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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
许晓阳 田凌云
注塑成型是聚合物成型加工领域中的一类重要方法。传统的注塑成型数值模拟大多局限于宏观模型求解,然而塑料制品的性能与其微观分子结构密切相关,建立注塑成型模拟的微宏观耦合计算方法具有重要的学术和应用价值。该文基于珠-簧链模型,提出多尺度光滑粒子流体动力学(SPH)方法,对黏弹性注塑成型过程进行了数值模拟研究。该方法在宏观尺度上采用SPH方法求解质量和动量守恒方程,在微观尺度上采用Brown构型场方法求解弹性应力。通过将黏弹性Couette流的模拟结果与解析解对比,验证了该多尺度方法的有效性。模拟了C形腔和N形腔注塑成型问题,展示了成型过程中的微宏观物理信息变化情况,研究了不同流变参数对成型过程的影响。研究结果表明:提出的多尺度SPH方法可稳定、准确地模拟注塑成型过程,并能计算得到传统宏观方法无法获得的一些微观分子信息。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
钟嘉雄 任述光 吴明亮
为明确ⅠT245型旋耕刀(刀座式)切割重粘土过程，基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics，SPH)方法对旋耕刀—土壤进行建模，使用ANSYS/LS–DYNA软件进行仿真，分析了单个旋耕刀在刀盘转速200 r/min、前进速度0.6 m/s、耕深0.12 m工况下的切土扭矩情况，仿真平均扭矩为5.84 N·m，以库伦定理、朗肯土压力理论为依据计算的理论平均扭矩为6.42 N·m，二者误差为8.98%。分别使用理论方法和有限元方法，以前进速度、刀辊转速和耕深为影响因素，以比功为评价指标，进行Box–Behnken试验，得到旋耕比功与机器前进速度、刀盘转速及耕深的回归方程，表明在符合农艺要求的情况下，应选择尽可能选择较大的前进速度和耕深，较小的刀轴转速。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
钟嘉雄 任述光 吴明亮
为明确ⅠT245型旋耕刀(刀座式)切割重粘土过程，基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics，SPH)方法对旋耕刀—土壤进行建模，使用ANSYS/LS–DYNA软件进行仿真，分析了单个旋耕刀在刀盘转速200 r/min、前进速度0.6 m/s、耕深0.12 m工况下的切土扭矩情况，仿真平均扭矩为5.84 N·m，以库伦定理、朗肯土压力理论为依据计算的理论平均扭矩为6.42 N·m，二者误差为8.98%。分别使用理论方法和有限元方法，以前进速度、刀辊转速和耕深为影响因素，以比功为评价指标，进行Box–Behnken试验，得到旋耕比功与机器前进速度、刀盘转速及耕深的回归方程，表明在符合农艺要求的情况下，应选择尽可能选择较大的前进速度和耕深，较小的刀轴转速。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
王丽萍 刘相东 徐尧润
为研究啤酒发酵罐内发酵液的动量和热量分布,应用传递过程原理和计算流体动力学(CFD)方法,建立了啤酒发酵后期冷却阶段发酵液动量和热量传递的CFD模型,并进行数值模拟,结果表明:啤酒发酵后期冷却阶段发酵液温度分层严重;流体在发酵罐中产生了分层对流现象,这与一般认为的发酵罐内流体做整体环形对流运动不同。利用CFD方法可以较好地模拟发酵后期冷却阶段发酵液动量和热量的变化过程,所得结果可作为研究啤酒发酵温度控制的基础资料。
关键词：
啤酒发酵 冷却 CFD 模拟
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
王田田 支嘉才 杨具瑞 谢汭之 喻黎明 崔宁博
利用离散单元法与流体动力学耦合的方法研究了不同入口流速(0.6、1.2、1.7 m/s)和额定转速(2650、2800、3000 r/min)下单级离心泵内部流场变化、磨损部位、磨损量、输送能力。结果表明：离心泵叶轮叶片尾部易发生空化现象，入口流速对叶片空化现象、出水管道滞留区域产生的影响大于转速的；9种工况下离心泵最大磨损量出现在叶片尾部，转速从2650 r/min变化为3000 r/min时，磨损最严重的部位由叶片1、4尾部变为叶片1、2尾部，叶轮叶片为离心泵磨损最严重的部件，占离心泵总磨损量的38.10%～49.41%；离心泵内沙粒平均停留时间表明，流速对离心泵输送性能的影响大于转速的，入口流速0.6m/s、1.2m/s、1.7m/s下沙粒平均停留时间分别为0.144、0.068、0.052 s，说明随着流速的增加，离心泵输送性能增强。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
王田田 支嘉才 杨具瑞 谢汭之 喻黎明 崔宁博
利用离散单元法与流体动力学耦合的方法研究了不同入口流速(0.6、1.2、1.7 m/s)和额定转速(2650、2800、3000 r/min)下单级离心泵内部流场变化、磨损部位、磨损量、输送能力。结果表明：离心泵叶轮叶片尾部易发生空化现象，入口流速对叶片空化现象、出水管道滞留区域产生的影响大于转速的；9种工况下离心泵最大磨损量出现在叶片尾部，转速从2650 r/min变化为3000 r/min时，磨损最严重的部位由叶片1、4尾部变为叶片1、2尾部，叶轮叶片为离心泵磨损最严重的部件，占离心泵总磨损量的38.10%～49.41%；离心泵内沙粒平均停留时间表明，流速对离心泵输送性能的影响大于转速的，入口流速0.6m/s、1.2m/s、1.7m/s下沙粒平均停留时间分别为0.144、0.068、0.052 s，说明随着流速的增加，离心泵输送性能增强。
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
刘欣 张志勇
核糖体是一种生物大分子复合物，它负责蛋白质的生物合成。在大肠杆菌（E. coli）中，完整的核糖体由30S小亚基和50S大亚基组成。大约半个世纪以来，30S小亚基一直是研究核糖体体外组装的关键模型系统，并提出了其组装图谱。然而，该RNA-蛋白质复合物动态组装过程中很多的结构细节仍然未知。本文按照30S小亚基组装图谱的顺序进行了一系列粗粒化模拟，以研究其组装过程中的构象动力学。我们发现，裸露的16S rRNA三级结构非常不稳定，即使与早期组装蛋白结合后仍然会出现类似情况。中期组装蛋白可以显著限制16S rRNA的柔性，并使后者接近于天然结构。晚期组装蛋白的最终结合使16S rRNA完全获得其功能运动。特别地，我们发现蛋白S9和S3对30S小亚基的组装可能比其他核糖体蛋白有更重要的贡献。如果已知组装图谱，我们的粗粒化模拟策略可以广泛应用于研究生物大分子复合物的组装动力学。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
高永年 张万昌
针对集成生物圈模拟器IBIS未考虑高分辨率模拟情况下地表起伏对太阳辐射等参数影响的特点,改进了IBIS的地表太阳辐射计算模块、日气象数据读取模块,并增加了坡度、坡向数据读取模块。在土地利用覆被数据、DEM、坡度、坡向和降水、气温、云量、湿度、风速等气象数据的支持下,利用改进的IBIS分别对泾河及其子流域在0.0415°和0.001°空间尺度上的生态水文过程进行了模拟,并用二源遥感估算的蒸散发对模拟结果进行了空间比较分析。结果表明,改进的IBIS在日、月、年不同时间尺度和不同空间尺度上均具有很好的模拟适应性与模拟能力,模拟蒸散发与二源遥感估算蒸散发结果比较一致,总体空间分布形态和趋势具有相似特征...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
朱青 廖凯华 赖晓明 刘亚 吕立刚
土壤水分调控着陆地表层系统空间格局和过程,作为地表不同圈层中物质和能量输移转化的关键纽带和驱动力,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程。论文首先介绍了流土壤水分静态特征(土壤含水量和基质势时空变化)在流域范围内不同空间尺度上监测方法的优缺点,包括直接手动监测、直接自动监测、地球物理探测和遥感监测等;同时介绍了其动态特征(土壤水分运动)监测方法(径流小区法、示踪剂法和地球物理探测)的局限性和模拟模型(动力波模型、水量平衡模型和水动力模型等)的关键参数和过程。在此基础上提出了:①加强土壤水分监测尺度与方法的集成;②消除土壤水分运动模型不确定性;③耦合土壤水分与碳氮输移循环过程等3个方面的研究展望和建议,从而为高时空分辨率和高精度的土壤水分数据获取,以及土壤水分运动与分布及其驱动下的碳氮排放过程、机理的揭示和模拟提供新的研究视角与思路。
[期刊] 资源科学
[作者]
张永民 周成虎 郑纯辉 李立伟
基于由遥感和数字高程模型数据源得到的土地利用、地形、河流、湖泊、道路,以及城镇和农村居民点等空间数据,本文运用Logistic回归模型对河北省沽源县耕地、林地和草地的空间分布格局进行了模拟。为了分析土地利用格局模拟过程中的尺度相关性特征,本文分别在100m×100m、250m×250m、500m×500m、750m×750m和1 000m×1 000m共5个空间模拟尺度的基础上构建了相应的土地利用格局模拟模型。结果显示,在不同的模拟尺度上,土地利用格局模拟模型的变量数目与变量系数都存在一定的差异,表明土地利用格局与其决定因素之间的关系包含一定的尺度相关性特征。比较不同模拟尺度上模型的拟合优度,...
[期刊] 资源科学
[作者]
吴琼 贺志明 聂秋生 桂保玉
本文利用中尺度数值模式MM5以及Calmet模型,结合地面和高空观测资料对鄱阳湖区复杂地形条件下风能资源进行动力降尺度研究,并结合鄱阳湖区4个代表风场一年实测资料对模拟结果进行全面分析,得出:动力降尺度方法能够较好地模拟出鄱阳湖区风能资源的空间分布,鄱阳湖区风功率密度高值区主要在鄱阳湖区狭长湖道南侧的水域和湖岸两侧,鄱阳湖北部狭管湖道为高值中心区。风能资源的数值模拟结果月变化特征与观测期间大风出现的时间十分吻合。各风场风向、风能方向以及风速频率分布模拟与实测结果比较一致,但在量级上有一定的偏差。各风场日平均风速模拟值与实测值年相关系数为0.647～0.780,鄱阳湖区70m高度年平均风速模拟值...
关键词：
动力降尺度 复杂地形 风能资源 效果评估
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
严泽凡 刘荣正 刘兵 邵友林 刘马林
碳化硅(SiC)制备在核燃料研究中具有重要意义,例如新型事故容错核燃料采用SiC作为关键基体材料。研究Si C纳米包覆颗粒的烧结行为对优化新型核燃料基体材料制备工艺具有指导意义。该文根据纳米颗粒熔点变化规律,验证了Tersoff势函数进行SiC分子动力学模拟的可行性和模型参数的准确性;考察了纯相SiC、富硅(Si C@Si)和富碳(Si C@C)这3种典型SiC纳米颗粒的烧结演化过程;并对烧结过程进行了定量描述,通过烧结颈生长、能量演变和原子扩散等参量分析了烧结机制,重点关注包覆层结构对SiC烧结行为的影响,从而获得包覆颗粒烧结机理。研究结果表明:包覆层的原子扩散性会促进颗粒原子整体迁移,从而加速整体烧结行为。SiC@Si颗粒比SiC@C颗粒更易发生包覆层原子扩散,因而Si C@Si颗粒更易发生烧结;较低的加热速率在一定程度上有利于烧结进行,但并不影响包覆颗粒的原子扩散模式。研究结果对Si C纳米颗粒烧结机制给出了定量解释,有助于理解SiC烧结制备过程的规律。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
郭丹 金剑锋 王明涛 贾楠 蒋敏
根据材料研发模式的发展趋势,在"计算材料学"课程中设计了原子尺度模拟应用的一系列上机实验。学生以小组合作方式完成实验教学案例。教学内容由浅入深设置了三个实验环节:基于MATLAB编程实现简单晶体结构的建模及其可视化;编程构建7大晶系晶体结构、典型晶体缺陷结构及复杂晶体结构;应用分子动力学Lammps软件计算典型晶体材料铜的结合能、空位形成能等材料参数。教学实践表明,该实验教学可有效提升学生对"计算材料学"的学习兴趣,加深对晶体结构、材料缺陷、材料热/物性参数等材料专业基础知识的理解,同时提高团队协作、自主学习、创新思维、科研分析等方面能力。
[期刊] 农业技术经济
[作者]
于冷
本文以美国麻省理工学院所开发的流域水文经济模拟模型ＭＩＴＳＩＭ 为基础，结合系统动力学的特点和中小流域水资源分析、规划的实际需要，研究、设计了流域水资源模拟的系统动力学模型，并成功地用于解决实际问题，为流域水资源模拟研究提供了一种新的方法
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
丁国栋 王贤 王俊中
在考察、分析沙纹基本特性的基础上 ,从流体力学的绕流理论出发 ,以两种常见的简单绕流流动为例 ,即平表面等速直线流动和绕流圆柱体形障碍物的流动 ,对沙纹的分布问题进行力学模拟 ,其模拟结果与实际情况十分吻合 .对于其它类型的简单绕流流动也可以通过同样方法进行模拟 ;对于实际中存在的较为复杂的绕流流动 ,可以通过流动迭加理论予以模拟 .从而得出结论 :沙纹表征的是气流流动的能量特征曲线 ,理想不可压缩气流流动状态下 ,沙纹分布可以通过确定流场的速度势获得
关键词：
沙纹 流体力学 模拟
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