由自洽方法迭代获得,从而发展了多孔介质材料有效力学性质的数值均匀化方法.在此基础上,探讨了窗体基质宽度和实际有效力学性质的关系;并以砂浆力学性质试验数据为依据,验证了方法的可行性和有效性.结果表明,文中方法可以可靠地模拟多孔介质材料表征元模型的受载响应,获得其有效力学性质.     

控制器参数的可区分性分析及其在双馈风力发电系统的应用

电力系统中许多控制器的参数众多,所提出的可区分性是指在参数的优化整定过程中,能否唯一确定某个参数,也即最优解的唯一性．由于在大多数情况下,无法获得优化目标与控制器参数之间的解析关系,这时要靠解析方法分析可区分性就非常困难．为此,提出一种基于轨迹灵敏度的可区分性数值分析方法,揭示了控制器参数的可区分性与轨迹灵敏度之间的内在联系．提出通过分析参数灵敏度的大小得到影响控制器性能的主导参数,通过分析灵敏度曲线的相位确定不可区分的控制器参数．以双馈异步风力发电机组控制器为背景进行应用研究,算例结果验证了上述方法的有效性．     

多通道雷达天线阵列的设计理论与算法

多通道雷达天线阵列的设计,尤其是MIMO雷达阵列的设计是一个全新的研究内容,涉及MIMO雷达的目标回波空间分集实现、空间采样能力,由此影响目标参数估计、DOA和雷达成像性能.论文从目标散射模型、收发信号模型出发,提出了基于空间卷积理论的MIMO雷达天线阵设计方法与算法,着重分析和介绍了收发复用线性阵情况下的MIMO雷达阵列设计算法,给出了并证明了其等效接收阵列存在的充要条件,在此基础上,论文以目标成像的空间采样和DOA估计性能为例,给出了典型的空间采样模型,对于空间卷积不存在解析解的空间采样模型,也给出了逼近算法.     

抛物线浅拱面内弹性稳定性分析

对竖向均布荷载作用下固接抛物线浅拱进行了平面内稳定性分析. 利用虚功原理对浅拱建立了非线性平衡条件和非线性屈曲方程, 得到了均布荷载作用抛物线浅拱的反对称分岔失稳以及对称跃越失稳模式下的解析解以及区分不同失稳模式的拱的修正长细比临界值. 为了简化求解临界荷载的过程, 利用最小二乘原理得到了对称跃越失稳临界荷载的近似解. 通过有限元分析与理论解的对比验证了理论解的正确性. 最后给出了一种提高拱面内性能的索拱结构形式, 分析结果表明: 随着拱修正长细比的提高, 索对拱结构面内稳定性能提高的作用越明显.     

高混凝土坝气幕隔震控制的模拟分析理论与试验验证

针对高坝动力灾变过程控制这一核心科学问题,首次提出高坝气幕隔震控制的液-气-固三相耦合建模理论和数值实现方法,给出三相强耦合-热力学状态-材料-接触/非接触双重非线性的复杂动力学问题的理论描述和气幕隔震高坝工程的动力灾变关键效应的全过程数值模拟;给出刚性坝-平面波简化情况的解析解.完成了高305m锦屏拱坝的地震灾变过程控制与非控制的对比模拟,结果与振动台实验相互印证,基本相符.提出整体式气室和变厚度优化气幕,发展了高坝控制优化方法.首次完成大型振动台拱坝隔震的模型实验并满足基本动力相似准则,实验数据合理可信,并与模型坝的动力模拟结果基本符合,为模拟理论方法提供了实验验证.数值模型与物理模型相结合的试验表明,动水压力削减可达70%以上,坝体第一/第三主应力峰值降低20%～30%以上,有效地提高了高坝工程的整体抗震能力,表明气幕减震是高混凝土坝防震控制的优先发展方向.     

基于棋盘型高拓扑热沉结构不同喷嘴射流分布结构的数值研究

电子或电力电子芯片的高密度热流换热问题是制约芯片技术的核心问题之一.本文针对棋盘型喷嘴射流/歧管/微针翅复合结构拓扑形态设计和几何构造参数影响关系进行数值模拟研究.建立喷嘴阵列在正方形、正六边形和菱形三种拓扑结构下换热单元的计算模型,分析各拓扑结构不同参数尺度的流动换热性能.计算结果表明,当射流孔和微针翅的直径分别为5...