检索结果-内蒙古大学图书馆

基于GIS的平面二维水质模型构建及其对广域平原河网水系数值模拟的适用性分析

环境科学学报 2023年第4期43卷 377-390页

作者：王潇凯马昕立武田诚沈小兵王文添寇晓梅李建华同济大学环境科学与工程学院环境科学系上海200082 中部大学建设工学系爱知县487002 苏州市吴江区水务局苏州215200 陕西省引汉济渭工程建设有限公司西安710024 中国电建西北勘测设计研究院有限公司西安710065

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水... 详细信息

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水质模型.同时,基于平面GIS地图,将吴江全域切分为2562×2487个(20 m×20 m)作为计算对象的网格来表达吴江区域范围内所有河网与湖荡的空间分布,并通过将平面二维排列数据转换为一维排列的空间网格信息来实现对水动力与水质的数值模拟.通过验证得到基于对水深及流速模拟的水位及流量值与实测值的吻合程度较高,闸泵排水对于整个区域水量的影响较大.通过分析2019年7月的模拟值与实测值之间的差异,比较不同模拟情境下的模型拟合程度,得到在闸泵调控模式未启动且不考虑生产消费项的情境下,外河水系模拟值与实测值最为接近;在闸泵启动所有内河与外河联通情境下,干流模拟情况好于支流;引入生产消费项后,整体模拟值有增大趋势,表明模拟结果对来自内河的藻类生产有实时响应,但闸泵开启调控的情境下,河网水系的水质呈现改善趋势,表明水体流动的稀释效果超过了河流水体中来自于浮游藻类内部生产的贡献.各项模拟结果均可实现GIS的可视化.基于对不同模拟值结果的统计学分析,模型的精确性与适配性得到了验证,可为今后的模型改进和应用效率提升提供数据支持.

关键词：广域水网水质模型构建生产消费项闸泵调控二维数值模拟 GIS可视化

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二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟与分析

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中国生物医学工程学报 2007年第5期26卷 730-738页

作者：赵军伟殷文义丁光宏杨新建史万超张晓龙复旦大学力学与工程科学系上海市针灸经络研究中心上海200433 北京市神经外科研究所北京100050 复旦大学附属华山医院上海200040

本研究的目的在于探讨血液动力学参数对于动脉瘤形成、生长以及破裂的影响。从医学影像学图像出发,进行二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟。将其结果与刚性动脉瘤结果在速度矢量场和切应力分布上进行对比,发现两者存在较大差异。... 详细信息

本研究的目的在于探讨血液动力学参数对于动脉瘤形成、生长以及破裂的影响。从医学影像学图像出发,进行二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟。将其结果与刚性动脉瘤结果在速度矢量场和切应力分布上进行对比,发现两者存在较大差异。主要表现在几个截面的速度分布有较大差异,其中一个出口的速度分布明显偏心,这将影响壁面的应力分布以及管壁物质交换。弹性和刚性模拟沿瘤壁的壁面切应力分布曲线走势基本相似,所不同的是两者的切应力数值特别是在瘤颈附近存在较大差异。通过分析阐明弹性壁模型更加符合临床与病理生理实际。研究结果对于分析动脉瘤形成、生长破裂以及预后有重要的临床应用价值。

关键词：动脉瘤二维数值模拟弹性壁医学影像

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永定新河二维输沙有限元数值模拟

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泥沙研究 1996年第4期 86-94页

作者：董文军天津大学

本文应用不平衡输沙原理，并采用一种集中质量矩阵的“迎风”有限元方法对二维泥沙扩散问题建立了数学模型．该模型对永定新河北塘河口作了数值模拟计算，计算的结果与实测的水位、流速、含沙量过程进行了验证，验证结果是合理的．

关键词：不平衡输沙有限元二维数值模拟含沙量泥沙扩散水位流速

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二维非恒定粘性泥石流运动堆积的数值模拟

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泥沙研究 2006年第6期31卷 60-64页

作者：胡健匡尚富徐永年中国水利水电科学研究院北京100044

以结构二相流模型为基础,建立了二维粘性泥石流运动堆积的数学模型。模型采用三角网格的有限差分方法,具有计算效率高、边界处理精度高的优点。针对粘性泥石流运动速度快、龙头部位前缘坡度陡的特性,简述了计算中的动边界处理及泥石流... 详细信息

以结构二相流模型为基础,建立了二维粘性泥石流运动堆积的数学模型。模型采用三角网格的有限差分方法,具有计算效率高、边界处理精度高的优点。针对粘性泥石流运动速度快、龙头部位前缘坡度陡的特性,简述了计算中的动边界处理及泥石流停积条件的处理方法。以云南东川蒋家沟泥石流堆积试验为例,模拟了不同来流补给量下粘性泥石流的运动堆积过程。

关键词：粘性泥石流运动堆积二维数值模拟三角网格

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青草沙水库围堤合龙施工二维潮流数值模拟

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水利水运工程学报 2010年第4期 51-57页

作者：谢军楼启为熊志强河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 中交上海航道勘察设计研究院有限公司上海200120 上海交通建设总承包有限公司上海200136

青草沙水库是目前国内最大的蓄淡避盐型河口江心水库,施工时间紧,工程量大,施工条件不佳.为了研究青草沙水库围堤工程的施工,应用二维潮流数学模型研究了水库围堤施工中的主龙口的最大流速、合龙方式与最佳时机,数值模拟结果表明,主龙... 详细信息

青草沙水库是目前国内最大的蓄淡避盐型河口江心水库,施工时间紧,工程量大,施工条件不佳.为了研究青草沙水库围堤工程的施工,应用二维潮流数学模型研究了水库围堤施工中的主龙口的最大流速、合龙方式与最佳时机,数值模拟结果表明,主龙口宽度以800 m为佳,采用平堵施工龙口内出现的最大流速较立堵方式小约30%,且施工工艺相对简单,合龙时间短,不过应先封堵副龙口.并与水槽试验结果相比较,在工程实践中得到较好验证,取得良好效果.

关键词：青草沙水库围堤施工主龙口二维数值模拟

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低温离心泵的二维流场数值模拟及分析

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低温与超导 2014年第10期42卷 18-21页

作者：董真真张晓蒙东南大学能源与环境学院南京210096

低温离心泵是使用于低温工况下的离心泵,它具有尺寸小、转速高、升压高等特点。文中使用fluent软件,对自主设计的低温泵内流体的流动情况进行了数值模拟。通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的... 详细信息

低温离心泵是使用于低温工况下的离心泵,它具有尺寸小、转速高、升压高等特点。文中使用fluent软件,对自主设计的低温泵内流体的流动情况进行了数值模拟。通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的处理,得到了一种模拟值与设计值比较吻合的数值模拟方法。利用数值模拟方法真实反映了低温泵内部的复杂流动,验证了泵的传统理论设计方法对于低温工况的适用性,并为低温泵内流道的设计、改进提供了理论依据。

关键词：低温泵二维数值模拟适用性流场分析

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博多湾二维水动力及污染物扩散输移数值模拟

博多湾二维水动力及污染物扩散输移数值模拟

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作者：刘晓海大连理工大学

学位级别：硕士

随着沿海地区快速的工业化、城市化及经济的迅猛发展，使得大量的生活污水和工业废水排入近岸海域，近海海域遭到越来越严重的污染，海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，这已成为当今严重的全球性环境问题之一，得到了世界各国的... 详细信息

随着沿海地区快速的工业化、城市化及经济的迅猛发展，使得大量的生活污水和工业废水排入近岸海域，近海海域遭到越来越严重的污染，海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，这已成为当今严重的全球性环境问题之一，得到了世界各国的共同关注。在这些区域，潮流是主要水动力条件之一，是这些区域最基本的物质运动，其他物质诸如泥沙、盐分、各种污染物质及热量的输运过程均伴随着潮流而运动。所以在近海工程及环境问题的研究中，必须首先要对潮流场有一个详细的了解。而数值模拟为了解潮流场提供了一种有效的手段。本文的主要工作是建立一个深度平均的二维水动力及污染物扩散输移的数值模型，并对一实际海湾的潮流场及浓度场进行数值模拟：（1）用深度平均浅水波动方程为控制方程，采用迎风ADI有限差分方法（交替方向隐式法）在矩形交错网格上离散潮波方程，建立了一个二维潮流数值模型。用该模型对四个主要分潮（M2、S2、O1、K1）联合作用下日本博多湾的潮波运动进行了数值模拟。（2）潮汐环流虽然较弱，但对于污染物的扩散输移和长期稳定分布起到重要作用。本文计算了只考虑M2分潮作用下的欧拉余流，同时通过与实测结果的比较，来检验潮流模型的合理性。（3）在水动力模型的基础上，建立了污染物扩散输移的数学模型，并将该模型应用于博多湾COD扩散输移过程的数值模拟。（4）利用FORTRAN POWERSTATION中的QuickWin库及绘图功能实现了潮流场及浓度场在计算过程中的简单可视化。（5）针对水域中污染物输移问题的数学模型，通过积分变换法，得到了简化模型在理想化条件下的近似精确解，同时给出数值算例，并且对非理想化条件下模型的特征差分方法进行了讨论。

关键词：潮流水动力模型对流扩散模型二维数值模拟可视化积分变换法

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地温场二维有限元数值模拟

地温场二维有限元数值模拟

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作者：龚露中南大学

学位级别：硕士

地球内部蕴含着巨大的热能,热能的传导与对流,导致地球内部地质构造的形成和演化。了解和掌握地球内部温度场的分布,对地热理论研究具有重要意义,且对地热能的开发利用及油气勘探等具有重要的指导价值。因此,对地温场进行数值模拟,研究... 详细信息

地球内部蕴含着巨大的热能,热能的传导与对流,导致地球内部地质构造的形成和演化。了解和掌握地球内部温度场的分布,对地热理论研究具有重要意义,且对地热能的开发利用及油气勘探等具有重要的指导价值。因此,对地温场进行数值模拟,研究地温场及其分布规律具有重要意义。本文采用有限单元法对地温场的热传递方程进行求解,用Fortran语言编写了相应的二维地温场数值模拟程序。地温场数值模拟分为区域自动网格划分、介质异常区及对流区的圈定、边界条件的确定、温度场的计算和绘图这几个步骤。由于地壳中各种岩石的热物理参数的差异,浅部地下水等地热流体的运动,高温岩浆体的侵入作用,地形的起伏等,地温场的分布会受到不同程度的影响。因此,参照相关的文献资料,本文设计了五个地热模型,对建立的地热模型进行有限元模拟计算,绘制出相应的温度场等值线图。通过对模拟结果的对比分析,总结出计算区域内异常体、异常区对地热温度场的影响规律。高温岩浆体在侵入作用的早期对周围的温度场影响较大,而随着时间的推移,高温体的影响逐渐减小,最后与周围的温度场达到平衡。在这过程中,围岩温度的变化速率与它们距离岩浆体的远近有关,离得越近,围岩温度上升或者下降的速率越快,反正则越慢。不同岩石介质的热物理参数不同,温度场的分布情况也不相同。岩石热导率越大的岩层中,温度等值线越稀疏,热导率越小的岩层,其温度等值线则越密集。流体对其周围的温度场的影响较大,离对流区越近的区域,受到的影响越明显,离对流区越远的区域受到的影响则越小。沿着流体的流动方向,温度曲线形成一定的凸起,随着时间的变化,温度场受到影响的范围逐渐增大。

关键词：地温场地热场有限单元法二维数值模拟热导率

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起伏地形大地电磁二维有限元数值模拟

起伏地形大地电磁二维有限元数值模拟

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作者：陈睿成都理工大学

学位级别：硕士

大地电磁测深法(MT)属于电磁法勘探中的频率域方法,利用天然交变场源对地球深部岩石的电性参数进行研究。大地电磁法已广泛应用于油气勘探、海洋及地球深部等探测,现已成为深部地球物理探测的一种重要方法和必不可少的手段。开展大地电... 详细信息

大地电磁测深法(MT)属于电磁法勘探中的频率域方法,利用天然交变场源对地球深部岩石的电性参数进行研究。大地电磁法已广泛应用于油气勘探、海洋及地球深部等探测,现已成为深部地球物理探测的一种重要方法和必不可少的手段。开展大地电磁测深工作时,往往并不是在平坦的地表处,而是在山区复杂地形条件下进行。复杂地形条件对野外实测数据影响非常大,给资料的处理和解释带来了很大困难。因此,对带地形的大地电磁数据进行数值模拟是非常必要的。在复杂的地形条件下提高资料处理精度和解释准确性仍是当今的难点问题之一,实现带地形的二维大地电磁正演是提高资料处理解释水平的重要途径,受到工作者们和研究者们的重视。因此,研究在起伏地形条件下的大地电磁数值模拟是一个很有意义的课题。目前,大地电磁法的二维正演问题已基本解决,在使用有限单元法,有限差分法和积分方程法等数值模拟方法解决二维大地电磁正演问题方面有广泛的研究结果;但在网格剖分方式、电性参数设定、辅助场定义和起伏地形模拟等方面,仍有改进之处。本文研究的就是起伏地形条件下大地电磁的数值模拟方法,并将有限单元法用于起伏地形条件下二维大地电磁场的正演计算。首先,由麦克斯韦方程组(Maxwell Equations)得出大地电磁场的基本方程亥姆霍兹方程(Helmholtz Equation)的有限元格式和大地电磁场所应该满足的边界条件。然后,以电磁场所满足的微分方程、边界条件和变分问题为出发点,推导出起伏地形下二维MT正演的有限元算法。在有限单元法网格剖分方式上,采用矩形网格内剖分三角形网格的方案,这种剖分方式便于对起伏地形的模拟,以适应各种水平或起伏地形情况。考虑到实际地层中的岩石,矿物体等在水平方向和垂直方向上电性参数是连续变化的,而在一些反演方法中,反演结果的电性参数也是连续变化,故将网格单元内的电性参数设定为线性变化。根据单元节点主场值和线性插值形函数间的关系,计算出单元节点辅助场值。在方程组的求解方面,采用变带宽存储解决含有大量零元素的大型稀疏矩阵的存储和方程组的求解问题,以节约内存使用量和提高计算速度。根据起伏地形情况下实测电磁场分量的特征,定义TE和TM两种模式下的视电阻率和阻抗相位计算公式。根据以上原理和结论编制一套实用的大地电磁正演程序,并设计了均匀层状模型、均匀半空间中含有电性异常体模型、有地表起伏的均匀半空间模型,以此验证程序的正确性。利用一维正演程序对当下比较热点的“低阻薄层效应”进行了简单的分析,正演结果基本正确,总结出的规律与前人吻合;对于二维正演,通过对多种模型的验证,得出不同地电断面的水平地形和起伏地形的正演模拟结果与前人模拟结果一致,模型参数基本吻合。结合两种极化模式的视电阻率和相位信息的横向和纵向分辨率特点,对地下异常体的深度定位、规模大小和方位判定表现出良好的效果。非水平地形情况下的正演响应结果也与正演模型基本符合,验证了本文方法的正确性和有效性。

关键词：大地电磁二维数值模拟起伏地形三角形网格有限单元法

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强流脉冲离子束烧蚀等离子体向背景气体中喷发的数值研究

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物理学报 2007年第1期56卷 333-337页

作者：吴迪宫野刘金远王晓钢刘悦马腾才大连理工大学三束材料改性国家重点实验室

强流脉冲离子束辐照靶材产生烧蚀等离子体向背景气体中传播与向真空中传播不同,包括喷发等离子体与背景气体的相互作用.本文建立了该过程的二维气体动力学模型,计算了等离子体向压强范围从10-6大气压到大气压背景气体中传播时的情况.结... 详细信息

强流脉冲离子束辐照靶材产生烧蚀等离子体向背景气体中传播与向真空中传播不同,包括喷发等离子体与背景气体的相互作用.本文建立了该过程的二维气体动力学模型,计算了等离子体向压强范围从10-6大气压到大气压背景气体中传播时的情况.结果表明,背景气体压强不同时,等离子体传播的现象也不相同.向真空中可以自由膨胀,向大气压中膨胀受限;当背景气压在千分之一大气压左右时,等离子体在背景气体中形成“雪犁”状,羽状等离子体出现快速和慢速传播分离现象.

关键词：强流脉冲离子束等离子体喷发过程二维数值模拟

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