多场耦合作用下煤层气的渗流特性与数值模拟

根据实验研究煤样在轴向应力、围压、气压、温度单一因素作用下的渗流规律.利用Ansys12.0数值模拟了单场与多场耦合作用下煤层气的渗流规律,煤体的变形、孔隙压力、渗流场的分布规律.数值模拟得出:单场作用下煤层气在煤体中的渗流规律实验与数值模拟结果基本相同;多场耦合作用下煤的渗透率与平均有效应力曲线呈负指数关系;对试件变形的影响应力场大于渗流场,轴向应力对试件的变形大于围压;围压对渗流场的影响大于轴向应力,轴向应力对孔隙压力的影响大于围压,多场作用下孔隙压力大于单场作用.多场作用下数值模拟的结果与实验研究是一致的,因此研究煤层气的渗流规律必须考虑气-固-热的同时作用.     

钻孔抽放瓦斯流固耦合分析及数值模拟

钻孔抽放瓦斯是中国利用和治理煤层瓦斯最主要的方法。随着开采深度的加深,地应力场等因素对瓦斯渗流的影响越来越明显。基于对煤层瓦斯一系列的假设的基础上,考虑了地应力、煤层瓦斯压力变化对煤体骨架产生的变形的影响,推导出了孔隙率、渗透率的表达式。运用多孔介质渗流的基本定理和流固耦合的基本理论得出了瓦斯流固耦合控制方程。运用多物理场耦合分析软件对钻孔抽放下的瓦斯渗流场进行了模拟分析。得到了钻孔抽放条件下瓦斯压力的分布、不同的埋藏深度下以及不同的钻孔参数（抽放负压、钻孔半径）对瓦斯渗流场的影响。分析模拟结果可以对现场     

一阶脉宽调制型负载

针对目前负载模拟器动态和时变特性的局限性,提出了一种新的一阶电气负载设计方法。该方法借助调节负载开关管的导通时间实现电气负载的切换,以模拟一定参数范围内的任意一阶目标负载,通过单位周期内负载响应曲线的“函数距离”在负载曲线面积中所占的比例评判负载的模拟程度。对任意给定的实际负载使用其截止频率信号作为输入进行仿真,结果显示：对截止频率分别为20、50、80Hz的3个负载进行模拟,PWM的周期T为1 ms,占空比δ分别为9.9%、39.4%、69.1%,模拟偏差为1.48%、3.92%、3.57%,可见其负载模拟程度很高。仿真实验表明用该方法设计的一阶电气负载能够模拟一定参数范围内的任意一阶负载。     

尿素深施条件下模拟稻田中氮磷的动态特征及其降污潜力分析

采用室外微区模拟试验,于水稻返青生长期,采用尿素造型深施方式,在3、7和11cm等3个不同施肥深度处理(分别表示为t-3、t-7、t-11)条件下,对田面水和土壤中氮、磷、以及悬浮物(SS)等主要污染物的动态特征及其降污潜力进行了研究。结果表明,尿素深施后5～7d内,田面水中氮素呈总体下降趋势,于第7d后达较低的浓度水平;硝氮(NO3--N)各处理间浓度差异较小,但整体上要高于铵氮(NH4+-N),就污染源而言,田面水NO3--N负荷不容忽视。田面水氮素浓度与尿素深施处理没有相关性。与对照处理撒施(表示为t-c)相比,深施处理的田面水中氮素浓度可分别降低NO3--N 29%～47%、NH4+-N 64%～89%、总氮(TN)79%～97%。t-3和t-7的田面水总磷(TP)和可溶性磷(DP)浓度都处于较高水平,与t-7和t-3相比较,t-11可分别降低TP浓度32%～73%、DP浓度92%～99%以及SS浓度50%～80%。因此,尿素造型深施至11cm左右,具有显著的减排降污潜力,是控制农田面源污染的有效措施之一。     

热辐射在倾斜通道热流场的作用

针对热辐射是通道内热流场的重要影响因素之一,采用实验和数值计算方法对倾斜角度为10°、20°和30°的两端开口通道内热流场进行了研究。使用基于大涡模拟(LES)求解浮力驱动N S方程的数值模拟方法求得的模拟结果和实验值吻合较好。通过使用耦合热辐射模型的数值计算结果和忽略热辐射的数值计算结果分别与实验结果进行对比分析的方法发现,在热源一定的条件下,对于倾斜角度在10°～30°之间的通道,热辐射使通道上部高温区域的温度降低,随着倾斜角度的增大,热辐射对通道低端开口上壁面附近的影响作用减弱,而倾斜角度对于热辐射在通道高端开口上壁面附近的作用则影响不大,同时,在通道倾斜角度为30°时,热辐射使通道内高温区域向高端开口方向倾斜,并使通道高端的下部温度升高。整个实验和计算结果可为倾斜通道内热流场的理论研究提供参考依据。     

某类重特大火灾数值模拟研究

某酒吧火灾、深圳舞王俱乐部火灾和福建长乐拉丁酒吧火灾的发生场所和火灾原因类似,且短时间就造成大量人员伤亡,研究这类火灾防控措施有较好的意义。本文利用FDS软件构造某酒吧的火灾模型,合理分析场所的人员情况设定疏散模拟参数,根据火场情况设定合适的火灾场景,分析热辐射、烟气温度、烟气毒性、烟气能见度等参数的变化过程,并得到可用疏散时间。结合CFE软件进行人员疏散过程模拟,模拟的预期火灾人员伤亡与实际情况较好相符;并对不同的可燃物类型、消防设施状况和待疏散人数进行火灾后果分析,可燃物分析结果说明装修用聚氨酯泡沫吸音棉是造成火灾极速蔓延的直接原因,这类材料产生大量的有毒浓烟,很快就造成人员伤亡;不同消防设施模拟分析的结果体现了自动消防设施的重要作用,公共娱乐场所的自动喷水灭火系统应推广快速响应喷头,未按国家标准安装自动消防设施是造成重大火灾人员伤亡的成灾原因;对酒吧不同待疏散人数的火灾预期伤亡数定量分析证明了公共娱乐场所定员管理的重要意义;模拟分析的结果可用于此类火灾成因分析和火灾防控措施研究。     

并行埋地管道准周期土壤温度场的数值模拟

并行埋地管道中,常温输送的成品油管道会影响热原油管道的温度场,从而与单根输油管道的温度场不同.热油管道周围土壤温度场是管道停输再启动和管道运行的基础,只有准确掌握管道周围土壤温度场的变化规律,才能使管道安全运行,避免凝管事故发生.为了研究并行管道周围土壤温度场在准周期内的变化规律,以西部原油成品油管道四堡进站位置为例,在实测管道周围土壤物性的基础上,采用非结构化有限容积法对并行埋地管道周围土壤温度场进行模拟研究.模拟计算结果与现场实测结果基本吻合,表明提出的计算模型正确,计算结果能够为工程实际提供参考.     

不确定条件下不连续创新项目期权价值优化模型

为探讨不确定性对不连续创新项目期权价值及投资策略的影响,通过引入泊松跳跃过程模拟项目价值的不连续变化建立了不连续创新项目的期权价值优化模型,将技术、市场、组织与资源不确定性分别表示为项目产业化成功率、项目价值和投资成本的不确定性,然后具体解析了不连续变化的跳跃强度、跳跃幅度、跳跃幅度波动率等不确定性对不连续创新项目最优投资策略的影响以及不确定性与期权价值的关系,最后通过蒙特卡罗模拟检验了模型的有效性.模型将现有研究扩展到投资成本亦为不确定的情形,可为不连续创新项目投资和项目价值与风险评估提供决策参考.     

斜入射激光脉冲与稠密等离子体相互作用产生的阿秒脉冲

利用一维粒子模拟程序研究和比较了斜入射和垂直入射激光脉冲与稠密等离子体相互作用得到的阿秒脉冲以及激光强度对阿秒脉冲转换比率的影响.同样参数下,斜入射的阿秒脉冲转换比率明显高于垂直入射的情况,滤波后得到的阿秒脉冲振幅比较大,而脉冲串中阿秒脉冲的个数则是垂直入射时的一半.根据振荡镜面模型对两种情况进行了分析,由镜面振荡方程可以对结果给出解释.保持等离子体密度不变,增大入射激光强度时,随着滤波次数的增加,斜入射与垂直入射的阿秒脉冲的转换比率逐渐趋于相同.300次以上高通滤波后我们得到了处于X射线范围的阿秒脉冲.     

超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传输特性

用一维粒子模拟研究了超短激光脉冲在非均匀等离子体中传输时产生的光孤子结构和脉冲的分裂现象.比较了不同的激光强度和等离子体密度梯度对脉冲传播的影响.研究表明:超短激光脉冲在非均匀等离子体中传播时能产生传输的类孤子结构;随着入射激光强度的增大,等离子体对激光的反射密度反而减小,孤子脉冲的平均传播速度也减小;随着等离子体密度梯度的增大,等离子体对激光的反射密度变大,孤子脉冲的平均传播速度减小,孤子脉冲传播到高密度梯度的等离子体区域时,发生了全反射,反射的孤子脉冲在传播过程中由于能量的损失,低频脉冲被等离子体俘获,形成后孤子,而高频脉冲则继续传播,使得脉冲分裂.