修正SPH方法在自由表面模拟中的应用

对传统光滑粒子动力学(SPH)方法进行修正,提出了一种密度初始化方法,同时采用一种新的固壁边界处理方法,模拟溃坝问题。通过液滴旋转和无透空块体溃坝问题的模拟验证了修正SPH方法的有效性和在自由表面模拟中的准确性,分析了密度初始化对流动的影响;数值结果表明,修正SPH方法提高了数值计算的精度和稳定性。最后应用修正SPH方法模拟了有透空块体和挡板紧挨水柱的溃坝现象,比较了有无透空块体两种情况下右端直墙上压力变化情况,结果表明,透空块体可使右端直墙上的压力减小,有无挡板、挡板位置和水柱长高比对溃坝现象有重要影响。     

无导向剂水热合成条件对NaY型分子筛结构及形貌的影响

以硅酸钠和铝酸钠为主要原料,在无导向剂条件下,采用直接晶化法制备了NaY型分子筛。考察了陈化时间、晶化时间、晶化温度、体系的水含量和n(Na2O)/n(SiO2)等因素对分子筛结构和形貌的影响。分别采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征。结果表明:延长陈化时间有利于生成更多的晶核,但陈化时间过长会导致分子筛粒径增大;晶化温度的升高和晶化时间的延长使分子筛结晶度升高,但产物易出现转晶现象,生成杂晶;n(Na2O)/n(SiO2)和n(H2O)/n(Al2O3)对产物结晶度影响较大,合成高结晶度的NaY型分子筛所需要的合适的n(Na2O)/n(SiO2)和n(H2O)/n(Al2O3)分别为1.0和160。     

瞬态对流-扩散方程的变分多尺度解法

根据变分多尺度思想,求解了瞬态线性和非线性对流-扩散方程。文中为了简化"细"尺度方程的求解,忽略了该方程的瞬态性,分别用高阶多项式泡函数(High-order Polynomial Bubble)和自由残量泡(Residual Free Bubble)函数近似"细"尺度解,进而引入了消除数值伪振荡的稳定化结构。数值算例验证了本文方法的精确性、稳定性和对高Peclet数问题的适应性,证明了上述对"细"尺度模型的简化是可行的。     

基于无网格稳定化方案求解非稳态强对流问题的自适应节点加密技术

无网格Taylor最小二乘(MFLS)稳定化方案可有效地消除无网格Galerkin方法求解对流占优问题时产生的数值伪振荡,但当对流作用很强或纯对流时,它的求解效果不尽人意.因此,本文基于MFLS稳定化方案给出了一种自适应节点加密技术.该技术将无网格方法中背景积分单元作为自适应节点加密时物理量梯度指标的控制单元,并计算该控制单元上的物理量梯度指标;然后将其与给定的物理量梯度指标限进行比较,标识出大梯度区域从而进行自适应节点加密.数值实验表明,当求解对流作用很强的问题或纯对流问题时,这种基于MFLS稳定化方案的自适应节点加密技术不仅能有效地标示出数值振荡区域,而且可以彻底地消除数值伪振荡.     

模拟气固两相流动非均匀结构的颗粒运动分解轨道模型

针对气固两相流动具有稀密两相非均匀结构的特征 ,将两相流动中颗粒的运动过程进行分解 ,分别处理颗粒 颗粒及颗粒 流体间的两种作用 ,并对影响模拟真实性的空隙率计算提出新的算法 ,从而建立了接近于真实系统的离散型颗粒运动分解轨道模型 .该模型对气固流化床中典型的非均匀结构———鼓泡与节涌现象的模拟结果较已有工作有明显地改进 ,对于气泡破碎方式的模拟也与实验结果吻合 .研究结果表明 :颗粒运动分解轨道模型能够真实地模拟鼓泡流化床中的非均匀流动结构 ,并具有模拟图象真实、算法简单、适用面宽、计算量少的优点 .     

圆管内上随体Maxwell流体流动的谱方法逼近

给出了[0,1]区间上的广义Chebyshev多项式及其相关性质。应用Chebyshev Tau方法高精度地模拟了上随体Maxwell流在水平圆管内的流动。通过管中心和其它管线的速度变化趋势,以及圆管径向的速度分布,描述了流场的整体流动特性,揭示了非牛顿流体管道流的速度过冲和振荡现象。计算结果表明：流体弹性对管中心流体的影响最大;且流体弹性越大,流动的不稳定性越强,松弛时间越长。     

浙江地区抗生素残留的环境分布特征及来源分析

近年来在天然水体、土壤、动植物及其排泄物中都检测到了抗生素的存在,抗生素在环境中的残留已经引起广泛关注。本文调研和梳理了2011~2019年间针对浙江地区各种环境介质中抗生素残留状况的相关研究工作,对浙江地区废水、地表水、地下水、土壤和养殖畜禽粪便等环境介质中抗生素残留的主要种类、污染水平和分布特征进行了分析总结,并对抗生素残留的可能来源进行了分析。结果显示,浙江地区环境中抗生素残留的主要种类为四环素类、磺胺类、氟喹诺酮和氯霉素类。杭州、金华、嘉兴等地的畜禽养殖废水中检测出较高浓度抗生素,最高至994 μg·L^-1;畜禽粪便中达到了66.62 mg·kg^-1,为浙江地区环境中抗生素污染的主要来源之一。制药废水中的抗生素浓度更是达到了5.7 mg·L^-1,这些废水虽然经过污水处理厂处理,但在部分处理过的废水中仍能检出抗生素,浓度最高达88 μg·L^-1,并被直接排入天然水体。水产养殖区域中残留的抗生素也会不经处理直接进入地表水中,导致地表水污染,浙江地表水中抗生素浓度最高为508.7 ng·L^-1,但是大部分流域小于100 ng·L^-1。迄今为止,尚未在千岛湖、丽水石塘水库、衢州江山碗窑水库和东西苕溪等饮用水水源地中检测到抗生素,但舟山地区饮用水源中抗生素浓度达到了55 ng·L^-1。虽然地表水中抗生素残留水平相对较低,由于这些水体用于水产养殖、畜禽饮水及农田灌溉,使得环境中的抗生素流入畜禽及农作物中,最终可能导致食品污染。因此,未来工作中需要对浙江各地区进行抗生素环境残留的全面、持续调查,结合浙江地区地域特征及经济发展特色,加强环境中抗生素迁移转化规律的研究,并及时开展抗生素环境污染对生态系统和人体健康效应的研究。     

气液两相流的间断有限元模拟

基于非结构网格,给出模拟两相流的统一间断有限元框架.其中,不可压Navier-Stokes方程采用IPDG(Interior penalty discontinuous Galerkin)方法求解;Level Set方程采用RKDG(Runge-Kutta discontinuous Galerkin)方法求解.方腔驱动流在不同Re数时的数值结果验证了该方法在单相流动中的有效性.气泡上升过程的模拟结果表明:该方法避免了重新初始化,且计算量小、实施简单,可有效求解具有运动界面的不可压两相流问题.     

Phase field modeling of the ring-banded spherulites of crystalline polymers: The role of thermal diffusion

The ring-banded spherulite is a special morphology of polymer crystals and has attracted considerable attention over recent decades. In this study, a new phase field model with polymer characteristics is established to investigate the emergence and formation mechanism of the ring-banded spherulites of crystalline polymers. The model consists of a nonconserved phase field representing the phase transition and a temperature field describing the diffusion of the released latent heat. The corresponding model parameters can be obtained from experimentally accessible material parameters.Two-dimensional calculations are carried out for the ring-banded spherulitic growth of polyethylene film under a series of crystallization temperatures. The results of these calculations demonstrate that the formation of ring-banded spherulites can be triggered by the self-generated thermal field. Moreover, some temperature-dependent characteristics of the ring-banded spherulites observed in experiments are reproduced by simulations, which may help to study the effects of crystallization temperature on the ring-banded structures.     

高聚物离散松弛时间谱计算的CMPSO方法

在广义Maxwell模型基础上,基于聚合物熔体储能模量和耗能模量数据,建立了计算离散松弛时间谱的优化模型.为了改善标准粒子群(Particle SwarmOptimizer,PSO)算法的缺点以用于计算离散松弛时间谱,提出了基于混沌映射和非线性惯性权重改进的粒子群方法(Chaos Modified PSO,CMPSO).首先通过算例检验了CMPSO算法的有效性.通过和文献结果比较,表明其精度均比文献结果高一个数量级.其次对Maxwell模态数的分析表明其取值在大于4以后,对计算结果影响不大.最后,通过结果分析确定出最优Maxwell模态数.在最优模态数情况下,储能模量和耗能模量的拟合数据与实验数据吻合较好,并采用最小二乘线性回归法验证了离散松弛时间谱的正确性.