面源模式的通用算法探讨

提出了矩形面源扩散模拟计算的数值积分法和中心虚点源法,以及二者结合的综合法,并用算例进行了计算精度、计算速度和结果连续性的对比.结果表明:与传统的后置虚点源法及其改进算法——谷清经验法相比,该算法与理论真值的相对误差可从20%以上降低到3%以下,并且可以准确地反映风向和面源的形状,但在计算量上要增大十几倍到上百倍.对于任意不规则面源,提出了正方形分割算法,并对分割正方形的取舍采用简便的重心判断法,以准确方便地模拟其形状.综合运用笔者提出的适于机算的通用面源算法,对不同的计算任务权衡速度和精度采用合适的算法,可以处理各种气象条件下任意形状面源的扩散计算,并可取得理想的计算精度.      

有源相控阵天线的瞬态热分析方法研究

目的在保证一定计算精度的前提下,减少有源相控阵天线瞬态热仿真分析的计算时间。方法使用正交分析方法分析一类毫米波T/R组件中的器件位置、T/R组件尺寸等相关参数。使用极差分析和因素效应分析的方法,分别指出影响简化模型计算精度的几个参数,同时给出可保证一定精度的参数范围。结果采用所研究的简化方法,对组件和天线阵面均进行了仿真试验对比,结果表明,单个组件温度响应的实测结果和仿真分析结果误差低于11%。采用详细建模的T/R组件和简化的T/R组件进行天线全阵建模的结果最大误差为5.1℃,最小误差为1.2℃。结论在W/d0.8的前提下,对组件中的芯片进行整体建模的简化,其仿真计算的精度无论对于单个组件还是天线阵面的计算均完全满足工程设计需求。     

污染物扩散的一种计算模式

提出一种计算局部二维流场和污染物扩散的简易处理方法，目的是在保证精度的前提下，提高计算效率，通过实例计算，证明本方法切实可行，完全能满足水环境工程计算的要求。     

基于ERSM涡轮盘径向变形的非线性动态概率分析

为了准确设计高压涡轮盘和叶尖间隙,从概率的角度进行了涡轮盘径向变形的分析。介绍了高精度高效率的非线性动态概率分析的极值响应面方法(Extremum Response Surface Method, ERSM),并建立了其数学模型。考虑材料属性和边界条件的非线性,以及热载荷和离心载荷的动态性,基于ERSM对涡轮盘径向变形进行了非线性动态概率分析,得到了输入输出参数的分布特征和影响涡轮盘径向动态变形的主要因素。最后,通过方法比较,验证了ERSM在保证计算精度的前提下能大大提高计算速度,节约计算时间,改善计算效率。为进行更有效的涡轮盘设计和优化,改善叶尖间隙设计和控制的合理性提供了有效依据。      

大气污染扩散空间信息系统

将GIS(地理信息系统)引入大气多源扩散研究领域,成功地解决了GIS与大气污染扩散数据的连接问题,实现了大气污染扩散数据的计算机图形可视化与计算机一次成图的功能。在此基础上开发了一套带GIS图形处理和分析功能的大气污染扩散空间信息系统软件包,该软件包对传统的G－H面源模式进行了改进工作,提高了其计算速度及计算精度。对线源模式进行了研究,提高了其计算速度及计算精度,解决了在普通微机上实现线源污染扩散的计算问题。      

湘江捞刀河流域氨氮和总磷水环境容量计算

水环境容量的定量计算是实现水环境精细管理的前提,但相关参数在无充分资料的中小流域较难获得,其变化的难以确定给水环境容量求解带来较多不确定性.网格分布式水文模型和一维河网水质模型计算可以求解部分参数,提升水环境容量计算精度.选取长株潭城市群代表性区域——湘江一级支流捞刀河流域为研究对象,通过建立网格分布式水文模型和一维河...     

MATLAB在大气扩散模拟中的应用研究

采用MATLAB语言 ,将常用大气扩散模式编制成大气扩散函数 ,组成大气扩散专业工具箱 ,及通用条件下的大气扩散模式DEMOS图形 ;可实现快速求取扩散浓度值 ,并将其可视化的功能。不但提高了计算速度及计算精度 ,而且也为大气环境评价工作提供了便利的工具。     

基于疲劳累积损伤等效理论的PCB板振动加速试验研究

目的建立小样本情况下,通过试验及仿真结合求解PCB板在随机振动激励下的振动加速因子的方法。方法以疲劳累计损伤等效为研究基础,以PCB板为研究对象,通过实验室的动力学环境模拟试验,在施加相同谱型不同量级的随机激励载荷下的振动加速因子,并通过采用试验数据对仿真局部模型修正的方法得出PCB板在随机振动激励载荷下的振动加速因子。结果通过试验数据与仿真计算结果的对比,两种方法得出的振动加速因子的误差在5%以内,满足工程实践精度要求。且进一步的证实了该方法的可行性。结论对于不同种类的PCB板在进行小样本摸底试验及随机振动仿真计算的前提下,确定电路板产品的薄弱位置,之后通过疲劳仿真计算局部的疲劳寿命便可以求得一定精度要求下的振动加速因子。     

偏振分析法计算震中方位角的精度分析

震中方位角是地震研究人员研究的经典课题,偏振分析法可以有效地提高方位角的计算精度.但是国内对此方法的研究并不充分,故本文分析了大量强震记录的震中方位角的计算结果,回答了何种地震数据能算出精度最高的震中方位角、最合适的时间窗口长度在什么范围内、误差有什么样的特征这三个问题.本文建立了偏振椭球的立体几何模型,改进了视方位角与震中方位角转化关系的表示方法,使其更符合实际需求.由于数据计算依赖MATLAB程序,故编写了计算震中方位角的脚本M文件和三个供调用的函数M文件.地震研究者可调用这些函数完成读取数据、速度和位移的仿真.     

利用广义应变花法计算地应变场

根据GPS测量的速度计算地应变是地球动力学研究中非常有意义的一项工作,但计算时涉及数值微分,如何减小其计算误差是一个突出的问题。本文提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法;并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验,比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度。结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高。     

表面活性剂强化含水层修复模拟的尺度提升研究

为了寻找到能够在保证模拟精度的前提下,大大提高表面活性剂强化含水层修复（Surfactant-enhanced aquifer remediation,SEAR）模型计算效率的合适的渗透系数尺度提升方法,在概略介绍拉普拉斯-外壳法的基础上,利用算术平均尺度提升法与拉普拉斯-外壳法建立大尺度模型,与小尺度模型进行对比.结果表明,拉普拉斯-外壳法所建模型对含水层污染物残余质量的最大计算误差在所有情况下均优于算术平均尺度提升法,含水层非均质性越强,拉普拉斯-外壳法优越性越明显;并且拉普拉斯-外壳法对于污染羽质心位置与形状的刻画效果也更好.大尺度模型能大幅度减小SEAR的计算成本,应用算术平均尺度提升法可减少至原计算时间的6.5%左右,应用拉普拉斯-外壳法可减少至4.5%左右.     

大气红外辐射超高光谱探测仪临边探测—污染气体的反演精度和光谱通道评估

利用RFM模式,模拟计算了在研仪器—大气红外辐射超高光谱探测仪的临边探测模式下大气污染气体体积混合比的权重函数.结合仪器的可探测亮温阈值（0.3 K）,利用权重函数线性化方法,计算并分析了6种大气状态下,气体混合比廓线在不同反演精度条件下可获得的光谱通道数随切点高度的变化,并给出了可用光谱通道在不同切点高度的位置.结果表明,随着相对反演精度的降低,可用光谱通道数量增加,除热带大气外,其它5种大气在10%臭氧反演精度和5%甲烷反演精度条件下有足够的通道,可用于反演4.6 km以上的混合比廓线.CO在15%反演精度条件下,6种大气均能获得反演6.9 km以上廓线的光谱通道.近地面切点高度反演比较困难,很难获得较高的反演精度.可用光谱通道位置与气体吸收线位置特别是峰值区域一致,也与气体模拟亮温高值区一致.     

利用广义应变花法计算地应变场

根据GPS测量的速度计算地应变是地球动力学研究中非常有意义的一项工作，但计算时涉及数值徽分，如何减小其计算误差是一个突出的问题。本提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法；并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验，比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度。结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高。     

燃煤发电厂烟塔合一环境影响之一——烟气抬升高度的对比计算

介绍了德国导则规范的计算冷却塔排放烟气抬升高度的S/P模式.利用S/P模式做不同大气稳定度条件下不同环境风速的烟气抬升对比计算;确定了同等条件下不同烟气排放速度对烟气抬升高度的影响.作为对比,计算了同样烟气排放量情况下通过烟囱排放烟气的抬升高度.计算结果表明,在弱风状况下从冷却塔排放的烟气由于热力作用其抬升高度比从烟囱排放显著提高.个例计算结果表明,在极不稳定状况下,当风速大于4.5m/s时,冷却塔排放烟气抬升高度低于烟囱排放烟气.      

土壤正构烷烃微生物降解变化实验分析

在石油烃微生物降解的最佳条件下,利用色谱-质谱联用技术分析测定了石油烃中正构烷烃的降解规律.结果表明,正构烷烃的降解最为明显;正构烷烃的降解随着碳数的增加其降解速度逐渐减小;其中C23烷的降解速度与石油烃整体降解速度相当,碳数小于23的正构烷烃降解速度大于石油烃降解速度,碳数大于23的正构烷烃降解速度小于石油烃降解速度;C16～C25的正构烷烃在0～6*!d内降解速度最快,在7～14 d内达到最低值,之后有逐渐上升的趋势;整个正构烷烃的降解符合二级反应动力学规律.      

基于GPS浮动车法的机动车尾气排放量分布特征

以广州市城市干道东风路1902～1903路段为研究对象,根据交通流理论建立了速度-流量模型,采用GPS浮动车速度数据和视频检测流量数据计算了模型的关键参数——阻塞密度,实现了从速度到流量的推算,并采用COPERT Ⅳ模型计算了不同速度等级下的综合排放因子,通过源强法计算该路段00:01─24:00的小时排放量. 对CO,NO_x,VOC和PM综合排放因子的速度敏感性分析表明,当平均速度达50 km/h后,随速度的增加综合排放因子下降明显变缓;对小时排放量的分析表明,污染物排放量主要集中在车流量的高峰时段,且与车流密度有很好的线性相关性,相关系数均大于0.90.      

不同精度地形数据对复杂地形条件下卫生防护距离计算影响研究

模拟项目在河谷复杂地形与山地复杂地形建设,并采用30 m×30 m精度地形数据和90 m×90 m精度地形数据使用AERMOD分别计算卫生防护距离,卫生防护距离为根据AERMOD模拟出的污染物扩散浓度,测量达到相关标准限值的最远距离得到.计算结果确定地形复杂程度和地形数据精度对卫生防护距离计算有较大影响,在山地地形中卫生防护距离计算结果比河谷地形小,河谷地形应采用90 m×90 m精度地形数据计算卫生防护距离,山地地形应采用30 m×30 m精度地形数据计算.     

植草沟专用堰的设计与率定研究

植草沟是海绵城市建设中一种重要的转输设施,但现有的计量方法难以直接测定植草沟流量,因而提出利用薄壁三角堰,并通过设计一种与植草沟贴合的堰槽方式来测定植草沟的过流流量,使用此设施不仅可以监测植草沟进出口流量,还可以在不破环植草沟结构的前提下测定植草沟内任意一段的流量。采用直线边坡加圆弧底方式构建了非常规堰槽结构、直角三角形开口方式,实验率定了堰上水头与流量之间的曲线,并与既有公式进行对比。结果表明:相同堰上水头条件下,直角三角堰用既有公式计算出的流量值小于该堰槽方式下的实测值,且相对差值较大,实验范围内最大差值达25. 9%,因此既有计算公式不能直接用于流量计算,而必须进行率定。通过率定拟合公式计算出流量与实测流量相对误差的绝对值在5%左右,计量精度能满足工程要求。     

基于注意力机制及Ghost-YOLOv5的水下垃圾目标检测

水下垃圾的目标检测技术对水下机器人实现垃圾自动清除有着重要意义。然而,复杂的水下环境和水底光线不足,易导致检测精度受限、计算量大等问题。针对这些问题,提出了一种基于YOLOv5的水下垃圾目标检测的改进算法。在该方法中,在预处理部分引入Gamma变换提高水下图像的灰度和对比度,便于模型检测。同时,在YOLOv5检测部分嵌入CBAM注意力机制,以突出目标特征并抑制次要信息,从而提高算法精度。此外,将颈部层中的普通卷积模块替换为Ghost卷积模块,减少计算量,加快检测速度。采用真实环境下的水下垃圾数据集进行模型验证,与当前热门的目标检测算法进行对比,该方法在分辨率为640×640的图像上的最高检测精度为93.7%,且计算时间仅为6.7 ms,满足实时性的要求。该研究成果对水下垃圾的目标检测具有良好的借鉴意义。     

基于不确定性分析的地下水污染超标风险预警

地下水污染预测可以通过地下水污染质运移数值模拟模型予以实现,为分析模型参数取值不确定性对模型输出结果的影响,本文运用蒙特卡洛方法对模型输出结果进行不确定性分析.为降低数值模拟模型复杂程度,运用灵敏度分析方法筛选对模型影响较大参数作为模型中随机变量;为减少重复调用数值模拟模型产生的计算负荷,在保证一定精度前提下,运用克里格方法建立模拟模型的替代模型完成模拟过程.结果表明:应用概率密度函数积分可以估计地下水遭受污染风险与不同置信程度下污染物浓度区间.污染羽分布图与分级污染超标风险预警图可以分别对研究区不同等级污染覆盖面积和研究区不同污染风险对应污染羽分布进行估计.基于污染质运移数值模拟不确定性分析的地下水污染超标风险预警可以更加客观地对地下水污染问题进行预测.