苯并15-冠-5—离子液体体系多级逆流萃取分离锂同位素研究

锂的两种天然同位素（6Li和7Li）在能源、环境和国防安全等领域具有重要应用价值。本文以氯化锂溶液为原料,选用苯并15-冠-5和咪唑类离子液体体系对其进行了模拟逆流萃取实验,考察了多级逆流萃取过程中锂的萃取率和锂同位素分离系数的变化规律,结果表明：经10级逆流萃取后,锂的萃取率和同位素分离系数有了明显提高,6Li富集在有机相,丰度提高了0.2996%,本文对锂同位素富集浓度和富集行为进了研究探讨。     

复杂地表起伏多重变加密网格有限差分法波动方程数值模拟

常规变加密网格有限差分波动方程数值模拟方法采用水平分层加密网格,该网格剖分策略在适应地形起伏和近地表速度结构变化特征方面效果较差。针对该问题,提出一种起伏多重变加密网格有限差分波动方程数值模拟方法。该方法根据地形起伏和近地表低速层到高速层的速度分布特征进行网格加密;采用不同网格中的变系数差分格式离散声波方程,在保证波场模拟精度的同时兼顾计算效率;同时,为了进一步保障地表附近波场模拟的精度,地表附近最细网格中的差分格式不做降阶处理,针对位于地表以上的虚像点的波场值,提出一种融入自由地表边界条件的法向虚像外推法。算例分析验证该算法对速度模型不同区域进行的网格多次加密显著提高了计算效率,以黄土塬实际模型为例,耗时为常规1 m×1 m网格耗时的43.3%,并可达到和细网格基本一致的模拟精度,模拟误差控制在10^-12范围内,同时表现出很好的近地表散射压制和边界吸收效果,且算法能稳定地适应实际复杂地表介质。     

弧角型PDC钻头切削齿布齿模式仿真分析

钻头在钻进复杂非均质地层时,由于其冠部形状的限制,钻头各部位切削齿受力不均匀,局部切削齿受到较大的冲击载荷,导致钻头发生“涡动”现象。为了解决上述问题,提出“多级力平衡”的切削齿周向布齿方案,通过建立全尺寸钻头破岩有限元仿真模型,分析顺时针、逆时针以及“多级力平衡”3种周向布齿模式下切削齿及钻头的受力特性。模拟结果表明:相对于顺时针和逆时针周向布齿,“多级力平衡”布齿模式下各刀翼载荷分布比较均匀,钻头的稳定性和攻击性均得到较大改善,钻头的破岩效率提高28%以上;顺时针布齿模式下钻头的侧向力最大,其稳定性相对最差;逆时针布齿模式下钻头的钻压最大,其攻击性相对较差,并且钻头的破岩效率最低。上述研究成果能够为指导PDC钻头切削齿的周向布齿设计提供理论依据。建议今后加强“多级力平衡”周向布齿模式下切削齿载荷沿钻头径向分布规律方面的研究,以指导防涡稳定PDC钻头的优化设计。      

基于三参数S变换的多级重心频率衰减梯度属性分析

本文提出一种基于三参数S变换的多级重心频率衰减梯度属性并将其用于储层预测。首先,利用三参数S变换计算地震信号目的层的时频谱;然后利用信号的多级重心选定拟合频段并计算每个时刻振幅谱的高频段频率衰减梯度,得到属性值;最后利用频率衰减梯度属性值的变化进行含油气储层预测。理论模型和实际数据应用结果表明,与常规频率衰减梯度属性对比,基于三参数S变换提取的多级重心频率衰减梯度属性更加稳定,能更好地刻画储层的边界和识别油气。     

WEC-透空式防波堤集成装置能量转换效率研究

基于成本共享理念的波浪能发电装置(WEC)的开发与设计为降低建设成本提供了新的研究思路,应用计算流体力学方法对在透空箱式防波堤前附加垂荡浮子的集成装置进行数值模拟研究,主要研究了流体黏性和非线性PTO系统以及浮子形状对此类集成装置能量转换效率的影响。结果表明,此类集成装置可以获得较高的波能捕获宽度比(CWR),最高可达0.7,可以较好地利用反射波波能。共振区间上受黏性影响较大,相比于线性无黏理论解,CWR下降明显;实现了2种非线性PTO系统的模拟,有待于进一步的优化未获得更高的CWR值;浮子形状优化效果明显,采用圆底形浮子受黏性影响更小,可以获得更大的CWR值。此种集成模型的模拟和研究可以为新型防波堤设计和现有防波堤的改造提供思路和参考。     

基于DISTMESH的三角形网格自适应生成方法与应用

针对海洋数值模型的空间离散,提出了一种能精确拟合复杂岸线和地形的三角形网格自适应生成方法。该方法基于DISTMESH,继承了它生成网格质量高、速度快的优点;为了适应海洋数值模型中的实际高复杂度边界条件,将DISTMESH方法中的分辨率函数构建为全局分辨率函数和局部加密函数,分别对整体和局部区域的分辨率进行控制;引入指标eac作为分辨率函数合理性的判据;引入网格质量评价指标Q_(uni),Q_(mean),Q_(min)和Q_(05),作为网格迭代中止判据。将该方法应用于理想潮汐汊道和崇明东滩复杂潮沟系统的网格生成,案例表明,在理想和实际条件下,本研究方法均能满足海洋数值模型的空间离散要求,高效地生成高精度、高质量的三角形网格。     

琉球群岛海域海浪数值计算地形处理效应及试验分析

针对琉球群岛海域内多岛屿复杂地形对海浪数值计算的特殊影响,发展一种综合利用水深数据和高分辨率海岸线数据优化计算网格且引入次网格地形效应的方法,并利用WAVEWATCH-Ⅲ模式进行连续1个月的数值模拟试验。结果表明:采用该方法后,在计算网格分辨率上,充分考虑了海岸和多岛屿地形对海浪传播的作用和多岛屿的次网格效应,数值计算结果有明显改善。     

上海黄浦江及沿海高分辨率非结构网格风暴潮数值模型

为提高复杂区域内风暴潮的预测能力,以上海黄浦江、长江口和沿岸近海为研究对象,构建了基于浅水方程的风暴潮模型。模型运用HLLC格式计算通量,具有高空间分辨率,能够模拟风暴潮、天文潮、洪水等多重因素作用下潮水位过程变化。它采用了非结构的四边形和三角形混合网格,适合应用于跨尺度河渠和河口等区域潮汐交互作用的分析模拟。为了验证模型,开展了0012号派比安台风和0509号麦莎台风影响下的潮汐变化过程计算。结果表明,该模型能够分析天文潮和台风组合作用下的潮水位变化,能够满足风暴潮预报要求。     

黄渤海精细化温带风暴潮数值预报模式研究及应用

该文基于ELCIRC(3D Eulerian-Lagrangian Circulation)海洋模型建立了一套适合黄渤海高分辨率的温带风暴潮数值预报模式。该模式基于非结构三角形网格,对岸形的刻画具有较好的能力;利用该模式对2009年2次显著温带风暴潮过程进行了分析与数值模拟,将模拟结果与受影响的几个验潮站的实测数据进行了对比;对比结果表明:所建立的高分辨率预报模式后报效果总体良好;对模式中存在的问题以及造成误差的因素进行了分析说明。     

福建沿海精细化台风风暴潮集合数值预报技术研究及应用

该文首先基于高级环流模型(ADCIRC)建立了一个适合台湾海峡及福建沿海区域的精细化台风风暴潮数值预报模式。利用所建立的精细化数值预报模式对影响台湾海峡及福建沿海的8次台风风暴潮个例进行了模拟,对模拟的24个站次的风暴潮增水峰值与实测值进行了对比,平均绝对误差小于15 cm;其次,为了尽可能减小由于台风路径预报误差而造成的风暴潮增减水误差,本文采用了集合数值预报技术,试报证明此方法可以在一定程度上减小风暴潮增减水误差。