土壤重金属复合污染整体模型研究

在重金属迁移建模研究成果的基础上,考虑土壤对重金属的吸附特性,推导出土壤重金属复合污染物迁移转化整体模型.为求解该模型,分别引进Langmuir等温竞争吸附模型与土壤水分迁移模型.最后,以重金属Zn和Cd为例,数值模拟其在土壤中的垂向迁移过程,并利用MATLAB画出相关图形.     

不变形双滴的热毛细迁移及相互作用

对微重力下不变形双滴的非定常热毛细迁移运动进行了数值模拟,采用了有限差分方法对动量方程和能量方程进行离散,使用波前追踪法捕捉运动的不变形液滴界面．研究显示双滴的排列方式对它们的迁移规律和相互作用影响很大,其中影响任一个液滴运动的最主要的因素是另一个液滴的存在所引起的温度场的扰动．     

土壤水流与溶质耦合运移问题的混合元-迎风广义差分法研究

本文研究了一维非饱和土壤水流与溶质耦合运移问题的数学模型, 建立了求其数值解的守恒混合元-迎风广义差分格式. 对非线性土壤水分入渗方程, 采用守恒混合元法进行离散模拟, 同时得到了土壤含水量和水分通量; 而对对流-扩散形式的溶质运移方程, 利用迎风的广义差分法离散求解. 且分析了解的存在唯一性, 并讨论了误差估计. 最后给出数值算例, 模拟结果表明利用本文格式来求解非饱和土壤水流与溶质耦合运移问题是可靠的, 且该格式具有稳定性和可实用性.     

土壤污染程度分析及迁移规律的优化模型

本文根据题中给出的已知数据,对城区五个功能区的8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的浓度及分布范围,利用matlab软件中插值计算法和绘图功能,绘出了重金属元素在该城区的空间分布图．再运用变异系数值法初步估算出了每个功能区8种元素的变异系数值分析功能区重金属浓度超标情况,进而选用地累积指数法作优化模型,定量分析该城区内不同区域重金属的污染程度．根据采样的现有数据,分析了重金属在土壤中的传播特性,分析了重金属污染物在进入土壤环境系统后的迁移规律,阐述了土壤中重金属传播规律．     

深海采矿船附近海底重金属迁移过程数值模拟

本文以水相和泥沙相核素的物理迁移为基础,分析深海采矿船附近海底重金属的迁移扩散、吸附解析和悬移沉降等作用,结合水力学、泥沙动力学等方程,建立了重金属迁移转化的整体模型和分相模型,并利用差分算法对模型进行求解,最后结合实验测定和实测资料给出的模型相关参数,运用MATLAB软件对重金属的迁移进行图像模拟,直观地反映重金属浓度的变化过程.     

紧算子方程的不适定性分析及其在一维热传导反问题中的应用

对紧算子方程的不适定性进行了详细的分析,证明了紧算子方程奇异值分解定理,并以一维热传导方程反问题为例,将其转化为紧算子方程,讨论了求解此反问题的最优估计及进行了误差分析,数值模拟表明了理论分析与实际应用的一致性.     

核素随水-悬浮泥沙-底泥沙迁移模型

考虑了泥沙吸附和解吸、沉降和再悬浮对水相和泥沙相核素浓度的影响,根据质量守恒定律、吸附动力学方程和泥沙工程学建立了河流核素迁移的整体模型,进而得到分相模型.运用所得的模型对资江核电站排出的Sr在河流中迁移转化进行模拟,模拟结果表明所建模型基本上能反映Sr在水体中随水-悬浮泥沙-底泥沙的迁移规律.     

二级轻气炮发射性能的数值模拟

通过数值方法模拟了二级轻气炮的发射性能,计算考虑真实气体影响,摩擦和传热损失,用一维非定常流动的特征线理论对储气室、压缩管和发射管中的气流以及活塞和模型的运动规律进行了详细地数值模拟,得到的结果与欧共体联合聚变中心(Joint European Torus)的二级轻气炮的实验数据相比,吻合很好.     

求解一维侧边热传导方程反问题的正则化方法

研究了一维侧边热传导方程反问题.在求解一维侧边热传导方程的基础上,利用数值积分法进行离散化处理,然后引入正则化方法,采用偏差原理确定正则化参数,从而得到一维侧边热传导方程反问题的数值解.数值模拟结果表明,给出的正则化方法对于求解一维侧边热传导方程反问题是可行有效的.     

土壤水的水、热、盐运动及次生盐化的分析

本文以我国北方平原的土壤次生盐化为背景,对土壤中饱和—非饱和水的水—热—盐一维运动模型进行了数值模拟。着重分析了当出现土壤结冰和融化自由面时土壤温度场对我国北方平原的土壤水,盐运动的不可忽视的影响。对若干影响春季土壤返盐的因素,如灌水率和冬耕土壤厚度进行了定量研究并得到一些初步结论。文章还对如何控制淋洗过程进行了分析讨论。最后描述了和模型有关的偏微分方程组比较定理可能成立的条件。     

二维非饱和土壤水分运动问题的半离散有限体积元模拟

本文利用基于重心对偶剖分的有限体积元法建立了二维非饱和土壤水分运动问题的数值逼近格式,讨论了离散有限体积元解的存在唯一性,并给出了最优误差估计的证明.最后给出数值算例,模拟结果表明,利用有限体积元格式来求解二维非饱和土壤水分运动问题是可靠的,且该格式具有稳定性和可实用性.     

Modeling cadmium accumulation in radish,carrot, spinach and cabbage

Heavy metals like cadmium and arsenic have serious health consequences and ecosystem impacts. Due to various factors including the disposal of municipal and industrial wastes, application of fertilizers, atmospheric deposition and discharge of wastewater on land, has resulted in increase in the concentration of heavy metals in the soil. Crops and vegetables grown on such soil accumulate heavy metals, which leads to phyto-toxicity. For understanding and managing precious natural resources, mathematical models are increasingly being used. This paper describes a dynamic macroscopic numerical model for heavy metal transport and its uptake by vegetables in the root zone. The model is applied for simulating cadmium uptake by radish (Raphanus sativus), carrot (Daucos carota), spinach (Spinacia oleracea) and cabbage (Brassica oleracea) by using measured field data. The governing non-linear partial differential equations are solved numerically by an implicit finite difference method using Picard’s iterative technique and the source code is written in MATLAB.     

非饱和土一维固结的半解析解

首先对Fredlund的非饱和土一维固结理论进行简化,由得到的液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,经Laplace变换及Cayley-Hamilton定理构造了顶面状态向量与任意深度处状态向量间的传递关系;通过引入边界条件,得到了大面积瞬时加荷情况多种边界条件下Laplace变换域内的超孔隙水压力、 超孔隙气压力及土层沉降的解;采用Crump方法编制程序实现Laplace逆转换,得到了时间域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力、土层沉降的半解析解;引用典型算例,对单面排水排气情况,与已有的解析解进行对比,验证其正确性;对单面排气不排水情况,与差分法结果进行对比进一步证明半解析解的正确性,并进行固结特性分析．该研究对非饱和土一维固结的研究具有重要的意义．     

非牛顿流体的二相驱替问题

本文考虑非牛顿流体的二相驱替问题.假设石油是非牛顿流体,满足带有初始压力梯度的直线渗透定律,对于一维问题推导了孔隙介质以及裂缝-孔隙介质中水驱非牛顿石油问题的基本方程,并且求得了数值解.通过和牛顿流情况的比较,揭示了水驱非牛顿石油的基本规律.     

求解二维浅水波方程的移动网格旋转通量法

为提高求解二维浅水波方程数值算法的分辨率,拟构造求解该方程的新算法:基于移动网格法,选用熵稳定数值通量函数,利用旋转不变性得到混合数值通量.该算法中,浅水波方程的数值求解和依据解的特性进行自适应疏密分布的网格计算过程交错进行.利用变分原理进行网格重构,新网格上的物理量采用二阶精度的守恒型插值公式计算,最终采用三阶强稳定Runge-Kutta法与满足热力学第二定律的熵稳定格式实现浅水波方程的数值求解.数值结果表明,新算法具有良好的间断捕捉能力,分辨率高.     

二维非饱和水流的全离散广义差分格式分析及其数值模拟

建立二维非饱和水流问题的全离散广义差分格式,讨论了全离散广义差分解的存在唯一性,并给出最优误差估计的证明．最后给出数值算例,验证方法的有效性.     

A note on separation of variables solutions of generalized nonlinear diffusion equations

In this letter we show how more cases of the generalized nonlinear diffusion equation that contain separable solutions to those found by Zhang et al. (2002, 2003) via the generalized conditional symmetries method, can be found. Importantly we demonstrate with an example that can be used to describe water flow in unsaturated soil, and which can provide new insights when plant-root uptake is affected by water speed.