脉动气流对沸腾表面水分蒸发影响的数值模拟

【目的】考察脉动气流掠过沸腾水面时,流动参数对水分蒸发效果的影响,探究脉动气流强化蒸发过程的机理。【方法】建立二维物理与数学模型,采用商用软件ANSYS FLUENT 14.5进行数值模拟,研究正弦脉动气流掠过沸腾水面时水分的蒸发情况,分析一定蒸发时间内脉动气流的振幅、频率、气流速度以及温度对水分蒸发的影响。【结果】相比于匀速气流,气流脉动时沸腾表面水分的相对蒸发量提高了约50%;脉动气流的相对振幅从0增加至1.0时,沸腾表面水分的相对蒸发量提高了约1.8倍;脉动气流的频率从0 Hz增加至110 Hz时,沸腾表面水分的相对蒸发量呈现出先增加后减小的变化;气流速度从4 m/s增加至10 m/s时,沸腾表面水分的相对蒸发量提高了约15.3倍;脉动气流的温度对沸腾表面水分蒸发的影响不明显;气流脉动时,水分蒸发速率呈周期性变化。【结论】脉动气流周期性地对水面水蒸气浓度边界层进行扰动,强化了水面的对流传质,从而促进了水分蒸发。     

典型深街谷内树木空间配置对行人呼吸高度处气流的影响

为揭示树木的不同空间配植方案对行人呼吸高度气流的影响,本文将树木视为均匀多孔介质,通过附加源项法从空气动力学角度用CFD模拟了H/W=2的典型深街谷几何内4种树木配植情景,实验表明,不同空间配置下树木对街谷内行人呼吸高度处局地气流的影响强弱在空间分布模式上差异悬殊：① 均匀种植的树木对街谷内行人呼吸高度的气流起到阻碍作用,不均匀种植则有效提升街谷的整体流速。4种空间配植方案下树木对气流的影响程度不同,阻碍作用从大到小的顺序为均匀间距8 m（Spa8m）>均匀间距6 m（Spa6m）>均匀间距20 m（Spa20m）>不均匀配植（Non-uniform）;对应的平均气流增强指标顺序为$\bar{D}_{spa8}$（-19.31%）<$\bar{D}_{spa6}$（-16.14%）<$\bar{D}_{spa20}$（-10.73%）<$\bar{D}_{non-uniform}$（1.25%）。② 对比不均匀和均匀的种植方案,不均匀植树的街谷内部行人呼吸高度的气流流速比其对照案例（均匀植树Spa8m方案）整体增强了106.49%。街谷中部不种树,在街谷两端配置树木并预留足够的自由空间的不均匀植树方案,能够让角涡渗入街谷中部,促使街谷内部的垂直漩涡和两端的水平角涡运动,增强湍流和垂直交换,有效减少了街道两端“风口效应”和街道中部“风影效应”的区域,改善了整个街谷行人呼吸平面的风环境。④ 合理空间配置的树木能够改善街谷内部的行人风环境。街谷内行人呼吸高度处的气流对局地条件很敏感,树木的局部配置（空间簇集、密度）将引起强烈的空间变化。在既有城市建筑布局条件下,如何通过谨慎的景观设计,利用树木等城市绿化措施有效地改善城市的行人风环境,缓解污染扩散、疾病传播等问题,本文的方法可提供一定的参考。     

南风气流对四川盆地西部突发性暴雨影响的数值试验

用η模式对１９９５年８月２４日四川盆地西部的突发性暴雨，进行了数值模拟和南风减速的数值试验。由模拟和试验比较分析得出以下几点认识：１．对流层低层的云南、贵州到四川南部南风气流的加大，对四川盆地西部的暴雨区，特别是大暴雨区的扩大和强度的增强起着重要作用。２．由南风气流的加强造成暴雨加强的动、热力机制主要是，使暴雨区及其附近区域上空，对流层的中、低层流场的辐合、上升运动加强；对流层的低层形成水汽通量的辐合区。３．对流层低层南风气流的加强，可影响对流层中层的暖湿程度减弱，从而加强了对流层低－中层内的对流性不稳定     

基于时空大数据的城市脉动分析研究

随着新型城镇化建设成为了国家战略,各地政府掀起了智慧城市建设热潮。在智慧城市建设中,公共信息平台建设是不可或缺的重要基础环节。随着平台的深入运行,逐步积累了大量的城市数据。但是,数据资源中蕴含的知识远未得到充分挖掘和应用,致使数据爆炸但知识匮乏。因此,基于数据时空和专题属性,建立科学的城市数据体系是城市管理的迫切需求;同时,基于数据体系,揭示各类数据随时空变化规律,展现城市脉动发展情况是城市决策重要的依据,也是观察和诊治"城市病"的重要技术手段。我们以中新天津生态城所建成的大数据汇聚公共平台为依托,基于数据挖掘技术手段,针对环境、能源、交通脉动进行研究并取得初步成果,科学地揭示了"城市脉动"变化规律,使平台数据发挥最大价值。脉动分析结果以可视化手段表现,反映城市各项指标脉动变化特征。     

热-力耦合作用下能源群桩工作特性的数值模拟

为研究能源群桩工作特性,基于Abaqus有限元模拟,将换热稳定阶段的平均温度赋予桩体进行稳态热-力耦合计算,提出了能源群桩承载特性的简化分析方法,并通过与现场数据的对比分析,验证了该研究方法的可行性。结合算例,进一步利用该方法对纯力学荷载和热-力耦合作用下的能源群桩的承载特性进行了分析。结果表明:①群桩基础中能源桩分散对称分布的不均匀沉降要明显小于集中分布,而且分布形式对桩基结构响应特征影响较大;②桩基等刚度下,增大桩径和减小桩间距,群桩倾斜控制效果较好。研究成果可以为能源群桩的工程应用提供一定的参考。      

基于时空脉动分析模型的城市公交规划方案研究

随着城镇化进程加快和人民生活水平提高,城市公共交通资源的合理配置已成为城市发展水平的重要评价标准之一。为了科学地规划城市公交服务方案,本文从时空数据变化分析角度,建立了基于时间和空间维度组合研究的城市公交时空脉动分析模型和公交需求计算模型,设计了时空维度下的公交服务水平评价指标,包括基于时间维度的公交运送能力指标和基于空间维度的公交可达性指标。立足于中新天津生态城时空数据公共平台,利用城市公交时空脉动分析模型与公交需求计算模型协同优化区域内公交发车频率和行车路线,研究模型结果可以将整体公交服务水平总和提高17.58%。     

荷载作用下地表和岩层移动变形规律的数值模拟

运用东北大学岩石破裂中心研制的RFPA2D软件,以山西省霍州市辛置煤矿2204工作面为试验研究基地,当不同采深和上覆松散层厚度一定时,模拟在采空区上方地表三个不同位置施加大小不同的荷载时,覆岩和地表的变化过程,系统地分析了荷载大小、荷载作用位置及不同采深对老采空区地表和岩体移动变形影响.     

基于智慧城市多源时空数据脉动规律认知的城市病研究

随着智慧城市上升为国家战略和《新型智慧城市评价指标》出台,各级政府不断推进新型智慧城市建设,各类便民惠民项目争相落地,产业规模呈现快速增长态势。针对常见城市病,利用我们在智慧城市建设中形成的空间信息公共平台所汇聚的各类数据,运用大数据思维和科学的数据挖掘手段,全方位、多角度揭示城市潜藏规律,把脉城市健康脉搏,辅助城市管理、规划决策和应急响应。依托"城市脉动"基本理念,针对城市交通拥堵、城乡垃圾堆放、城市热岛涌现、社会案件频发等常见"城市病",融合数据挖掘技术和深度学习手段对长序列时空大数据进行分析,揭示"城市脉动"变化规律并进行可视化展示,最终为城市规划和管理决策者提供科学指导,提升智慧城市公共服务效率。     

低雷诺数圆柱绕流特性的数值模拟

为分析圆柱绕流近场水动力学特性随雷诺数变化规律,采用分区结构化网格及层流模型求解不可压缩Navier-Stokes方程,对低雷诺数圆柱绕流进行数值模拟.在未施加任何扰动的条件下获得圆柱绕流2种特殊绕流场;分析壁面压力因数、平均阻力因数、脉动阻力、升力因数、Strouhal.数及边界层分离点等参数随雷诺数变化规律,结果与...     

基于CPML边界条件的水下地质雷达数值模拟

水下的地质雷达探测与常规的地质雷达探测具有显著的不同点。文中对CPML吸收边界条件的公式进行推导,并通过数值模拟对均匀介质以及非均匀介质中吸收边界条件的吸收效果进行了验证,数值模拟的波场快照证明了CPML吸收边界条件在水下的地质雷达数值模拟中具有很好的吸收效果。通过对水平层状介质模型以及倾斜层状介质模型开展数值模拟,并结合实际探测的雷达图像,证明地质雷达对于水下地层的探测能够取得良好的效果;通过对空洞体位于不同深度时的数值模拟,证明了地质雷达对于水下的空洞探测也能对其位置及规模进行较为准确的判断。这为水下地质灾害的探测提供了理论依据及指导。     

Influence of fracture width on borehole radar response

Fracture is a common underground structure phenomenon, which can provide space and passage for the storage and migration of oil and gas. Borehole radar is a fast and high-resolution geophysical detection method, which has been widely used in engineering, exploration and other fields. This paper mainly uses theoretical analysis and numerical simulation to study the variation law of the characteristics of the received borehole radar signal with the variation of fracture width. The Ricker wavelet is used as the pulse signal of the borehole radar. The results show that the amplitude of the signal received by the borehole radar first increases, then decreases, and finally tends to be a stable value with the increase of fracture width. The results have guiding significance for the detection of underground fractures and the estimation of fracture width by borehole radar.     

Study of numerical simulation on dual-frequency IP method with FEM

Using the finite element method and Cole-Cole model for dual-frequency IP method to research numerical simulation, the authors introduced the fundamental principle of the dual-frequency IP method and the boundary value problem and variational equations, then replaced the complex resistivity of the model with the Cole-Cole model's parameters under ignoring the EM effect. Through solving the last linear equations, electric potentials of all the model's points were obtained. With changing model's parameters, the authors got different curves of the Fs and phases. According to the results of the simulation, the algorithm is proved to be correct and adaptable.     

鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征

利用基于P波初动和振幅比反演震源机制解的HASH方法,得到鄂尔多斯块体周缘2008-01~2014-06共1 700个ML2.5以上地震的震源机制解,从中选取结果较为可靠的1 581个地震的震源机制解,将研究区域划分为1°×1°的网格,采用阻尼区域应力反演方法（MSATSI软件）获得了研究区域内中小地震震源机制解特征和应力场图像。鄂尔多斯块体周缘震源机制解类型以正断和走滑为主,应力场反演结果表明,鄂尔多斯周缘应力状态以拉张为主,局部区域存在剪切、挤压。块体北缘和西缘的最大水平主应力优势方位为 NE向,一致性较好;块体东缘和南缘的最大水平压应力方向与区域内主要活动构造方向基本平行,东缘最大水平主应力方向从南段的近EW向、NEE向逐渐过渡到NE向,南缘是NWW-SEE 和近 EW向。通过分析研究区域应力状态和最大水平主应力方向认为,银川-吉兰泰南端近NS向活动断裂的剪切应力状态的出现,是由于近NS向活动断裂在NE向挤压应力作用下发生了右旋剪切运动;块体西南缘NEE向的挤压和剪切的应力状态与青藏块体对鄂尔多斯块体的直接作用,以及六盘山断裂带第四纪以来强烈的挤压性质及左旋走滑运动有关;大同盆地出现局部剪切应力状态可能与盆地下方的火山有关。     

阳极焙烧炉结构优化设计

对以重油作为燃料的阳极焙烧炉的火道结构进行了优化模拟计算。从炉子的设计角度提出了解决炉内流动场、温度分布不均匀的方案。分析了两种结构优化方案的可行性 ,并得出综合优化方案。适当的调整挡板的位置可以改善气流的分布。结果显示 ,综合优化方案对改善阳极焙烧炉的燃烧条件有着显著效果。数值模拟的方法为阳极焙烧炉结构和运行参数的优化提供了较准确、快速和经济的研究手段。     

Numerical study of an oscillating smaller cylinder in the wake of an upstream larger cylinder

A numerical study of flow around two tandem cylinders with unequal diameters was carried out. The upstream larger cylinder was fixed and the downstream smaller cylinder was allowed to oscillate in the transverse direction only. Comparisons of the experimental and numerical results were made to investigate the effects of the gap ratio on the maximum vibration amplitude and vortex shedding frequency. The results showed that the vibration response of the smaller cylinder was significantly affected by the presence of the upstream larger cylinder, and resulted in greatly reduced vibration amplitudes. With an increasing gap ratio, the vibration amplitude increased. However, the magnitude was lower than that corresponding to a single cylinder (with the same diameter as that of the downstream smaller cylinder) under the same flow conditions.     

降雨对滑坡的影响与基于ANSYS的滑坡数值模拟研究

分析了四川理县一处山体滑坡2014-08～2015-08的监测数据。结果表明,滑坡处于缓慢发生中,滑移的主要方向指向山体旁的学校;1 a中3个监测点在该方向上的累积位移量分别为180 mm、262 mm和448 mm。分析降雨量资料发现,降雨对山体滑坡有延迟的影响。利用ANSYS软件对滑坡发生的过程进行数值模拟,并计算监测点的位移,结果与实际观测情况吻合较好,得到降雨量与弹性模量、密度、粘聚力、内摩擦角之间的关系。该数值模拟实验提供了一种预测滑坡的新方法。     

用GPS资料分析陇县-宝鸡断裂带构造应力场特征

借助GPS数据作为边界条件,运用有限元对陇县-宝鸡断裂带及其邻区进行位移场与应力场数值模拟,分析该地区现今地壳活动与构造应力场的分布特征.结果 表明:1)陇县-宝鸡断裂带与岐山-马昭断裂南端渭河盆地的张应力较弱;2)鄂尔多斯地块西南缘与陇县-宝鸡断裂带接壤的SE向条带的节点应力性质、方向与陇县-宝鸡断裂带一致,显示出平...     

喉部结构不对称的微喷管数值计算

以FLUENT6.1软件为工具,利用湍流k-ε模型,求解二维稳态可压缩N-S方程,模拟了微喷管内的超音速流动,分析了喷管喉部结构不对称对喷管流场与喷管出口推力的影响。这种喉部结构不对称由于喉部上下顶点在x方向上偏离一定距离所造成。数值计算结果表明,喷管喉部上下顶点在流体流动方向的不对称,将导致喷管内部流体流场不平衡性,诱导喷管内部产生康达效应,使得喷管出口的x方向推力减小,y方向产生了多余的推力。     

山东省乳山地区余震分布与速度结构研究

利用山东乳山流动观测台网资料,采用双差精定位方法重新确定2014-05以来山东乳山M3.2地震余震序列的分布;在此基础上,利用双差层析成像方法反演该地区的三维速度结构模型。结果显示,乳山地区的余震序列整体呈现出圆形聚集特征,优势分布主要集中在3~8 km深度,乳山震群集中区的余震活动主要发生在破裂集中的区域,在5 km深度最为集中,说明乳山震群主要发生的区域为上地壳;研究区不同深度的P波速度变化明显。由于离已知的主断层有一定的距离,因此可以判断余震分布集中区可能是乳山断裂的分支或者是一条新的隐伏断裂。