HAN基ECSP凝胶模型的构建与分子动力学模拟

目的 从微观分子的角度对硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellants,ECSP)的性能参数进行模拟与计算。方法 利用分子表面静电势(ESP)对HAN分子2种可能的构型进行优化和稳定性分析。通过真空非周期性分子动力学模拟得到聚乙烯醇(PVA)分子稳定构型,并以HAN基ECSP的主要成分按一定比例构建凝胶模型。基于RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷生成更准确的凝胶模型拓扑文件,并进行凝胶模型的分子动力学模拟、模型稳定分析以及模型参数计算。结果 凝胶模型总能量相对平均值的周期性波动不超过7%。由于三维PVA链的包裹,H2O分子的扩散系数被大幅削弱。氢键分析和径向分布函数表明氢键键长主要分布在0.282 6 nm附近,PVA与H2O间的氢键较少,H2O与HAN、H2O与H2O之间的氢键较多。模型密度为1.405 g/cm³,与实验值吻合度高。在283、293、303 K下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量依次降低,剪切模量先增后减。在15 K/600 ps冷却速率下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量和剪切模量均增大。结论 ECSP制备结束后,冷却过程中的环境温度不宜过高,否则容易造成ECSP力学性能的快速下降,快速冷却可以提高ECSP的力学性能。     

不锈钢板式热沉传热特性的实验与模拟研究

目的 研究流量、胀高及焊点排布方式对不锈钢板式热沉传热特性的影响。方法 搭建实验平台,加工出结构参数不同的板式热沉实验件,同时采用静力隐式算法建立相应的几何模型,通过实验与数值模拟相结合的方法,研究流量、胀高和焊点排布方式的变化对板式热沉热阻的影响规律,并分析热沉流道内部流场状态。结果 首先计算了6个工况下的热阻,发现实际换热量为540 W时,数值模拟与实验结果的最大相对误差不大于25%。然后分析了误差来源,最后得到了热沉全流道速度场与温度场的分布情况。结论 实验与模拟结果有较好的符合程度,证明了数值模拟方法的可靠性。在换热量相同时,板式热沉的热阻随流量与胀高的增大而减小,焊点为菱形排布的热沉传热性能相对更好。板式热沉内部的流场具有周期性,焊点使流体扰动增强,并形成射流和旋涡,起到了强化传热的效果。     

汽车零部件金属卤素灯阳光模拟试验与户外自然曝晒的相关性研究

目的 探究汽车零部件金属卤素灯阳光模拟加速试验与户外自然曝晒的关系。方法 使用3种典型高分子透明材料分别进行阳光模拟加速试验、AIMBOX/Arizona户外曝晒和Florida户外曝晒,基于试验后样品的黄变值,比较阳光模拟试验与户外曝晒的相关性,并对阳光模拟试验与户外曝晒的加速性进行探讨。结果 阳光模拟（IP/DP箱）加速试验与AIM BOX/Arizona户外曝晒高度相关,综合加速倍率约是AIM BOX/Arizona户外曝晒的3倍。阳光模拟（IP/DP箱外）加速试验与Florida户外曝晒高度相关,综合加速倍率是Florida户外曝晒的7倍。结论 基于3种典型材料研究可知,汽车零部件阳光模拟加速试验与典型户外自然曝晒具有一定相关性。     

横向流中曝气气泡生成动力学及模拟研究

采用水平集方法和变物性的单一流体运动方程,结合显式时间步进的ICE数值算法,三维模拟了推流式曝气池内气泡的生成过程.重点研究了横向水流对曝气气泡生成动力学的影响.模拟的气泡形状演变过程与国外学者的可视化实验符合较好.模拟结果显示,与在静止水流中气泡的生成相比,曝气池内水横向流动对气泡的生成过程有重要的影响.由于受到水流施加的横向曳力作用,气泡逐渐倾斜向下游生长;气泡生成的时间明显缩短;生成气泡的体积也显著地减小.     

杀扑磷在土壤色谱柱中的迁移及其模型拟合

基于液相色谱原理,建立了土壤色谱系统.在红壤和砂质灰潮土色谱柱中分别对杀扑磷在3种不同模拟土壤溶液(分别为0.01 mol·L-1 CaCl2溶液、0.001 mol·L-1柠檬酸和0.01 tool·L-1CaCl2,的混合溶液、0.001 tool·L-1苹果酸和0.01 mol·L-1CaCl2的混合溶液).2种孔隙水流速度(11.46和22.92 cm·h-1)下的迁移行为进行了实验研究,获得了示踪剂Cl-和杀扑磷的穿透曲线(BTCs).通过CXTFIT2.1软件,用局部平衡(LEA)对流一扩散方程(CDE)和化学非平衡两点模型(TSM)拟合了杀扑磷的BTCs,获得了物理和水动力学参数.研究表明,用TSM对本实验条件下杀扑磷迁移的仿真具有较高的精度,这为预测和控制有机磷农药在土壤环境中的迁移与归宿行为提供了理论依据.     

伞罩型除尘脱硫塔内除雾器性能研究

除雾器是湿法烟气脱硫(WFGD)系统内重要的设备之一,其性能对WFGD系统运行的可靠性有重要影响.利用Fluent6.2软件对新型伞罩型除尘脱硫塔内的三维两相流场进行数值模拟,气相采用RNG湍流模型,液相采用离散相模型,选择SIMPLE算法进行计算,分析塔内的折板除雾器和旋流板除雾器的速度场、压力场和液滴的分布情况.结果表明,烟气经过折板除雾器,产生了明显的压降,且在拐角区域湍流耗散强烈,是实现气液分离的关键区域;烟气经过旋流板除雾器,速度和压强分布具有良好的对称性,液滴被气流旋转抛向壁面实现气液分离.模拟结果对新型的WFGD除雾器的设计和运行具有一定的理论指导意义.     

基于SWAT模型的流域面源污染模拟影响分析

针对流域面源污染模型往往忽略或简化河道内污染物变化过程的缺陷,探讨了河道水质模型对流域面源污染模拟的影响.以太湖流域浙西区的西苕溪流域为研究对象,选取具有一定物理机制的分布式面源污染模型SWAT模型,分别以激活和不激活其嵌套的河道水质模型QUAL2E,即SWAT模型与QUAL2E模型紧密耦合和松散耦合两种情况进行模拟,并比较了对TN及TP的模拟效果.结果表明,丰水期与平水期的模拟结果并没有显著差别;但在枯水期,由于水量较小,河道内污染物变化过程对模拟结果影响较大.同时引入QUAL2K模型,分析认为改进河道水质模型对提高SWAT模型模拟精度有一定的效果.     

花岗岩颗粒流模型循环压缩作用下裂纹特征分析

为了分析花岗岩颗粒流模型循环作用下的裂纹特征，基于花岗岩单轴压缩试验得到的应力应变曲线，完成了PFC3D数值试验的参数标定，探讨了不同循环次数下数值试件内部裂纹数目、分布和角度的变化规律。研究结果表明:平行黏结模型能够正确表达花岗岩的主要力学性质；在数值试验加载至破坏过程中，裂纹数目以应力应变曲线峰值点为分界，峰后阶段产生的裂纹数占总裂纹数的60%~90%;张剪裂纹最初产生于试件两端，随着加载进行，裂纹向着试件中部发展贯通，最终形成宏观剪切破坏带；剪切裂纹的角度分布方向明显，与轴向加载方向相同；张拉裂纹角度分布则在轴向加载方向和水平方向上略显集中。研究结果可为矿山安全回采矿柱提供依据。     

空气污染视角下北京市产业结构调整的政策模拟研究

空气污染问题是制约经济社会健康发展的重要因素,产业结构调整是缓解该问题的重要途径,探究产业结构调整对于空气污染问题的改善效应具有重要的意义。本文以环境保护和经济增长为双重目标,以投入产出理论为基础,构建了一个一般的具有政策权重的产业结构双目标优化模型。模型目标中的权重体现了政策对两个目标的倾向性需求。给定了某种政策权重,就能根据优化模型计算出最优的产业结构。进一步,我们以SO 2的排放量作为环保指标,以GDP作为经济指标,利用上述模型,依据实际数据,在不同政策权重下,对北京市2017年的产业结构进行了模拟测算,从而给出了与之对应的北京市最优化的产业结构调整方案。特别地,选择了其中三种政策倾向力度,即经济增长偏向性政策、中性政策、环境保护偏向性政策方案,分别给出了最优产业结构方案的数量结果和两个目标的值。我们注意到,2017年的实际值与2016年的实际值相比,2017年的污染物SO 2的排放量大幅减少,且GDP也有所增加,这表明了政府部门的政策相对有效。但是,我们计算出的三种最优化的产业结构对应的两个目标值均优于2017年实际值。事实上,对于经济偏向性政策,最优化的产业结构使得GDP的数量上升更多,而SO 2的排放量也减少了不少;即使是采用环保偏向性政策,不仅使污染物SO 2的排放量更少,而且使GDP的数量仍然高于2017年的实际值。这说明本文提出的通过优化产业结构实现环境保护是一个可行的、合理的途径。     

四川省土地承载力研究的系统动力学仿真模型

本文利用系统动力学理论,建立了四川省土地承载能力的动态仿真模型,模型中包括土地利用、人口、种植业、畜牧业、渔业等子系统,文中阐述了土地承载力模型的建立过程和方法,模拟了四川未来45年土地承载力系统的动态变化轨迹,提出了两种方案,并对其仿真结果进行了分析。