乙酸/丙酸作为EBPR碳源的动力学模型研究(Ⅱ)——动力学模拟

以乙酸和丙酸作为混合碳源,采用2组序批式反应器(SBR)研究聚磷菌(PAO)和聚糖菌(GAO)代谢过程中的物质转化规律.PAO和GAO动力学模型共包含7个计量学参数和24个动力学参数.根据计量学方程,推导了PAO和GAO动力学模型中的计量学参数.结合试验结果,确定了动力学参数的取值.采用Matlab软件积分计算了PAO和GAO胞内物质的变化规律.SBR运行的实际值与模拟值相吻合,表明基于SCFAs代谢的动力学模型能够很好地模拟PAO和GAO的好氧/厌氧代谢过程.     

电极生物法强化A/O工艺反硝化及动力学研究

在模拟A/O工艺A池工况的条件下,研究了外加电压对反硝化的影响,分析了不同外加电压下TN、NO₃^--N及NO₂^--N浓度随时间的变化.结果表明,适当的外加电压可以大幅度提高反硝化速率,同时抑制NO₂^--N的积累,过高的外加电压会对反硝化产生抑制.本实验条件下,最佳外加电压为3.0V,此时TN和NO₃^--N降解速率分别提高了74%和20%.用单一底物Monod方程完成了TN降解的动力学分析并用matlab软件对方程进行了求解,模拟值与实验值吻合良好.分析外加电压与模型中参数的关系,得到TN降解动力学方程,模型计算值与实验值误差小于3mg/L.     

配水管网中与有机物反应的余氯衰减动力学模型

提出一级二级反应组合动力学模型,用大量实验数据拟合模型中的参数,模拟配水管网系统中余氯衰减的水体消耗部分.该模型定量反应了温度T、初始氯浓度c₀和TOC与余氯衰减之间的复杂关系.除初始阶段外,组合模型可简化为一级反应模型;T、TOC和c₀与余氯衰减之间的关系分别可简化为指数关系、正线性关系和负线性关系.该模型较好地解释了余氯衰减在初始阶段进行相对较快这一现象.实验数据验证的结果表明:该组合模型与实验数据吻合良好,优于传统的一级反应模型.     

厌氧反应器系统动力学模型构建方法学研究

以系统动力学的基本概念、方法为基础提出了存在于变量之间的3种基本关系模式,并在此基础上提出针对复杂系统的分块建模理论.将以葡萄糖为进水基质的厌氧反应器划分为3个子系统.确定了该系统的系统结构图,在此基础上构建厌氧消化系统的SD模型.根据分块建模的优势及特点,对模型中的3个子系统采用不同的计算方式,通过对比模拟结果表明,SD模型静态模拟结果与实验数据、传统结构模型模拟结果之间的误差<10%,动态模拟结果与实际趋势一致,说明SD模型的模拟结果是可信的.根据其特性,对取消物化子系统的简化模犁的模拟结果进行分析,表明根据不同的研究目的,选择合适的模型结构是必要的,采用系统动力学的分块建模方法有利于模型的简化与升级、减少计算量、提高模型的计算速度.     

纤维束滤床直接过滤动力学模型

应用单位床单元概念和圆柱池多孔介质模型,推导得到上向流纤维束滤床初始过滤系数表达式,其中收集效率由操作参数构成的无量纲数群关联得到,并据此探讨了悬浮颗粒的去除机理.假设过滤系数是滤床比表面积和空隙流速的函数,推得过滤系数的半经验公式,进而得到了过滤动力学模型.模型中的参数被赋予了明确的物理意义,且能反映操作条件对动力学行为的影响.在不同尺寸悬浮颗粒和不同表观滤速下进行了过滤实验.模型预测值与实验结果比较表明,二者具有一致性.     

基于三维动力学模型及试验数据重用技术的全箭模态分析

目的在运载火箭设计过程中,获得精确的全箭模态数据,为火箭总体设计提供关键输入参数。方法针对全箭动特性数据的高效高精度获取问题,提出并实践基于三维动力学模型和试验数据重用相结合的模态参数获取方法,包括高精度全箭三维动力学模型建模技术、数据重用技术、多状态模型修正技术、模型综合技术。结果解决了界面连接刚度未知条件下的全箭模态精确预示难题。在设计阶段给出了高精度的动特性数据,分析结果与靶场试验结果比对,一阶弯曲频率误差在2%以内,斜率误差在4%以内,分析结果通过了靶场竖立模态试验验证,最后进一步通过型号首飞成功验证。结论靶场竖立模态试验验证和型号首飞成功验证说明提出的获取全箭动特性参数方法高效可靠。     

含对苯二甲酸有机废水厌氧降解动力学

含易降解有机物的对苯二甲酸（TA）有机废水在厌氧处理时,其中易降解有机质通过甲烷发酵被优先利用,其中间代谢物对对苯二甲酸的降解有抑制作用,同时,TA自身的降解也存在底物抑制现象本文建立了有易降解有机质存在时TA厌氧降解的抑制动力学模型方程并利用非残性回归,确定了模型参数实验数据对该动力学方程能较好地拟合在此基础上提出了两段厌氧处理新工艺。     

酸性矿井水运移的动力学预测模型及模型参数分析

分析了酸性矿井水在含水层中运移的规律,充分考虑了地下水密度变化对浓度分布的影响,提出了酸性矿井水迁移转化的动力学环境预测耦合模型,采用Galerkin有限元方法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散,并对酸性矿井水迁移问题进行了模拟分析,通过室内土柱实验求得了基本参数,探讨了模型参数的变化对酸性矿井水运移的影响,为定量研究土壤中酸性矿井水在土壤-水环境中分配与去向提供理论依据。     

舰船摇摆对导弹发射出筒姿态的影响

目的确保发射安全性和为外弹道稳健性设计提供准确的初始出筒姿态参数。方法用发射动力学建模与仿真技术来研究舰船摇摆对导弹发射出筒姿态的影响。基于同心筒发射系统的拓扑结构,建立其刚柔耦合多体动力学虚拟样机模型。采用Craig-Bampton模态综合方法构建发射筒和导弹的柔性体模型,采用非线性弹簧阻尼模拟导弹与发射筒之间的接触碰撞,基于发动机试车试验数据,采用AKIMA插值方法构建发动机推力模型,根据舰船运动参数,采用正弦函数模拟舰船的横摇、纵摇和垂荡运动。结果基于建好的模型研究了多种舰船摇摆工况对同心筒发射导弹出筒姿态的影响,获得了相关难于测量的关键设计参数数值。结论合理的滑块间距和海浪等级可确保同心筒发射系统的发射安全。研究结果对同心筒发射系统设计具有重要的工程价值。     

AB法处理高浓度生活污水的实验

文章介绍了以真空收集的高浓度生活污水处理对象，采用AB法为主要处理工艺实验情况，通过试验测定AB法工艺的动力学参数，对实验数据进行整理分析和解决实验过程中出现的一些问题。     

一种模拟动力学边界条件的环境振动试验方法研究

目的提高环境振动试验的可靠性。方法以某典型钛合金蜂窝夹芯壁板试验件为例,提出一种模拟试验件动力学边界条件的试验方法,在试验件周围引入弹性连接件,再通过刚性转接工装与振动台台面连接,以试验件在试验安装状态下的共振频率及振型节线位置为优化目标,以弹性连接件的外形尺寸及厚度为优化变量,对弹性连接件进行优化设计,从而模拟试验件真实的动力学边界条件。结果弹性连接件的优化设计使得试验件在试验安装状态下前两阶共振频率与试验要求相差小于8%,而且振型节线位置与试验要求基本重合,达到了模拟试验件真实动力学边界条件的设计目标。结论对于壁板类试验件,在传统刚性夹具的基础上引入弹性连接件的试验方法,可以较好地模拟试验件真实动力学边界条件,提高环境振动试验的可靠性,并且这种方法对试验费用及试验周期影响较小,具有良好的工程应用前景。     

基于应变模态方法的飞机蒙皮分布动载荷识别

目的解决飞机蒙皮分布动态载荷确定的工程实际问题。方法将基于广义正交多项式的复杂分布动载荷识别技术与应变模态理论相结合,建立利用有限个测点的应变响应和结构应变频响函数作为已知参数的飞机蒙皮分布动载荷识别模型。利用Nastran软件,以某型飞机机身中段外蒙皮为例,分别采用位移模态方法和应变模态方法进行了70、80、90、100 Hz下的蒙皮分布动载荷识别,并进行对比分析。结果以应变响应作为已知参数的应变模态载荷识别方法,在各计算频率下均具有较好的识别精度,最大识别误差为8.9%,能够满足工程应用。在各识别频率下,采用应变方法识别过程中的积分矩阵条件数小于位移方法。在100 Hz识别频率下增加3%随机误差干扰后,位移识别方法最大误差为19.4%,采用应变方法的载荷识别最大误差为9.8%。结论相比于传统的采用位移模态的载荷识别方法,以应变响应作为已知参数的应变模态载荷识别方法具有更好的数值稳定性,对于解决结构共振频率附近频响函数矩阵奇异性问题具有很好的应用价值。     

基于直升机耦合分析的振动响应预测研究

目的预测直升机振动响应。方法采用中等变形梁理论建立直升机旋翼桨叶结构有限元模型,以准定常气动力模型及Pitt动态入流理论模拟旋翼上的气动作用力,结合旋翼结构及气动模型形成旋翼动力学分析模型,并以旋翼动力学试验结果验证模型的正确性。基于Patran建立直升机机体动力学模型,根据旋翼动力学分析结果,筛选并提取机体模态信息。结果耦合旋翼动力学及机体动力学模型,形成直升机全机耦合动力学分析模型,采用时间有限元方法求解耦合模型,以此模型进行直升机机体振动响应预测及与试验对比分析研究。结论该方法机体振动响应计算值与试验值变化规律相同。     

极端干旱气候下盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应

利用作者建立的塔里木盆地北部盐化草甸植被净初级生产力模型 ,模拟了极端干旱气候下盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应。结果表明 ,在一定土壤质地条件下 ,盐化草甸植被净初级生产力随地下水埋深的增加而逐渐下降。地下水埋深越大 ,盐化草甸植被净初级生产力对地下水埋深变化的响应越敏感。全球变化造成的温度升高对盐化草甸植被净初级生产力的影响 ,也是依地下水埋深的不同而有所差异。地下水埋深较小时,盐化草甸植被净初级生产力对温度升高的反应较小 ;随着地下水埋深的加大,其响应程度明显增加。因而 ,地下水埋深越大 ,盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应就越明显。     

板料成形模拟中压边力处理的研究

针对弹性压边建立了一个力学模型 ,用于板料成形的动力显式有限元模拟。以NU MISHEET’93方盒拉深标准考题为例 ,模拟了方盒在不同压边力情况下的起皱情况。数值计算结果表明该模型能有效地模拟弹性压边力 ,并预测工件法兰部位的起皱状况。     

人水系统演变模拟的嵌入式系统动力学模型

论文首先提出人水系统的概念,并针对人水系统演变模拟的难点和特点,基于系统动力学原理,提出了更具实用意义的嵌入式系统动力学模型(ESD模型)。ESD模型是在系统动力学理论方法的基础上,考虑到社会经济系统、水循环系统(包括社会水循环系统、自然水循环系统)自身的特点和规律,充分利用现有的相关理论方法,在系统动力学模型的基础上,加入其他学科的定量化模型,形成耦合的模型。该模型既全面吸收系统动力学的优点,同时又接纳了相关学科的研究成果,大大提升了系统动力学的应用研究能力,同时也解决了复杂而又有专业特点的系统模拟问题,适用于人水系统演变模拟。     

城市街区污染散布的数值模拟与风洞实验的比较分析

将专门设计的一项中性层结条件下风洞的污染物浓度测量实验，与已建城市小区尺度模式在相同条件下的污染扩散模拟结果进行了比较分析．分析了该模式流场模拟的有效性．结果表明：总体上，数值模拟与风洞实验结果符合较好；进一步分析发现，数值模拟结果中建筑物背风侧空腔区湍涡的中心比风洞实验结果略高，空腔区的范围比风洞实验所示范围大，建筑物迎风侧位移区比风洞实验所示小．此差异可能是由两者边界条件的不同引起的．     

Regional diffusion model on estimating long-term average concentration of atmospheric pollutants

This article, based on the Gaussian Model, concerns a model which is not an explicit function of source parameters (Q, ΔH). The equation model shows that the long-term average concentration (LTAC) distribution is positively related to the instantaneous concentration distribution in the long-term mean wind speed. The meteorological factors affecting LTAC have been considered by the model, meanwhile, the way of obtaining these factors is much easier than that of the joint frequency table, which is used widely. Finally, a useful example is given to predict the long-term air pollution level using this model.     

运用正弦扫频实现电动振动台模型的频域辨识

目的研究以电动振动台为典型设备的相关振动试验装置的频域辨识技术。方法通过分析电动振动台数学模型,采用正弦扫频试验方法,进行全频带振动台空台面正弦扫频,并对所获得的时域正弦扫频数据进行频谱分析,进而获得系统的频率数据,再运用复数域上的最小二乘拟合算法,完成振动台模型传递函数的辨识。结果通过某型电动台空台面试验,对一组实测数据进行辨识,辨识出的电动振动台模拟与真实模拟一致。结论通过该方法并合理选取模型结构,能够很好地辨识出振动试验装置的模型。