一维分层弥散模型在二沉池模拟中的应斥

通过在二沉池一维分层模型中加入弥散作用建立了二沉池一维分层弥散模型,并采用数值求解的方法开发了二沉池模拟程序。利用竖流式沉淀池中试试验实测数据验证了模型的可靠性,以COST（欧洲科技领域研究合作组织）624/682文件中基准污水处理厂沉池晴天时的稳态和动态进水数据为模型输入值,分析比较了一维分层弥散模型模拟程序与国外成熟软件的模拟结果。结果表明,纳入了弥散作用的一维分层模型能较好地描述实际二沉池中的悬浮固体浓度分布,模拟结果具有较好的精度,有待于在二沉池模拟和控制领域进一步深入研究。     

用Matlab/Simulink建立废水处理仿真模型

国际水质协会(IWA)和欧盟科学技术合作组织(COST)合作开发的活性污泥废水处理基准仿真模型BSM1(benchmark sim-ulation model NO.1),主要目的是为了建立一个活性污泥过程控制方案的开发平台。文章比较详细的介绍了如何用Matlab和Simulink建立BSM1,对于如何得到正确的开环仿真结果给出了详细的说明,并将两种建模方式在仿真结果、仿真速度、建模的难易程度等方面进行了比较。     

生物滤池工艺的数值模拟与运行优化

以筼筜污水处理厂生物滤池工艺(DNBF+BAF)为研究对象,应用Bio Win软件,构建该工艺的Bio Win模型,基于2013年9月和10月的实际运行数据,结合两种灵敏度分析方法,对Bio Win模型进行校正.结果表明,校正模型可对DNBF+BAF工艺进行有效模拟,且对该工艺的Bio Win模拟结果影响最为显著的3类参数为:与生物膜有关的参数、与异养菌(OHOs)有关的参数和曝气参数.然后应用校正模型模拟该工艺在不同工况条件下的运行结果,对其进行工艺优化.结果表明:1一级B排放标准的最佳运行条件为:回流比=50%,取消甲醇投加,此时进水C/N=4.43;2一级A排放标准的最佳运行条件为:回流比=50%,投加甲醇后的进水COD=155 mg·L-1,此时进水C/N=5.10.     

基于小波神经网络的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以吉林西部为研究区,建立地下水流数值模拟模型,分别应用蒙特卡罗方法和拉丁超立方方法在研究区10个县(市)开采量的可行范围内进行采样,经对比选择拉丁超立方抽样结果得到输入(开采量)—输出(水位降深)数据集,建立小波神经网络模型作为地下水流数值模拟模型的替代模型,而后对替代模型有效性作误差分析,并与多元非线性回归替代模型进行对比.结果显示,2种替代模型在功能上都能逼近地下水流数值模拟模型,但小波神经网络模型得到的水位降深均值和水位降深剩余标准差与模拟模型计算结果的相对误差分别低于多元非线性回归模型76%和45%,说明小波神经网络模型更适合作为地下水流数值模拟模型的替代模型,这为减少优化模型求解过程中直接调用模拟模型所造成的计算负荷提供了一种有效的替代方法.     

浅谈A~2O活性污泥系统的模拟和验证

国际水质协会(IAWQ)推出的活性污泥数学模型系列(Activated Sludge Model 1~3),即ASM模型。本文以数学软件Mat Lab作为研究工具,使用国际水协(IWA)公布的活性污泥一号模型(ASM1)对浙江某污水厂的A2O工艺建立数学模型并且加以模拟,并将模拟结果和该厂同期的水质监测结果进行横向比较,发现两者结果基本吻合,偏差在可容忍的范围之内。     

基于克里格法的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以内蒙古乌拉特中旗金泉工业园区水源地为研究区,建立了研究区地下水流数值模拟模型.采用拉丁超立方方法得到输入(抽水量)输出(水位降深)数据集,运用克里格法建立了地下水流数值模拟模型的替代模型—克里格模型.将克里格模型输出结果与地下水流数值模拟模型输出数据集进行对比发现,克里格模型和地下水流数值模拟模型得到的地下水位降深均值的拟合平均相对误差为0.22%,地下水位降深剩余标准差的拟合平均相对误差为0.03%,拟合误差很小.表明克里格模型可以有效地替代地下水流数值模拟模型,这为大幅减小优化模型在优化迭代求解过程中多次调用模拟模型造成的巨大计算负荷提供一种有效的替代方法.     

基于替代模型的煤矸石堆地下水污染随机模拟

为分析参数的不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺西舍场煤矸石堆及周边地区为研究对象,以硫酸根离子为模拟因子建立污染质运移的数值模拟模型,运用灵敏度分析法筛选对模拟模型影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立污染质运移模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的输出结果进行统计分析,利用污染质浓度分布函数估算单井遭受污染的风险.结果表明,井1,井2和井3中达到地下水质量标准的Ⅲ类标准的概率分别为0.6%,97.6%和0%,藉此为地下水污染防治提供更加科学,丰富的参考依据.     

Plackett-Burman法筛选污水中总氮去除的主要影响因素

结合生产实际运行数据,分析了南方某污水处理厂二级处理段(A2O工艺和氧化沟工艺)和深度处理段(微絮凝过滤工艺和次氯酸钠消毒工艺)等处理单元对总氮的去除效果。采用基于蒙特卡罗(Monte-Carlo)模拟的概率统计方法对该厂再生水中总氮符合相应标准的概率(保障率)进行了定量计算。结果表明,当再生水作为城市绿化用水和景观环境用水时,总氮保障率均仅为1.59%,存在较大的安全风险。在满足污水处理厂实际运行可控条件下,采用Plackett-Burman试验设计对全流程污水处理工艺中影响总氮去除效果的可控因素进行了研究,建立了合适且具有代表性的数学回归模型方程,筛选出了主要控制因子:混合液回流比、生物池出水PAC投加量和过滤池次氯酸钠投加量,为进一步优化工艺参数提供了重要理论依据和实践基础。     

A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型及现场校验

在全耦合活性污泥模型(FCASM3)基础上,考虑生物场与水力流场的相互作用,建立了A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型.通过Matlab/Simulink软件平台进行数值模拟,将A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型分别与已报道的生物场一水力场耦合模型(Lee -Hydro)以及FCASM2-Hydro耦合模型进行数值模拟对比研究.结果表明,FCASM3-Hydro耦合模型对出水中COD、NH4+-N、Nox--N、PO43--P等污染物质变化趋势的动态模拟比Lee-Hydro耦合模型更符合实际.在对出水COD的模拟上,FCASM3-Hydro与FCASM2一Hydro耦合模型的模拟值完全一致;在对出水NH4+-N和PO43--P的模拟上,FCASM3-Hydro耦合模型的动态模拟结果比FCASM2-Hydro耦合模型更贴近实测变化趋势.     

Visual MODFLOW在露天矿地下水模拟中的应用

用Visual MODFLOW建立了某露天矿地下水数值模型,运用其跟踪模拟(MODPATH)子模块及溶质运移模拟(MT3D)子模块对该露天矿地下水的水质点示踪和三维污染羽进行了模拟,模拟结果有助于识别该矿露天开采对地下水污染的污染源及污染途径,为预测露天矿开采期间地下水位及水质的变化,采用的监测与预保护措施提供了决策依据。     

A/O生物脱氮工艺内循环回流和外碳源投加综合控制的优化

为了提高A/O工艺反硝化效果,应用COST/IWA-Benchmark基准对5种内循环回流量和外碳源投加综合控制策略进行了比较.结果表明,控制策略1无论从外碳源消耗量、出水水质,还是从控制器稳定性上都是最优的控制策略,它有2个反馈环路组成,一个环路控制外碳源投加量,从而维持缺氧区出水硝酸氮浓度处于最优设定值2mg/L,另外一个环路控制内循环回流量,维持好氧区出水硝酸氮浓度(根据排放标准确定,一般为8～12mg/L).该策略在低负荷时可以高效利用缺氧区反硝化容量,而在高负荷时通过控制外碳源投量保证出水硝酸氮满足排放标准.     

区域大气环境模式RegAEMS中二次气溶胶的改进模拟研究

为了提升二次气溶胶的模拟精度,在区域大气环境模式RegAEMS中加入了硫酸盐气溶胶的两种新生成机制（NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI））以及二次有机气溶胶（SOA）生成的挥发性有机物基集（VBS）方法.模拟了2020年1月上海市两次中度污染过程,并与观测数据进行对比验证.研究发现,两次污染过程硫氧转化率（SOR）均大于0.4,PM_2.5主要组分为SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺等水溶性离子,占比为61.25%~63.85%.SOA占比为2.92%~3.0%.加入NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI）后,硫酸盐模拟精度明显提升（相关系数（R）从0.49~0.63提升至0.58~0.67,相对标准偏差（NMB）从-35.0%~-36.5%提升至-17.3%~-14.2%）.两种化学过程在污染发展阶段平均贡献占比为23.3%~27.9%,这可能是造成污染条件下SO₄^2-浓度迅速增加的主要原因.VBS机制能够较好地模拟出SOA的变化趋势（相关系数为0.53~0.56）,由于硫酸盐和SOA生成机理的改进,RegAEMS在PM_2.5的模拟精度上有所提升（相对标准偏差（NMB）从-13.5%~-6.0%提升至-9.0%~-3.3%）.     

基于温度循环失效机理的铝制金属密封圈疲劳寿命仿真

目的 解决真空法兰密封中的金属密封圈寿命难以预测的问题.方法 基于金属密封圈的失效机理,提出一种疲劳仿真方法 ,对金属密封圈的使用寿命进行有效预测.通过有限元仿真方法 对金属密封圈安装过程及其使用过程进行仿真模拟,得到金属密封圈使用过程的应力分布,然后结合Conffin-Manson疲劳模型,对金属密封圈的使用寿命进行...     

序批式活性污泥法工艺MATLAB仿真模型的初步建立

序批式活性污泥法工艺（SBR）是目前应用很广的一种污水处理工艺，本文在国际水协会（IWA）的ASM1模型的基础上，建立了SBR工艺反应模型，通过模型检验可发现，该模型能较好地模拟SBR工艺反应中的微生物处理过程，具有很大的发展前景。     

Simulation model for an EB-PVD coating structure using the level set method

A comprehensive modeling approach to link machine dynamics, deposition, and substrate kinematics in an electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) is presented in this paper. The machine dynamics in EB-PVD process are captured by finite element models, resulting in the prediction of evaporation rate and vapor distribution. The deposition process is modeled using the level set method, which is one of the computational techniques for tracking topographic evolution. The proposed simulation model is implemented in Matlab and is compared with experimental results published by other researchers. Results indicate that the proposed simulation model can be used to predict microstructure features such as zigzag and helical columnar shapes. The pitch of a zigzag microstructure can be predicted within 20% at the 0.3 to 6 μm level for Yttira-stabilized Zirconia (YSZ) coating.     

挺水植物对湖泊水质数值模拟过程的影响

将environmental fluids dynamics code(EFDC)模型和CE-QUAL-ICM模型相结合,建立了内蒙古乌梁素海富营养化模型.在建模过程中,考虑挺水植物分布情况及其密度、高度、直径等形态指标,并将考虑挺水植物影响与未考虑挺水植物影响的氮磷模拟过程进行计算、对比、分析.结果表明,考虑挺水植物影响的氮磷浓度模拟值与实测值变化趋势基本一致,而未考虑挺水植物影响的氮磷浓度模拟值未能反映实测值的变化趋势,可见,湖泊挺水植物的存在对氮磷浓度的迁移转化起着关键的作用.同时,在模拟过程中明显提高了运算效率和模拟精度,表明考虑挺水植物影响的富营养化模型能够较好地反映湖区内某位置氮磷浓度的动态模拟结果,能够为湖泊管理部门提供一定的参考.     

发酵法溶剂生产工艺的流程模拟与参数优化

对发酵法溶剂生产的精馏工艺流程采用化工流程模拟软件PROII进行了模拟。将复杂的流程分为醪塔子系统、丁塔子系统和乙丙子系统,采用液体活度系数模型NRTL和非理想物系的CHEMDIST算法,利用Distillation模块、Simple HX模块、Flash模块和Mixer模块分别进行模拟。流程模拟结果与实际运行结果吻合良好。在此基础上,以减少塔釜废液中溶剂含量为优化目标,利用中心组合设计(CCD)与PROII流程模拟相结合,对醪塔的部分操作参数进行了优化。优化后可使废液中溶媒含量减少至0.008%,远低于原工艺数据。     

民用飞机油箱口盖抗低能量发动机碎片冲击适航验证技术研究

目的 依据适航条款CCAR25.963-e-1的要求,对民用飞机油箱口盖抗低能量发动机碎片冲击能力的适航符合性进行研究。方法 根据适航验证工作需要,制定了飞机油箱口盖抗低能量发动机碎片冲击的适航符合性验证流程,明确了适航取证需要考虑的油箱口盖范围和撞击角度,建立了发动机碎片有限元模型,开展了油箱口盖抗发动机碎片冲击的仿真分析与试验室试验。结果 仿真结果与试验结果对比分析后,二者基本一致,仿真分析基本能预测试验结果。结论 该仿真分析方法可供飞机口盖抗碎片冲击设计使用,该油箱口盖抗低能量碎片冲击适航符合性验证流程可供相似飞机适航取证参考使用。     

耦合颗粒受力解析的CFD模型及其在超滤膜污染机制中的应用

膜污染可以视为颗粒在膜表面的沉降过程。为深入了解在过滤通道内发生的颗粒迁移和沉降过程,建立了一种耦合颗粒受力的计算流体力学（CFD）模型。通过分析颗粒在超滤过程中的受力,将颗粒受力分析的用户自定义函数（UDF）与CFD中的离散相模型（DPM）耦合,对颗粒的迁移轨迹及沉降进行模拟,并利用过滤实验和微粒子图像测速技术（Micro-PIV）对CFD模拟结果进行了验证。结果表明:颗粒沉降概率与跨膜压差呈正相关,与错流速度呈负相关,超滤实验证明了CFD模拟颗粒沉降的准确性。Micro-PIV示踪粒子的运动轨迹记录膜腔内的速度场分布也验证了CFD模拟流场的准确性。CFD模型可视化地并直观地揭示了膜过程流场和颗粒运动情况,为理解膜污染机制提供了科学依据,对优化膜模块具有重要的指导作用。