火灾中温度升高对蛋白质构象影响的计算机模拟(Ⅰ)

应用分子力学原理进行了温度对肽链构象影响的计算机模拟,模拟结果显示,火灾中环境温度升高对生物分子的结构和功能是一个很敏感的因素之一,天然生物分子因吸热而使自身构象发生异常变化,进而与特定构象紧密联系的生物活性丧失,发生变性,模拟结果对于从分子水平上揭示火灾对生物体的危害具有重要意义.     

基于回归分析的群集疏散时间模型优化研究

为提高国际上通用的疏散时间模型(简称经验模型)的仿真度,将人员的属性因素(自然属性和社会属性)影响纳入时间模型,采用回归分析方法,以某高校大型大学生艺术中心疏散案例为研究基础,通过调查采样建立185组数据的实测样本。结合影响人员疏散行为和疏散时间相关因素,运用统计软件SPSS17.0对样本进行回归分析,建立疏散时间回归模型。以回归模型为基础,将个体属性综合为群集属性,求取修正系数并对经验模型进行修正、检验。结果表明:利用回归分析和修正系数对疏散时间经验模型进行修正,可有效弥补经验模型缺乏考虑群集属性影响的弱点,提高经验模型的仿真度和应用价值。     

Three-dimensional numerical modeling and characterization of two-stage and multilayer thermoelectric couples

The two-stage thermoelectric couple (TE couple) and the multilayer TE couple are proposed and their output performance is compared with the conventional TE couple in this paper. Three dimensional (3-D) numerical and finite element models are established for these three types of TE couples which are analyzed in the ANSYS Workbench environment. Simulation results show that the output voltage and the current of the two newly designed TE couples increase in a certain extent than those of the conventional device before the load resistance reaches a critical value, however, the multilayer TE couple has the best performance. Similar conclusions can be drawn from the results of comparisons with the maximum output power and the maximum heat conversion efficiency between different types of TE couples. When thicknesses of the intermediate ceramic substrate and the intermediate copper conductor change, the output performance of the two newly-designed types of TE couples can be improved further. The maximum output power and the maximum heat conversion efficiency of the multilayer TE couple increase by 71.15% and 14.87%, respectively, when compared with those for the conventional device under certain conditions. Therefore, the multilayer TE couple has the potential to be one of the future development directions of TE couple structures.     

变电站电磁环境监测布点建模仿真研究

针对变电站电磁环境自动监测站布点方案普遍存在的效率不高、科学性不足等问题,以某500 kV变电站电磁环境自动监测站选址为例,通过建模仿真得到该变电站工频电场和工频磁场的空间分布,并实测验证了仿真结果的准确性。通过统计该变电站工频电场和工频磁场的空间分布特征,提出了基于变电站空间场强分布特征的自动监测站布点方案,建议优先在场强中位数分界线附近区域布点,以更好地反映变电站电磁环境。研究结果可指导变电站电磁环境自动监测站选址,提高变电站电磁环境监测布点的科学性,提升监测效率。     

城市地下水流场人工调控与减灾方案

以郑州市为例,针对城市区域长期过量开采地下水导致的一系列严重的环境地质灾害,诸如地下水水位持续下降形成区域地下水降落漏斗并不断扩张、含水层疏干、供水井吊泵、泉水断流、地下建筑工程浸没、地面沉降和塌陷等,探讨了城市地下水流场人工调控的减灾方案。建立了地下水系统的准三维动态数值仿真模型,以非均质各向同性渗流模型仿真地下水流,用不规则三角网格有限差分法求解了三维数值仿真模型。先解逆问题反求参数,再解正问题计算地下水各项资源量,数值仿真预报地下水渗流场至１９９８年。在此基础上,通过地下水渗流场的宏观调控与优化管理,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境灾害减小到最低程度,为郑州市的环境减灾工作提供了科学依据。     

冲击载荷作用下不同断面形状巷道稳定性数值仿真分析

为了研究动载荷作用下井巷的稳定性,基于波动冲击理论,利用FLAC~(3D)值模拟软件,对深井不同断面巷道在动载荷作用下的围岩位移场变化规律进行了数值仿真。结果表明:不同巷道断面形式对冲击荷载作用的响应程度存在显著差别,巷道顶板监测点的速度产生波动从大到小依次为矩形、直墙拱形和圆形断面巷道;巷道顶板均产生明显下沉,矩形断面巷道的下沉量最大,其次是直墙拱断面巷道,圆形断面巷道的下沉位移最小;对于巷道围岩垂直应力的分布范围,圆形断面巷道最小,矩形断面巷道最大,直墙拱断面巷道居中,并得到了现场监测结果验证。     

人员疏散拥堵问题的博弈分析

从经济学的角度,应用博弈论中经典的"公共地悲剧"理论,分析疏散出口、安全通道等没有排他性所有权的稀缺性资源供给与需求之间的矛盾,提出了人员疏散过程中的博弈数学模型,揭示在理性的疏散人员追求自身收益最大化和没有有效约束与管制的前提条件下,疏散出口等公共资源会被过度使用的现象,即人员疏散过程中的"公共地悲剧"——人员拥堵,并在所提出的博弈模型基础上,从设计与管理的角度,给出一些解决拥堵问题的建议和对策。     

河道硬化对傍河地下水源补给结构及范围的影响

为研究傍河地下水的水均衡状况,以及傍河水源井群补给范围受河道硬化的影响,选取张家口盆地的Y傍河地下水源地为研究对象.采用数值模拟法建立研究区地下水数值模型,通过水均衡分析探究河道硬化对傍河地下水水均衡状况造成的影响;利用MODPATH对水源井群进行质点反向示踪模拟,获得井口质点向前追踪1 000 d的补给范围,对比水源井群补给范围并结合历史与近期水质数据分析河道硬化造成的影响.结果表明:①傍河地下水水均衡情况显示,主要的补给项为边界流入和降雨入渗,二者补给量分别为208.04×103与35.91×103 m3/d,占比分别为82.88%与14.31%;主要的排泄项为边界流出与地下水开采,二者排泄量分别为152.12×103与95.40×103 m3/d,占比分别为60.60%与38.01%.②河道硬化对傍河地下水水均衡的影响表现为河水对地下水的入渗量减少了46.79×103 m3/d,入渗量减幅为86.91%,且地下水停止了对河水的排泄,补给范围地下水水位下降了2~6 m.③河道硬化对傍河水源井群补给范围的影响表现为井群1 000 d的补给范围沿河流方向上减少了271 m,垂直河流的最宽距离增加了210 m,面积增加了0.77 km2,补给区域向远离河岸的方向发生偏移.④河道硬化对傍河地下水水质影响表现为河道硬化后傍河地下水pH、总硬度、氨氮浓度等均下降,有效减少了地表水污染物的入渗,但地下水的化学环境发生改变,潜在风险增加.研究显示,河道硬化极大地阻碍了河流与地下水之间的相互作用,严重影响了傍河地下水源的补给量和补给范围,使水源井群的补给区域发生偏移,给傍河地下水水源安全带来新的潜在风险.      

小环境密闭空间初始压力对预混合可燃性气体爆炸的影响

在工程应用中,初始压力的增高一般都能提高预混合可燃性气体爆炸的强度,缩小反应设备的体积.因此研究在小环境密闭空间下初始压力的变化对预混合可燃性气体爆炸的特性与规律是十分必要的.本文运用AutoReaGas爆炸仿真模拟器定量研究了小环境密闭空间的初始压力对预混合可燃性气体爆炸的影响.其结果表明,在相同小环境密闭空间尺寸下利用AutoReaGas爆炸仿真模拟器充入相同条件的预混合可燃性气体.其预混合气体密度、冲击波产生的超压都随着初始压力的增加而增大;并且爆炸超压与初始压力呈近似的线性关系;但各个观测点的温度和速度并不随着初始压力的增加而变化.研究所取得的成果可为今后的工程应用提供一定的理论数据指导.     

曝气池气泡羽流数值模拟及其氧转移影响

结合水流大涡模拟和气泡的颗粒轨道模型建立了曝气池气泡羽流数学模型,依据实测的气泡直径分布在数学模型中设定了10组气泡尺寸.通过对曝气池物理模型的数值模拟和清水氧转移测定实验研究了气泡羽流的流动特性及其对氧转移的影响.结果表明,曝气池内水流在气泡羽流中心区两侧形成环流,在底部区域水流流速的方向基本上是向上的;在距曝气器0.4 m以上的高度上气泡群发生横向摆动,摆动幅度随高度增加而变大;溶解氧的分布主要由水流对流作用决定,水流的扩散作用对溶解氧的传输效果可忽略;曝气池内氧总转移系数在不同地方的相差较小,在通气量为2 m3/h,面积为3 m2的曝气池内最大相对差值约为10%.