长江澄通河段二维水动力数值模拟研究

长江澄通河段是《长江中下游干流河道治理规划报告》确定的14个重点治理河段之一,研究该河段水动力情况对该河段河流治理、规划提供技术支持,促进地区经济的可持续发展具有重要意义．基于水动力软件Delft3D,建立了长江澄通河段水动力模型,针对该河段的水流流场进行了数值模拟,并利用2010年澄通河段实测资料进行验证．利用模型流场模拟结果,发现该河段的涨潮流主槽和落潮流主槽．通过涨潮流主槽和落潮流主槽,预测该河段沙岛和暗沙区域位置及区域．结果表明,数值模拟计算结果与卖测结果基本吻合．能够辅好帅．反映该河船真宴谛扬惜况．     

漂浮式潮流电站载体水动力性能分析

基于三维势流理论,在频域范围内,采用DNV船级社的SESAM软件系统,对某漂浮式潮流电站进行了水动力性能分析。通过分析,得出了横摇、纵摇、垂荡等响应变量的传递函数;结合载体实际工作时所处的海况,得出响应谱,并对其耐波性进行短期预报。计算结果表明,载体在横浪下垂荡和横摇较剧烈,各个浪向角下纵摇较接近。     

金属间化合物TM-Zn(TM=Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au)四方变形结构稳定性的第一性原理研究

金属间化合物的结构和结构稳定性显著影响材料的性能. 本文基于第一性原理,利用“Exact Muffin-Tin Orbitals”(EMTO)方法及全电荷密度(Full Charge Density)处理技术,精确计算了TM10(Ni, Pd, Pt)-Zn和TM11(Cu, Ag, Au)-Zn两类金属间化合物体系能量,确定了体系的结构稳定性;使用“The Vienna ab initio package”(VASP)软件,采用投影缀加平面波赝势和PBE交换-关联泛函进行了全弛豫计算,模拟了TM-Zn金属间化合物的四方变形过程;通过分析金属间化合物在四方变形过程中电子态密度,揭示了其结构稳定性机理,并使用VESTA软件可视化了电子局域化函数,获得了金属键的特征;利用YPHON软件并结合线性响应理论计算了金属间化合物沿高对称点的声子色散曲线. 研究结果表明：TM10-Zn倾向于CuTi型结构稳定,而TM11-Zn倾向于CsCl型结构稳定;在费米能级附近的电子简并轨道劈裂,诱发TM10-Zn金属间化合物体系产生Jahn-Teller效应,Jahn-Teller效应使得其在四方变形过程中能量降低,因此其四方结构更加稳定,而在TM11-Zn金属间化合物体系并不存在Jahn-Teller效应,因此 CuTi型AgZn和AuZn结构不稳定;TM10-Zn的金属键强度大于TM11-Zn,且CsCl型结构的金属键强度大于CuTi型结构.     

内孔式旋转空化发生器的数值计算研究

采用数值计算方法研究了内孔式旋转空化发生器的空化机理,并讨论了不同孔结构对其空化流动的影响.研究结果表明:当孔内压力降低到水的饱和蒸汽压时,孔内将发生剧烈空化现象;孔内存在明显的水汽交界面,由于转子的高速旋转,交界面附近水汽交换显著;结构参数中孔深L、孔径D和孔倾角α对空化区域大小及水汽交换效果有显著的影响,在转速为2 850 r/min的条件下,孔倾角为30º,孔径为23 mm,孔深为35 mm时空化和水汽交换效果最好.      

甲醇在石墨烯负载Pt团簇表面吸附性能的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论计算分析了石墨烯的几种形式的缺陷及铂团簇与其结合的稳定构型,并使用该构型分析甲醇在铂上的吸附,与完美石墨烯表面吸附铂和甲醇的情况进行对比.结果表明:铂团簇在缺陷石墨烯表面的吸附强于在完美石墨烯表面的吸附,亦即缺陷石墨烯表面有一定的固定铂团簇的作用.石墨烯缺陷可以提高催化剂铂团簇的稳定性,防止烧结.此外,甲醇在缺陷石墨烯表面的吸附能力低于其在完美石墨烯表面的吸附能力,因其负载的铂与石墨烯表面的碳有较强的结合.     

Ta-C化合物物理性质的第一性原理研究

【目的】难熔金属碳化物具有优异的物理化学性能,可在众多领域中广泛使用。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理方法对Ta-C二元体系中的TaC、Ta_2C、Ta_4C_33个金属间化合物的热力学、力学性质以及电子结构进行计算研究。【结果】本研究晶格常数计算值和实验值一致,形成焓以及弹性常数计算值和其他理论值吻合。弹性模量计算值表明TaC具有最高的体积模量、剪切模量和杨氏模量,也即其脆性最大;而Ta_2C各个模量最小,其延展性最大。电子结构和电荷密度差显示Ta的d态电子和C的p态电子有杂化的现象,并且Ta-C之间呈现离子键特征。利用德拜模型得到了3个化合物在高温高压下的热物理性质,随着温度的增加,体积模量减小,而热容以及热膨胀系数增大,其中热容在1 000K以上变化越来越小,最后接近杜隆-珀蒂极限值。随着压强的增加,体积模量增大,而热容和热膨胀系数减小。【结论】在3个化合物中,TaC的强度最高,脆性最大,而Ta_2C的强度最低,延展性最好。     

钙离子对部分水解聚丙烯酰胺冻胶失水的作用机制研究

冻胶失水导致的体积收缩会缩短油田调剖堵水作业的有效期,因此冻胶失水问题需要引起足够的重视。考察了CaCl_2对部分水解聚丙烯酰胺/铬(HPAM/Cr)冻胶失水规律的影响,研究了CaCl_2对HPAM/Cr冻胶微观形貌、HPAM流体力学半径、黏度的影响;并通过红外光谱技术分析了CaCl_2对HPAM/Cr冻胶失水的作用机理。实验结果表明,高浓度CaCl_2会促进HPAM/Cr冻胶失水,而低浓度CaCl_2具有抑制HPAM/Cr冻胶失水的作用;冻胶容水孔洞减少是高浓度CaCl_2加剧HPAM/Cr冻胶失水的内在原因;HPAM流体力学半径越小,HPAM/Cr冻胶失水越严重,低浓度CaCl_2具有提高HPAM流体力学半径的作用;低浓度CaCl_2能够降低HPAM的黏度损耗速率;Ca~(2+)可与HPAM分子羧基中的C—O发生交联反应,该反应是低浓度CaCl_2能够提高HPAM流体力学半径、降低HPAM黏度损耗速率以及抑制HPAM/Cr冻胶失水的根本原因。明确了CaCl_2对冻胶失水的作用机理,可为今后研制抗盐高稳定性冻胶提供理论参考和支持。     

基于面元法预报导管桨性能的数值计算方法

基于面元法,分别用将桨和导管当作一个整体考虑的直接计算方法、基于诱导速度的迭代计算方法与基于诱导速度势的迭代计算方法预报了导管螺旋桨的定常水动力性能.计算结果表明：采用这3种方法预报导管螺旋桨的定常性能具有相似的精度,但直接求解方法可以节省大量的计算时间;直接求解和速度势迭代计算的导管表面压力分布、桨叶表面环量和压力分布基本一致,但是与诱导速度计算的结果有一定的差异.对这3种方法计算结果的差异性分析表明：计算导管桨水动力性能时,直接求解方法和基于诱导速度势迭代方法更可靠.     

平原区深层地下水资源可恢复性研究

为合理开发深层地下水资源,确定深层地下水资源的可恢复性,以桓台县为例,在分析其水文地质条件的基础上,依据地下水位动态监测及地下水水质取样分析,通过对水动力和水化学动态特征两个方面的研究,探讨深层地下水资源的构成及特性.研究表明:随着不断超量开采,研究区深层地下水水位下降速率加大,深层地下水接受浅层越流补给和侧向径流补给特征明显,激发越流补给增加,但水化学组分并没有明显改变,深层地下水资源具有一定的可恢复性,但开采量必须得到合理控制.     

Ni_（50-x）Mn_（10＋x）Ga_（30）Cu_（10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性研究

通过实验和第一性原理研究了Ni50-xMn10＋xGa30Cu10（x=0-10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性.实验研究发现,当用Mn原子在化学上替换Ni原子,合金的晶格参数随成分线性增大,相应体系的马氏体相变温度线性降低;理论分析认为,体系合金的单胞尺寸和电子浓度的共同作用使马氏体相变温度随成分变化线性降低直至消失;体系中Mn对Ni原子的替换使交互作用较强的Ni（A,C）-Mn（B）原子对逐渐形成,这增强了磁性原子间总的交换耦合作用,实验观测到体系合金的居里温度随成分逐渐上升.基于KKR-CPA-LDA的第一性原理计算结果表明,在体系合金中Mn原子磁矩始终与Ni原子磁矩保持铁磁排列,且Mn原子为体系分子磁矩的主要贡献者,因此体系合金的分子磁矩随Mn原子数量线性增加,这与实验结果相一致.