检索结果-南通市图书馆

地下水流可视化多尺度数值模拟系统设计与实现

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机工程与应用 2011年第8期47卷 226-231页

作者：贺新光聂新艳秦建新夏卫生湖南师范大学资源与环境科学学院长沙410081

将多尺度有限元法(MsFEM)与地理信息系统(GIS)进行有机集成,开发出基于组件式地理信息技术的地下水流多尺度数值模拟系统,实现求解区域的多重尺度离散、参数的可视化赋值、稳定/非稳定水流的多尺度数值模拟、粗尺度解的重构以及模拟结... 详细信息

将多尺度有限元法(MsFEM)与地理信息系统(GIS)进行有机集成,开发出基于组件式地理信息技术的地下水流多尺度数值模拟系统,实现求解区域的多重尺度离散、参数的可视化赋值、稳定/非稳定水流的多尺度数值模拟、粗尺度解的重构以及模拟结果的多方案显示等功能,使得MsFEM数值模型具有了图形表达能力,模拟结果更以矢量的形式存储,可供进一步决策分析。通过数值实例测试了系统性能,结果表明:以MsFEM为核心研发的集成系统为地下水流多尺度数值模拟提供了高效的可视化界面。

关键词：非均质多孔介质地下水流多尺度数值模拟地理信息系统模型集成

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

钯粉末床中氢-氘置换的多尺度数值模拟

钯粉末床中氢-氘置换的多尺度数值模拟

作者：杨兰华中科技大学

学位级别：硕士

为了实现碳达峰及碳中和的战略目标,减少化石能源的使用,推进能源转型与清洁能源利用刻不容缓。其中,氢同位素作为聚变反应原料产生聚变能是目前能源研究的重点领域之一,而氢同位素的分离与贮存则是聚变反应后尾气处理以及氢同位素再循... 详细信息

为了实现碳达峰及碳中和的战略目标,减少化石能源的使用,推进能源转型与清洁能源利用刻不容缓。其中,氢同位素作为聚变反应原料产生聚变能是目前能源研究的重点领域之一,而氢同位素的分离与贮存则是聚变反应后尾气处理以及氢同位素再循环利用的重要环节。由于具有良好的吸放氢同位素效应,金属钯在氢同位素的贮存、提纯和分离方面具有重要的应用价值。因此,本文以钯床中氢-氘的置换过程为研究对象,研究氢-氘置换过程中钯颗粒内氢同位素的扩散、钯床中氢同位素气体的浓度变化、表面吸附反应过程三者之间的耦合作用机制,建立吸附扩散-表面反应-气体流动的多尺度耦合模型,以COMSOL Multiphysics为计算平台,分析温度、钯球尺寸等工艺条件对置换过程的影响,以期为氢同位素的贮存、分离及提纯提供理论及技术支持,研究内容及结论如下:(1)根据建立的表面反应耦合粒子扩散模型,开展钯球内氢-氘置换过程中扩散及反应的数值模拟研究,得到不同温度、表面活化能以及钯球半径条件下钯球内氢氘浓度随时间的变化规律。数值模拟结果表明:在研究的参数范围之内,当温度为10℃、20℃及40℃时,对应置换时间分别为2 s、0.5 s、0.2 s;当表面活化能为-22.59 k J·(mol H)、-26 k J·(mol H)时,对应的置换时间分别为0.5 s、1 s;当钯球半径为0.5μm、1μm及5μm时,对应的置换时间分别为0.2 s、0.5 s,10 s。即随着温度的升高、表面活化能的降低以及钯球半径的减小,置换反应速率加快;且扩散对置换反应的影响随着温度的升高、表面活化能的降低以及钯球半径的增加而不断增大。(2)根据建立的表面反应耦合气体流动模型,开展钯床上氢-氘置换过程中的反应及气体流动的数值模拟研究,得到不同温度、钯床长度以及入口压力条件下钯床不同位置氢同位素气体浓度随时间的变化规律。数值模拟结果表明:置换反应过程中会形成以HD丰度的峰为标志的反应前锋并沿着床层移动,且置换反应在钯床压力达到平衡时完成。在研究的参数范围之内,当温度为20℃、30℃、40℃及50℃时,置换反应完成时间均在55 s～65 s范围内,最终集气罐内的氘纯度分别为70.0%、74.0%、78.5%、83.0%;当钯床长度为2 cm、2.4 cm、2.6 cm及2.8 cm时,置换反应完成时间分别为55 s、60 s、65 s以及80 s,最终集气罐内的氘纯度分别为70.0%、73.2%、88.9%、94.4%;当钯床入口端压力为369 k Pa、379.21 k Pa、387 k Pa及400 k Pa时,置换反应完成时间分别为42 s、40 s、38 s、36 s,最终集气罐内的氘纯度分别为74.9%、70.0%、66.7%及61.8%。即置换反应速率随着钯床长度减小及入口压力的增加而加快,且随着温度的升高、钯床长度的增长以及入口压力的减小,置换反应出口端集气罐内得到的氘纯度越高。最后,给出了本文给定条件下经模拟计算得到的推荐工艺参数为:温度40℃、钯床长度2.6 cm以及钯床入口压力369 k Pa～379.21 k Pa。(3)在表面反应耦合气体流动模型中给定与前人氢-氘置换实验相同的工艺参数,得出该条件下氢-氘置换时的出口端氘丰度流出曲线,并将其与实验氘丰度流出曲线进行比较。结果表明:仿真曲线与实验曲线吻合良好,模型的准确性得到了验证。

关键词：氢同位素置换钯氢化物表面反应多尺度数值模拟

钢筋混凝土锈胀开裂与氯离子扩散耦合效应多尺度数值模拟方法

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

钢筋混凝土锈胀开裂与氯离子扩散耦合效应多尺度数值模拟方法

作者：朱宝剑重庆大学

学位级别：硕士

为了满足我国交通运输业日益增长的需求,大量以钢筋混凝土为原材料的公路、铁路桥梁投入使用。中国地域广阔,桥梁的服役环境也不尽相同。随着混凝土桥梁应用范围的扩大,在恶劣环境下服役的混凝土桥梁越来越多。目前,关于桥梁的病害和坍... 详细信息

为了满足我国交通运输业日益增长的需求,大量以钢筋混凝土为原材料的公路、铁路桥梁投入使用。中国地域广阔,桥梁的服役环境也不尽相同。随着混凝土桥梁应用范围的扩大,在恶劣环境下服役的混凝土桥梁越来越多。目前,关于桥梁的病害和坍塌事故屡见不鲜,我国大量桥梁面临着如何保证桥梁在设计年限范围内安全、耐久的问题。研究混凝土中钢筋锈蚀导致混凝土保护层开裂问题对结构耐久性设计和已建桥梁养护具有重大意义。混凝土作为多相材料,在一定尺度上具有非均匀结构。寻找微观结构与宏观性能的关系是材料科学和计算力学几十年来面临的一个重要问题。对于处于海洋或者恶劣环境下的桥梁结构,环境中氯离子侵蚀作用导致钢筋锈蚀。钢筋锈蚀膨胀会导致混凝土保护层开裂甚至剥落,从而引起混凝土结构耐久性退化。因此,准确评价氯离子在混凝土中的扩散过程显得尤为重要,对钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂机理也要进行长期性研究。本文针对氯离子引起的钢筋混凝土锈胀开裂问题进行耦合多尺度模拟研究。（1）为研究氯离子扩散引起钢筋混凝土混凝土锈胀开裂,首先建立起混凝土格构式模型,以此为基础实现二维空间内的骨料随机投放。然后对氯离子侵蚀、钢筋脱钝起锈机理进行论述。基于均匀化理论,建立混凝土细观三相非均质结构,研究了细观结构参数与混凝土宏观有效性能之间的关系。考虑混凝土开裂软化效应,基于氯离子扩散模型和钢筋锈蚀膨胀理论实现氯离子环境下钢筋混凝土锈胀开裂过程研究。（2）提出一种由界面转换层连接细观尺度和宏观尺度的多尺度建模方法,保证氯离子在多尺度模型中扩散的精度和效率。基于Fick定律建立起氯离子扩散多尺度模型。通过分析推导和数值模拟研究多尺度界面转换层对氯离子扩散的影响,验证了该方法的可行性。此外,建立钢筋混凝土力学多尺度模型并研究了不同补偿比对不同位置钢筋混凝土锈胀开裂的影响。（3）为模拟钢筋混凝土在氯离子环境下锈胀开裂的动态全过程和降低钢筋混凝土锈胀开裂数值计算成本,基于前面章节建立的钢筋混凝土力学多尺度模型和氯离子扩散多尺度模型,考虑混凝土中氯离子扩散的应力效应和氯离子扩散边界的更新,提出钢筋混凝土锈胀开裂和氯离子扩散的耦合分析方法。将混凝土锈胀开裂数值模拟结果与自然锈蚀实验结果对比,验证了耦合分析方法的可靠性。（4）为研究不同区域钢筋混凝土锈胀开裂,基于耦合扩散分析方法,分角区和边区混凝土设置三种钢筋直径与五种保护层厚度,数值模拟并比较分析不同钢筋直径与保护层厚度对不同区域钢筋混凝土开裂模式与裂缝宽度。

关键词：钢筋混凝土氯离子扩散开裂多尺度数值模拟格构式模型

考虑钢筋锈蚀的混凝土桥梁结构承载能力多尺度数值模拟研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑钢筋锈蚀的混凝土桥梁结构承载能力多尺度数值模拟研究

作者：庞存均重庆大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土桥梁极易由于氯盐侵蚀引起钢筋锈蚀,造成混凝土开裂,导致结构短时间内产生严重的耐久性问题。但如何评价钢筋混凝土桥梁在临近设计年限范围内的承载能力和健康状况是亟待解决的问题。因此,研究钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀过程... 详细信息

钢筋混凝土桥梁极易由于氯盐侵蚀引起钢筋锈蚀,造成混凝土开裂,导致结构短时间内产生严重的耐久性问题。但如何评价钢筋混凝土桥梁在临近设计年限范围内的承载能力和健康状况是亟待解决的问题。因此,研究钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀过程和长期性能演变规律对现有桥梁的维护,改造和未来桥梁的设计有重大意义。本文针对钢筋混凝土桥梁的耐久性问题,提出一种钢筋混凝土梁耐久性多尺度分析方法,基于格构式模型和钢筋混凝土有限元模型,建立多尺度钢筋混凝土耐久性分析模型,在已有研究的基础上改进模型并将细观尺度层面的氯离子渗透模型、钢筋锈蚀模型和宏观层面的钢筋混凝土模型进行联合分析,用于研究钢筋混凝土桥梁的结构性能演变规律。本文取得主要研究成果如下:⑴在已有研究的基础上改进氯离子渗透模型的单元形状和网格划分方式。在氯离子渗透模型中建立基于格构式模型网格的四边形渗透单元,使格构式模型与氯离子渗透模型能够进行耦合分析。该建模方式让模型之间的数据交互更简洁,在考虑氯离子扩散应力效应时更符合理论。本文通过耦合模型能模拟混凝土中的氯离子渗透过程和钢筋锈胀导致的混凝土开裂过程,得到不同锈蚀时间的钢筋锈蚀形态。⑵建立多钢筋骨料投放模型和多钢筋混凝土锈胀模型,能模拟多钢筋排布时混凝土中的氯离子渗透过程、钢筋锈蚀过程和混凝土开裂过程。模拟结果表明:钢筋锈蚀形态和由此导致的混凝土开裂过程受到多种因素影响:如钢筋之间位置关系、钢筋直径、混凝土保护层厚度等。⑶提出钢筋混凝土梁耐久性多尺度分析方法。将细观钢筋锈蚀模型和宏观钢筋混凝土模型结合,且考虑骨料、混凝土开裂、钢筋锈蚀等多种因素,通过数值模拟得到钢筋混凝土梁的抗弯承载能力时变曲线,并对6米跨径的标准实心板桥进行抗弯承载能力研究。在高氯离子侵蚀环境下,由钢筋锈蚀过程分析得到实心板桥抗弯承载状态分为四个阶段:承载能力不变阶段、承载能力缓慢下降阶段,承载能力快速下降阶段,危桥阶段。通过模拟可得实心板桥在氯离子侵蚀环境中安全使用年限为33年左右。

关键词：氯离子扩散锈胀开裂多尺度耦合分析多尺度数值模拟

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于分离变量的多尺度数值模拟方法

南通职业大学学报 2011年第4期25卷 75-77页

作者：孙美玲江山南通职业大学教育技术中心江苏南通226007 扬州大学数学科学学院江苏扬州225002

通过基于变系数可分离变量情形下限定扰动边界条件求解子问题,使多尺度基函数能很好地捕获模型问题的微观信息;该数值模拟方法仅在粗网格水平即可得到精确、收敛的结果。研究表明,运用多尺度有限元法进行复杂的多尺度数值模拟,既可节约... 详细信息

通过基于变系数可分离变量情形下限定扰动边界条件求解子问题,使多尺度基函数能很好地捕获模型问题的微观信息;该数值模拟方法仅在粗网格水平即可得到精确、收敛的结果。研究表明,运用多尺度有限元法进行复杂的多尺度数值模拟,既可节约计算资源又能保证计算的精度。

关键词：多尺度数值模拟多尺度基函数分离变量有限元法

基于微观连续介质模型的反应溶质运移数值模拟方法

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

地质科技通报 2024年第3期43卷 289-300页

作者：张倩董艳辉中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

地下环境中流固间的反应溶质运移过程控制着地质介质演化规律,并受岩石固有非均质性的影响,衍生出非线性行为与多尺度效应。为了面向更为复杂化的应用需求,解析微观特征与表观行为间的响应-反馈机制成为了重要的科学与工程命题。本研究... 详细信息

地下环境中流固间的反应溶质运移过程控制着地质介质演化规律,并受岩石固有非均质性的影响,衍生出非线性行为与多尺度效应。为了面向更为复杂化的应用需求,解析微观特征与表观行为间的响应-反馈机制成为了重要的科学与工程命题。本研究系统地介绍了微观连续介质概念与模型框架,以及该模型方法的实现方式,并归纳了其在不同研究体系中的应用实例,最后重点分析了该方法在实验-数值联合研究中的发展前景与预期挑战。数值模拟方法已被广泛应用于反应溶质运移过程的定量研究之中,但单一孔隙或达西尺度数值模型难以应对机理研究与实例应用间的时空尺度跨度。近年来多尺度数值模拟方法体系不断发展,其中将Darcy-Brinkman-Stokes方程作为多流态数学统一表达,以微观连续介质模型作为多尺度信息关联方式的数值模拟框架,在流固界面追踪、高效数值求解等方面展现出一定的方法优势与应用潜力。

关键词：反应溶质运移微观连续介质方法多尺度数值模拟机理解析

维普期刊数据库博看期刊

基于位移连接的单晶银板Ⅰ型边裂纹扩展过程跨连续介质/原子尺度数值模拟研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

机械强度 2018年第2期40卷 319-324页

作者：宋鹍王路生刘泊丁军黄霞何晓进重庆理工大学机械工程学院重庆400054 长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院重庆401120

材料变形破坏机理的研究,以及NEMS/MEMS技术与生物技术的进步推动了多尺度分析方法的发展。然而,多尺度连接是多尺度建模的关键。本文采用有限元与分子动力学相结合的方法,采用应力强度因子和位移等力学参量连接和转换连续介质区域和离... 详细信息

材料变形破坏机理的研究,以及NEMS/MEMS技术与生物技术的进步推动了多尺度分析方法的发展。然而,多尺度连接是多尺度建模的关键。本文采用有限元与分子动力学相结合的方法,采用应力强度因子和位移等力学参量连接和转换连续介质区域和离散分子动力学区域的力学信息,建立了二维单晶银板裂纹扩展的跨三区多尺度模型,得到了裂纹尖端坐标轨迹和微观尺度下的裂纹扩展过程,结果与理论和实验相符,证明了该方法的合理性。

关键词：银板裂纹扩展位移耦合多尺度数值模拟

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稠油注空气开发技术的基础研究与应用

清华大学学报（自然科学版） 2022年第4期62卷 722-734页

作者：史琳许强辉清华大学能源与动力工程系北京100084

稠油是未来重要接替能源之一,具有黏度高、储量大、开采难度高的特点。稠油注空气开发技术是我国稠油开发的重大战略接替技术,具有原位生热、高采收与绿色低碳的显著优势,但是,其地下的物理化学过程极其复杂,而相应的基础研究工作仍较... 详细信息

稠油是未来重要接替能源之一,具有黏度高、储量大、开采难度高的特点。稠油注空气开发技术是我国稠油开发的重大战略接替技术,具有原位生热、高采收与绿色低碳的显著优势,但是,其地下的物理化学过程极其复杂,而相应的基础研究工作仍较薄弱。自“十二五”以来,本课题组逐渐在“稠油中低温氧化放热特征与影响因素”“稠油高温氧化燃料(焦炭)的形成和物理化学性质”“稠油氧化的拟组分反应动力学模型”“高温氧化前缘的多物理化学场耦合机制”“井组尺度下油藏中‘热流化’的耦合和传递规律”等研究方向开展了稠油注空气开发技术的基础科学问题研究和工程应用探索。建立了测量稠油氧化放热规律、产物性质与渗流参数的实验装置和方法,构建了多尺度的稠油氧化“热流化”耦合过程的数值模拟方法,这些研究成果有效推动了我国稠油注空气开发技术在基础研究和工程应用上的进步。

关键词：稠油注空气开采中低温氧化高温氧化热流化耦合多尺度数值模拟

沥青混合料疲劳损伤中弯拉强度多尺度算法预测及衰减规律分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

沥青混合料疲劳损伤中弯拉强度多尺度算法预测及衰减规律分析

作者：吕琰长沙理工大学

学位级别：硕士

沥青混合料作为一种多相非均质的复合材料,其在外界环境和车辆荷载作用下会产生变形损伤。同时沥青混合料的内部细观结构对宏观性能有着重要的影响,然而目前对其疲劳损伤的研究大多数是通过大量室内试验来获取混合料的力学参数,忽略了... 详细信息

沥青混合料作为一种多相非均质的复合材料,其在外界环境和车辆荷载作用下会产生变形损伤。同时沥青混合料的内部细观结构对宏观性能有着重要的影响,然而目前对其疲劳损伤的研究大多数是通过大量室内试验来获取混合料的力学参数,忽略了从细观方面来探究沥青混合料的疲劳特性。因此本文通过多尺度算法与数值模拟相结合的方法来预测沥青混合料的疲劳力学参数,从细观角度来研究疲劳过程中沥青混合料的力学衰减性能。首先,确定了不同粒径沥青混合料AC-13C、AC-9.5、AC-4.75、AC-2.36、AC-1.18的配合比,接着基于半圆弯曲试验,对各试件进行强度和疲劳试验,获取了疲劳过程中不同粒径沥青混合料的力学强度参数。结果表明:沥青混合料抗裂性的强弱主要与材料中粗骨料的多少有关,且其抗弯拉强度随着疲劳损伤程度的加重而逐渐降低,在疲劳前期时沥青混合料的强度衰减规律较慢,而到疲劳后期时混合料的强度急剧衰减。其次,对沥青混合料内部的细观图像进行分析,统计了混合料内部骨料颗粒几何特征参数的分布规律,并根据集料的概率特征分布来随机生成相应的二维细观尺度模型;基于多尺度算法计算程序,选取合适的计算尺度区域,以沥青混合料AC-1.18的刚度参数为初始迭代值,由小粒径集料逐级均匀化到大粒径集料,借此来预测不同粒径沥青混合料疲劳损伤中的刚度参数。结果表明:随着计算模型数量的增加,获取的刚度参数具有良好的收敛性。然后,基于多尺度思想和室内半圆弯曲试验,利用有限元软件构建相应尺度下半圆弯曲试件的数值模型,通过多层迭代来预测下一粒径沥青混合料的弯拉强度,并分析得到在疲劳损伤过程中混合料的弯拉强度在不断降低,且随着混合料骨料粒径的增大,预测出的数值离散性越大。最后,将通过室内试验获取的沥青混合料在疲劳过程中的力学强度参数作为宏观试验验证,与利用多尺度算法数值模拟试验得到的力学强度参数进行对比分析,验证了多尺度算法数值试验模拟强度参数的有效性。

关键词：沥青混合料疲劳性能细观结构刚度参数多尺度预测多尺度数值模拟