中国表层土壤有机质空间分布模拟分析方法研究

气候变化背景下,对土壤有机碳的研究是目前大尺度上土壤性质研究的热点。基于第二次全国土壤普查5 374个典型土壤剖面数据,分析表层土壤有机质(20 cm)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤有机质含量的空间分布格局,探讨该方法的模拟误差,为国家尺度上有机碳的估算提供方法参考。研究结果表明,对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为15.61 g.kg-1和56.59%,与普通克里格法相比分别降低了1.61 g.kg-1和20.84%;对样点分布较少以及无样点的西北地区和台湾省的模拟结果也更符合实际情况。建模样点减少一半的情况下,模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差仅分别增加了0.14 g.kg-1和1.07%。因此,论文方法可作为模拟国家尺度上有机质空间分布相对有效的方法,同时如何使模型解释更多的土壤有机质空间变异将是进一步提高模拟精度的关键。     

基于微观模拟的企业排污强度差异及区域特征

同一工业行业内的企业存在排污强度个体差异,从数量有限的企业环境统计数据得出行业平均排污强度,并用其代表该行业在区域层面的经济-环境水平,会带来一定偏差.因此以嵌入环境消耗投入的生产函数为基础,建立了企业运营决策的微观模拟模型,从机制上描述企业排污强度的差异.以2005年德阳市机械制造行业为案例,对模型的相关参数进行了率定,使其较好地描述了2005年环境统计口径内各企业的COD排放强度.模型的计算结果表明,由环境统计口径内企业计算的区域平均COD排放强度(万元固定资产排放0.002 6 t,万元工业产值排放0.001 5 t)小于由区域内全部企业计算的区域平均COD排放强度(万元固定资产排放0.003 0 t,万元工业产值排放0.002 3 t),市域内6个县级行政区的排污强度也体现出了明显差异.以上的排污强度区域特征主要源自行业内部结构(企业的规模分布,技术分布),及其空间差异.     

侧流化学磷回收强化生物除磷的模拟预测与试验验证

为了强化污水中生物除磷作用,本研究通过模拟预测与实验室试验验证了厌氧上清液侧流化学磷沉淀与回收对强化生物除磷的促进作用.模拟预测与试验结果表明,在进水COD/P=37.5工况下,当侧流比增加至30%时,通过化学磷沉淀（调节pH＞9.0）可使出水中TP浓度从碳源抑制时的＜6.0 mg·L-1（以P计）下降至≤1.0 mg·L-1（以P计）,同时可回收进水中P负荷的64%.经验证与校正后的TUD数学模型模拟预测有着与试验结果近乎一致的效果.因此,数学模拟技术完全有可能取代中间试验过程而直接将小试结果放大至工程应用.     

井喷点火后对周边井和集气站的影响研究

以实际工程项目为例,利用计算流体动力学软件（CFD）,以3种不同压力、外界风速和2种出口直径为边界条件,分别对井喷情况下的流场分布进行了18组数值模拟计算,并对模拟结果及其对周边设施的影响进行了分析。数值模拟结果表明,在压力为10MPa,出口直径为62mm,风速为1m／s时,井喷后气流的出口速度超过400m／s,而火焰表面温度超过1500K,喷射火对周边建筑物的伤害范围超过65m,对周边的设备与建筑造成毁坏;超过104m才不会有明显伤害。     

基于Anylogic的某高铁客运站人群疏散设施优化研究

高铁客运站突发事件下人员疏散具有不确定性、复杂性等特点,为研究疏散设施如何优化才能满足人员疏散要求,本文基于某高铁站客流路线图绘制高铁站人流疏散模型,利用Anylogic仿真软件进行疏散时间与疏散人数、楼梯宽度、闸机数量关系的模拟研究,并且对疏散出口区域的人流密度和人流量进行统计分析.结果表明:随着楼梯宽度的增加,总疏散时间会逐渐减小,但当楼梯宽度增加到一定程度时,总疏散时间反而会增大然后趋于稳定;随着闸机台数的增加,总疏散时间刚开始减小,后逐渐趋于稳定;分散设置疏散出口,适当控制闸机与闸机之间的距离,可避免闸机出口处人流密度过高.最后根据模拟结果,给出不同状态下人员疏散设施优化的合理建议,疏散设施的优化在一定程度上可以避免出现人员拥挤踩踏的群死群伤事故.     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

城际列车活塞风对地下车站排烟效果的影响

列车在区间隧道行进过程中,空气受挤压作用会在隧道内形成活塞风,活塞风对烟气扩散有一定的影响.为探明携火列车停站后活塞风衰减过程及其对车站轨行区上排烟系统的排烟效果影响规律,采用Fluent软件中的动网格模拟技术及Layering方法更新网格,对城际列车着火驶向地下车站及城际列车静止着火进行了仿真计算.结果表明:1)对比不同站台类型隧道列车停站后活塞风衰减过程,进站端活塞风风速均高于出站端且均在5 min后达到稳定;2)对比有无活塞风情况下地下车站排烟效果,无活塞风情况下地下车站排烟效率呈对称分布,有活塞风时地下车站排烟效率呈不对称分布;3)对比不同站台类型隧道的地下车站排烟效果,有活塞风情况下岛式站台隧道的排烟系统总排烟效率高于侧式站台隧道总排烟效率;4)岛式站台隧道无活塞风工况总排烟效率一直维持在85％左右,有活塞风工况排烟系统总排烟效率在4 min以后增至85％,最高达到90％;侧式站台隧道排烟系统总排烟效率在5 min以后增至80％左右.研究结果可为城际地下铁路车站的排烟系统设计提供参考.     

加氢站用45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验模拟*

为研究加氢站用高压储氢容器在火灾下的安全性能,采用计算流体力学（CFD）方法对45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验过程进行模拟研究,结合气瓶火烧试验,分析高压储氢容器火灾下的热响应过程,研究不同因素对储氢容器压力泄放装置动作时间的影响。结果表明:613 s以内试验压力与模拟数据的最大相对误差为3.9%,模型误差在可接受范围;不同充装介质对安全泄放装置动作时间影响不大;不同充装压力对容器内介质压升速率影响较大,充装水平较高时压力泄放装置更快动作,较低的充装压力下容器内介质温升较快;不同环境温度对介质温升影响较小。     

新型矿用圆弧形薄壁防冲吸能装置屈曲特性数值分析*

为解决支架面对冲击地压产生的强冲作用容易失效、失稳的难题,针对现有矿用防冲吸能装置存在的不足,提出1种新型矿用圆弧形薄壁防冲吸能装置。采用ABAQUS有限元数值模拟方法对新型防冲吸能装置与原有方形预折纹薄壁装置进行对比分析,同时研究新型防冲吸能装置在不同壁厚和不同轴向模块堆积个数情况下的屈曲特性。结果表明:圆弧形薄壁装置相比于方形折纹薄壁装置在相同厚度情况下其总吸能提升近20%,比吸能提高63%,装置防冲优势明显;在装置高度不变的情况下增加模块轴向堆积个数可有效降低压溃峰值荷载、荷载波动系数,增加平均压溃荷载;随着装置薄壁厚度降低,压溃峰值荷载、压溃平均荷载、总吸能与比吸能均降低,荷载波动系数增加,曲线波动性变大。     

矿棉纤维冷却过程数值模拟

利用ANSYS-FLUENT软件,对液态纤维的冷却过程动力学进行数值模拟,结果表明,液态矿棉纤维在对流换热及自身的热辐射作用下凝固,迎风端呈现尖锐的锥形分布,纤维背风端呈圆润锥形凝固模式;矿棉纤维温度由1 723K降至凝固温度1 655K时只需3.1×10-5 s;随着冷却时间延长,矿棉纤维冷却强度降低,出口气体温度可达850K。