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时间步长对格子玻尔兹曼法模拟室内气流精度的影响

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 793-801页

作者：韩梦涛华中科技大学建筑与城市规划学院湖北武汉430074

基于格子玻尔兹曼法的大涡模拟(LBM-LES)是湍流模拟的新方法,但不恰当的时间步长δt可能会影响其计算精度。首先理论总结了δt可能对LBM-LES湍流模拟造成的影响,阐明过大的δt会导致速度场产生压缩性误差,而过小的δt会导致超松弛碰撞... 详细信息

基于格子玻尔兹曼法的大涡模拟(LBM-LES)是湍流模拟的新方法,但不恰当的时间步长δt可能会影响其计算精度。首先理论总结了δt可能对LBM-LES湍流模拟造成的影响,阐明过大的δt会导致速度场产生压缩性误差,而过小的δt会导致超松弛碰撞产生速度场的数值振荡。其次,通过对等温室内气流案例进行LBM-LES模拟,定量讨论了δt引起的压缩性误差和数值振荡问题。结果表明,δt较大时流场密度变化剧烈,且格子玻尔兹曼单位的马赫数(M)超过0.3的区域中速度场产生了明显的压缩性误差。同时,过小的δt导致平均及脉动风速均产生了数值振荡,这在网格分辨率较高时尤为明显。建议模拟时在确保δt足够小以满足最大风速区域的M<0.3的基础上,尽量增大δt以防止产生数值振荡。

关键词：风环境格子玻尔兹曼法时间步长压缩性误差超松弛碰撞大涡模拟

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西部地区城市群综合承载力研究

西部地区城市群综合承载力研究

作者：韩梦涛西南大学

学位级别：硕士

随着工业化、城镇化的持续推进,我国区域发展模式发生了重大改变,中心城市和城市群正在成为承载发展要素的主要空间形式。随着城市群的不断扩张和发展,城市群内部各个子系统以及各子系统中的要素正在发挥着强大的支撑作用,促进城市及城... 详细信息

随着工业化、城镇化的持续推进,我国区域发展模式发生了重大改变,中心城市和城市群正在成为承载发展要素的主要空间形式。随着城市群的不断扩张和发展,城市群内部各个子系统以及各子系统中的要素正在发挥着强大的支撑作用,促进城市及城市群向更高质量发展。西部地区是我国重要的战略回旋空间,是中国实现崛起的关键所在。当前,西部大开发战略已迈入第三个阶段,城市群作为西部大开发的战略重点区和率先发展区,将成为未来经济发展格局中最具活力和潜力的核心地区。但与东部地区城市群相比,西部地区大多数城市群还处于发展的初级阶段,整体实力水平较低,提升空间大,因此,研究西部地区城市群综合承载力水平对于西部大开发形成新格局具有重要意义。本文以国家“十四五”规划公布的西部地区9个城市群为研究对象,以城市群范围内72个地级以上行政区划单位(地级市、直辖市、自治州、地区)为研究单元,首先全面分析国家关于城市群综合承载力的相关政策文件,系统梳理国内外相关资料文献,提出本文关于城市群综合承载力的概念内涵阐释;其次,从经济、资源、环境、基础设施和公共服务五个维度选取19个指标构建起西部地区城市群综合承载力评价指标体系,分析各城市群及其内部城市的综合承载力以及五个维度的子系统承载力,揭示其时空演变规律;接着,运用障碍度诊断模型诊断影响西部地区城市群及其内部城市综合承载力提升的障碍因子和障碍程度;最后,针对障碍因子提出提升城市群综合承载力的差异化政策建议。论文的主要研究结论如下:(1)2010年-2019年,西部地区9个城市群综合承载力水平差异化上升。其中,成渝城市群综合承载力指数最高且上升最快,2019年承载力指数为0.672,增量达到0.262;宁夏沿黄城市群综合承载力指数最低且上升最慢,2019年承载力指数仅为0.228,增量为0.075。综合承载力水平空间分布格局较为稳定,基本形成了以成渝城市群为高值区、关中平原和北部湾城市群为次高值区,其他城市群处于较低水平的空间分布形态。同时,西部地区城市群综合承载力水平表现出空间相邻的异质性特征,即相邻城市群的综合承载力水平“一高一低”。从城市群内部城市的综合承载力水平来看,成渝城市群的中心城市重庆和成都长期处于西部地区各城市综合承载力的金字塔顶端,综合承载力指数在2019年分别达到了0.609和0.520,其他城市群的中心城市综合承载力水平在各自城市群内部也最高,但与成都和重庆相比较低。城市群内部城市综合承载力水平空间分布稳定性强,大多呈现以中心城市为高承载区并向周围非中心城市递减的规律。(2)2010年-2019年,西部地区城市群的经济、资源、环境、基础设施和公共服务五大子系统承载力均呈现不同程度的增长,其年均增速分别是13.33%、4.80%、1.07%、8.77%和3.80%。城市群五个子系统承载力空间分布格局具有较强的稳定性,其中经济承载力水平呈现出东高西低的空间分布特征,表现为位于西北的天山北坡、兰州-西宁城市群经济承载力较低,其他城市群经济承载力较高;资源承载力水平呈现出成渝、兰州-西宁和天山北坡城市群承载力较高,垂直于这三个城市群连线两侧的其他城市群承载力水平较低的空间格局;环境承载力水平呈现出位于西部地区中部地带的成渝和关中平原城市群承载力较高,而位于南、北部的多数城市群承载力较低的空间格局;基础设施和公共服务承载力空间分布具有一致性,总体呈现南高北低的空间形态,同时形成了北部以关中平原城市群、南部以成渝城市群为高承载区的基础设施和公共服务承载力空间分布格局。从西部地区城市群内部城市的五大系统承载力水平来看,除了环境系统承载力外,其它子系统承载力水平最高的城市一直都是重庆和成都。所有城市群中心城市的经济、资源、基础设施和公共服务子系统的承载力水平都是最高,但环境承载力不同,表现为中心城市的环境承载力低,而非中心城市则相对较高,且这种空间分布形态长期保持不变。(3)从准则层的障碍影响来看,西部地区城市群综合承载力最大的障碍因子为基础设施和资源禀赋,且越来越多的城市群因资源禀赋条件制约了综合承载力的提升,同时基础设施对各城市群综合承载力提升的障碍程度已有所降低。分城市群看,目前以基础设施为最大障碍因子的有关中平原、兰州-西宁和天山北坡城市群;以资源禀赋为最大障碍因子的有北部湾、呼包鄂榆、宁夏沿黄、黔中和滇中城市群;以环境为最大障碍因子的有成渝城市群。而从指标层的影响来看,长期以来对西部地区各城市群综合承载力提升制约程度较大的因子包括人均土地面积、公路客运量、人均城市道路面积、供气总量、邮政业务收入、失业保险参保人数等,其中成渝、关中平原、北部和黔中城市群的最大障碍因子为人均土地面积;呼包鄂榆、天山北坡和宁夏沿黄城市群的最大障碍因子是公路客运量;兰州-西宁城市群的最大障碍因子是人均城市道路面积,滇中城市群的最大障碍因子是

关键词：综合承载力空间格局障碍因子西部地区城市群

基于LBM-LES的室外湍流非稳态快速模拟方法的开发

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建筑科学 2021年第10期37卷 200-207,212页

作者：韩梦涛华中科技大学建筑与城市规划学院湖北武汉430074

在模拟非稳态风环境时,与建筑领域当前使用的基于有限体积法的大涡模拟(FVM-LES)相比,基于新型流体模拟法-格子玻尔兹曼法的大涡模拟(LBM-LES)算法简单、计算速度更快,受到了研究者的广泛关注。但LBM默认壁面边界条件Bounce-Back的缺陷... 详细信息

在模拟非稳态风环境时,与建筑领域当前使用的基于有限体积法的大涡模拟(FVM-LES)相比,基于新型流体模拟法-格子玻尔兹曼法的大涡模拟(LBM-LES)算法简单、计算速度更快,受到了研究者的广泛关注。但LBM默认壁面边界条件Bounce-Back的缺陷导致其需要更细密的网格以获得与FVM-LES同等模拟精度。本研究引入壁面函数并开发了新的壁面条件wall-function bounce(WFB)提高LBM-LES的模拟精度。其次使用LBM-LES和FVM-LES对单体高层建筑周边风环境进行非稳态模拟,表明WFB提高了壁面附近的模拟精度,使LBM-LES达到了同等网格FVM-LES的模拟精度。模拟结果同时表明LBM-LES的计算速度与并行计算效率比FVM-LES更高,在大规模城市风环境非稳态模拟中表现出较高潜力。

关键词：格子玻尔兹曼法大涡模拟壁面边界条件模型室外风环境计算速度

塑料闪烁体探测器空间辐射粒子响应建模与仿真研究

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塑料闪烁体探测器空间辐射粒子响应建模与仿真研究

作者：韩梦涛南京航空航天大学

学位级别：硕士

载人航天活动是人类探索太空的重大举措之一,空间辐射环境一直是航天器故障的重要诱因,也会对包括航天员在内的生命体构成严重威胁。辐射粒子探测器是对空间辐射环境进行探测的工具,对空间辐射粒子引起的探测器响应进行仿真并对其特性... 详细信息

载人航天活动是人类探索太空的重大举措之一,空间辐射环境一直是航天器故障的重要诱因,也会对包括航天员在内的生命体构成严重威胁。辐射粒子探测器是对空间辐射环境进行探测的工具,对空间辐射粒子引起的探测器响应进行仿真并对其特性做出研究分析,是研究与改进设备性能指标的有效方式,从而更好地评估空间辐射环境,对我国载人航天活动的持续发展具有一定意义。本文针对塑料闪烁体探测器中的粒子输运问题,采用蒙特卡罗方法对辐射粒子输运方程进行数值模拟求解,开发出仿真程序EJcint。该程序可以根据实际需求对探测器和入射源的参数进行定义和设置,从而实现不同条件下对探测器中粒子相互作用和闪烁光输运过程的仿真研究。在此基础上,利用该程序对不同条件下电子和γ在闪烁体中的响应进行了仿真,并结合相应的实验数据进行研究分析,从而实现对探测器性能的评估。对电子引起响应进行的研究分析表明,调整反射层的反射率、闪烁体的尺寸、闪烁体与PMT的耦合方式可以改变PMT的光收集效率与探测系统的能量分辨率;同一粒子事件的两端信号时间差与粒子入射位置有良好线性关系,仿真计算结果与实验测试结果基本符合,但存在较小偏差,这是由于闪烁光在闪烁体中传输的时间偏差、渡越时间差和电子学器件等的影响。本文对能量范围为0.5MeVMeV的中能γ射线的能量沉积谱进行仿真研究,研究结果表明,在小尺寸探测器中,能量较低的γ的能量沉积谱中的康普顿边缘较明显,多次康普顿散射和累计效应的影响不明显;对仿真能量沉积谱和实测能量沉积谱进行对比,分析了γ射线在闪烁体中能量沉积谱的结构,实验测试结果和模拟结果中的康普顿边缘一致性较好,为γ谱的分析和改进探测器的性能等工作提供了一定的技术积累。此外,研究了实验室中的放射源防护问题,利用不同粒子与物质相互作用的特点,提出分层防护的解决方法,仿真分析结果表明,该方案达到了较好的防护效果,并在本实验室得到应用。

关键词：塑料闪烁体能量沉积空间辐射粒子输运

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空调排热对建筑空调能耗影响的研究

空调排热对建筑空调能耗影响的研究

作者：韩梦涛华中科技大学

学位级别：硕士

近年来随着城市化的大规模推进，城市中心区因其建筑密度大，风速低，热岛效应愈加明显。尤其在夏季，中心区内空调排热巨大，但散热不佳，导致气温升高，微气候条件更加恶劣，进而影响到中心区内建筑的空调能耗，造成恶性循环。然近年... 详细信息

近年来随着城市化的大规模推进，城市中心区因其建筑密度大，风速低，热岛效应愈加明显。尤其在夏季，中心区内空调排热巨大，但散热不佳，导致气温升高，微气候条件更加恶劣，进而影响到中心区内建筑的空调能耗，造成恶性循环。然近年来针对建筑空调的研究主要集中在单纯的室内空调能耗分析或空调排热对室外热环境的影响，尚未将空调排热导致周边热环境的变化及对建筑空调能耗的影响联系起来进行研究。本文采用对流辐射耦合模拟方法和空调能耗计算方法针对当前公共建筑中较为流行的中央空调的排热方式和排热口设置位置的差异对建筑空调能耗的影响开展研究，同时探讨了分体式空调设置于立面不同位置时对建筑空调能耗的影响。本研究从街区热环境、建筑周边热环境、建筑相邻空气层热环境三个层面进行分析，并提出根据建筑相邻空气层平均气温的变化得到空调能耗的变化量，总结趋势，得到一般规律。并根据研究结论提出了建筑设计中空调排热形式和排热口设置位置的设计原则。研究结果表明：空调使用不同的排热方式以及排热口设置在建筑不同的位置对建筑自身的空调能耗有很大影响。

关键词：空调能耗排热方式排热位置建筑周边微气候CFD

长三角城市群科技创新、产业结构升级与新型城镇化的交互影响

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城市发展研究 2021年第12期28卷 1-11页

作者：涂建军姜莉徐桂萍韩梦涛西南大学经济管理学院西南大学地理科学学院

科技创新、产业结构升级与新型城镇化是推动高质量发展的三个重要驱动力,而三者是否协同形成合力,首先需要厘清三者的交互关系。基于长三角城市群26个地级市2005～2019年的面板数据,运用面板向量自回归(PVAR)模型探讨三者之间的互动机... 详细信息

科技创新、产业结构升级与新型城镇化是推动高质量发展的三个重要驱动力,而三者是否协同形成合力,首先需要厘清三者的交互关系。基于长三角城市群26个地级市2005～2019年的面板数据,运用面板向量自回归(PVAR)模型探讨三者之间的互动机理。结果表明:(1)三者均存在沿自身发展轨迹惯性发展的自我路径依赖现象,科技创新的惯性"粘性"最大,新型城镇化最小;(2)相对于科技创新,产业结构升级对新型城镇化的影响更大,但新型城镇化倒逼科技创新和产业结构升级的作用较小,而科技创新仅单向影响产业结构升级;(3)三者关系在不同地区表现各异,高水平新型城镇化地区已形成科技创新、产业结构升级和新型城镇化的协同互促机制,其中科技创新对促进产业结构升级的贡献最大;较高水平新型城镇化地区科技创新对产业结构升级、产业结构升级对新型城镇化仅存在单向促进作用,产业结构升级对新型城镇化的贡献最大;低水平新型城镇化地区三者互动关系尚不显著,仅科技创新对产业结构升级和新型城镇化存在弱单向影响,且产业结构升级对新型城镇化的促进作用存在滞后效应。

关键词：科技创新产业结构升级新型城镇化 PVAR模型长三角城市群

黄河流域水域生态系统服务与经济发展时空协调性

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中国沙漠 2021年第4期41卷 167-176页

作者：韩梦涛涂建军徐桂萍姜莉西南大学地理科学学院重庆400715 西南大学经济管理学院重庆400715

黄河流域对维护中国生态安全、促进社会经济发展具有重要的战略地位。基于2000、2005、2010、2015、2020年5期遥感解译数据和经济社会统计数据,测算了黄河流域9省71个市(州、盟)的水域生态系统服务价值,并通过构建生态系统服务与经济发... 详细信息

黄河流域对维护中国生态安全、促进社会经济发展具有重要的战略地位。基于2000、2005、2010、2015、2020年5期遥感解译数据和经济社会统计数据,测算了黄河流域9省71个市(州、盟)的水域生态系统服务价值,并通过构建生态系统服务与经济发展一致性指数对二者时空协调性进行分析。结果表明:(1)研究时段内,黄河流域水域面积逐年增加,其中上游地区增长最多、增幅较小,下游地区增长较多、增幅最大,中游地区有小幅度减少。从水域类型变化来看,水库坑塘增加最多、变化幅度最剧烈,滩地和滩涂面积缩小、变化较为平缓。(2)研究时段内,黄河流域水域生态系统服务价值逐年上升,但增幅逐渐趋缓,下游地区水域生态系统服务价值增幅最大、上游次之、中游最低,其中2015—2020年陕西省、山西省以及整个中游河段甚至出现了下降的情况。(3)总体上看,黄河流域水域生态系统服务与经济发展在研究时段内呈现出不协调状态,并以经济集聚高于生态系统服务集聚为主,并且长期保持不变,但这种不协调性在空间上出现分异,上游地区以生态系统服务集聚高于经济集聚类型为主,中、下游地区以及各省会城市以经济集聚高于生态系统服务集聚类型为主。

关键词：水域生态生态系统服务经济发展时空协调性黄河流域

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建筑声学在绿色建筑技术中的集成应用

武汉勘察设计 2016年第1期 26-30页

作者：韩梦涛中信建筑设计研究总院有限公司湖北武汉430014

通过亲身参与的工程案例分析,从不同专业角度阐述建筑声学、尤其是模拟研究技术在重大公建项目和节能改造项目中的实践运用,展现建筑声学在绿色建筑技术中的集成应用。

关键词：建筑声学建筑物理绿色建筑技术集成应用

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武汉传统街区节能特征分析及在设计中的应用

武汉传统街区节能特征分析及在设计中的应用