检索结果-内蒙古大学图书馆

基于多场耦合数值模型的含水合物多孔介质声学特性:骨架颗粒排列和形状的影响

新能源进展 2025年第1期13卷 7-16页

作者：王云龙邢兰昌魏伟韩维峰朱作飞苏丕波中国石油大学(华东)控制科学与工程学院山东青岛266580 智能感知与测控技术山东省工程研究中心山东青岛266580 中国石油勘探开发研究院新能源研究所河北廊坊065007 广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所海南三亚572025

含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响,目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电-力-声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不... 详细信息

含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响,目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电-力-声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不同颗粒形状条件下的含水合物沉积物有限元数值模型,探讨了不同水合物分布模式和饱和度条件下骨架颗粒排列方式和形状对沉积物声速和声衰减特性的影响规律和机理。研究结果表明:(1)水合物饱和度较低时,骨架颗粒菱形排列模型中石英砂颗粒体积占比高于立方排列模型,菱形排列模型的声速相对较高;随着水合物饱和度的升高,两类模型中水合物体积占比差异随之增大,水合物在立方排列模型中的体积占比相对较高,菱形排列模型的声速增长速率较低;(2)菱形排列模型的孔隙度小于立方排列模型,声波传播过程中能量衰减较低;(3)与圆球颗粒模型相比,椭球颗粒模型包含纵横比小且数量多的孔隙,导致椭球颗粒模型体积模量较小、声速较低;(4)椭球颗粒模型中孔隙的数量较多且尺寸较小,导致椭球颗粒模型中的波能损耗低于圆球颗粒模型。研究结果可为天然气水合物储层地震勘探和声波测井数据的解释提供理论支撑。

关键词：天然气水合物多孔介质数值模型颗粒排列颗粒形状声学特性

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卧式液氦储罐流体晃动动态响应特性数值模型

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油气与新能源 2025年第1期37卷 62-76页

作者：张财功张文艳钟雪李长俊刘良果彭晔庞钰周艾妍中国石油西南油气田分公司集输工程技术研究所成都610000 西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

液氦储罐运行过程中,外界晃动激励引起气液界面形态及气液相间传热传质特性的改变,导致储罐内流体热力学特性的动态响应。针对液氦储罐晃动动态响应特性不明的问题,利用现有研究广泛采用的正弦晃动激励,基于Volume of Fluid(VOF)模型与... 详细信息

液氦储罐运行过程中,外界晃动激励引起气液界面形态及气液相间传热传质特性的改变,导致储罐内流体热力学特性的动态响应。针对液氦储罐晃动动态响应特性不明的问题,利用现有研究广泛采用的正弦晃动激励,基于Volume of Fluid(VOF)模型与用户自定义函数(UDF)建立了液氦储罐晃动动态响应数值模型。考虑储罐在初始运行30 s内加载晃动激励的初始晃动工况与储罐静置3 h后加载30 s晃动激励的偶然晃动工况,分析了储罐在初始晃动与偶然晃动工况下气液界面形态与压力响应特性的时空演化规律,讨论了两种晃动工况对升温及自增压特性的影响机制。研究表明,正弦晃动引起气液界面往复波动,界面上出现随时间增厚的混合层。偶然晃动时的相界面较初始晃动工况不规则,波动幅度更大。偶然晃动时,气液界面附近出现了较初始晃动更显著的混合层,30 s时混合层的厚度发展到约0.43 m。初始晃动导致液氦储罐蒸发强化现象,储罐自增压速率较静置工况更高。偶然晃动导致冷凝强化现象,即气相区温度、压力随时间下降,100 s时偶然晃动工况下的气相压力较静态工况低58.82 Pa,这是因为界面处的气相发生冷凝。

关键词：液氦储罐晃动动态响应气液界面形态压力演化数值模型

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基于COMSOL的纳米傅里叶红外光谱系统数值模型

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光谱学与光谱分析 2021年第4期41卷 1125-1130页

作者：陈楠王玥王博雨夏洋刘涛中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 北京交通大学理学院北京100044 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心北京100029

傅里叶红外光谱(FTIR)是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱(Nano-FTIR)是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级... 详细信息

傅里叶红外光谱(FTIR)是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱(Nano-FTIR)是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级空间分辨率、宽光谱范围和高化学灵敏性的特点在纳米材料表征研究中展现了巨大的潜力。定性及定量的研究Nano-FTIR信号高空间分辨的来源和系统中光谱信号的提取过程,可以为Nano-FTIR仪器的设计研发和样品光谱表征结果的解释提供重要依据。该研究从典型的仪器结构和基本的工作原理出发,在多物理场有限元分析软件COMSOL中建立了等效研究模型,并对模型的重要细节和数值计算过程分别进行了说明。在仿真研究中,首先基于麦克斯韦电磁波理论计算了模型空间的电磁场增强情况,再模拟了探针在介电常数差异巨大的两种材料交界处的“线扫”过程,探讨了针尖近场增强信号的空间分辨率。随后,以探针与样品的散射功率为数值模型的研究对象,仿真了探针“轻拍”对信号的调制和解调提取的过程,并讨论了不同入射倾角和解调频率对光谱信号提取的影响。最后,为了验证模型的合理性,仿真了20,100和300 nm三种厚度SiO 2薄膜样品在900~1250 cm^(-1)波数范围的光谱响应,并将仿真得到的光谱与实测结果进行了对比。结果表明随着样品厚度的增厚,光谱信号得到相应的增强,模型预测的谱图与实测谱图波形与波峰位置较为一致,且与以往一些文献中采用针尖-样品间电场强度表示针尖处散射信号强弱的方法相比,获得的谱图在峰形上更为接近。提出的数值模型可用于Nano-FTIR光谱的预测,此外,模型也具有一定的通用性,可以为其他基于散射型近场光学显微(s-SNOM)技术的太赫兹光谱技术和针尖增强拉曼光谱研究提供一定的借鉴。

关键词：纳米傅里叶红外光谱散射式扫描探针显微镜 COMSOL 有限元仿真数值模型

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一种面向控制的振荡水柱波能装置等效数值模型

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中国电机工程学报 2023年第12期43卷 4648-4656页

作者：陈政荣振威俞浩司玉林钱鹏张大海浙江大学海洋学院浙江省舟山市316021

波浪能是海洋可再生能源中储量最为丰富的一种,而振荡水柱式(oscillating water column,OWC)波浪能发电装置是目前技术成熟度最高的波浪能装置类型之一。OWC数值模拟大部分基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,主... 详细信息

波浪能是海洋可再生能源中储量最为丰富的一种,而振荡水柱式(oscillating water column,OWC)波浪能发电装置是目前技术成熟度最高的波浪能装置类型之一。OWC数值模拟大部分基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,主要用于装置的结构参数优化设计及动力学响应分析。为提高OWC的数值计算效率,便于开展发电装置的控制设计与优化,提出一种面向控制的OWC波浪能装置等效数值模型,并完成不同工况下的水池试验验证。该数值模型基于线性势流理论和Cummins方法,将振荡水柱等效为和水同密度刚体,并将动力输出装置(power take-off,PTO)和黏性效应等效为线性阻尼系数。通过对比数值模拟和水池试验结果,可以发现该模型能较好地预测规则波、不规则波与不同PTO下的OWC自由液面及功率输出等动态特性。在此基础上,完成OWC装置闭锁控制设计,并对比分析OWC的俘能效率。研究发现,该等效数值模型可有效提高计算效率,能较准确地预测OWC自由液面动态过程及功率输出。

关键词：振荡水柱数值模型线性势流理论黏性效应波能俘能效率控制策略

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基于数值模型的金属橡胶刚度特性细观机理研究

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稀有金属材料与工程 2018年第10期47卷 3021-3029页

作者：黄凯白鸿柏路纯红曹凤利高洪飞陆军工程大学河北石家庄050003 白城兵器试验中心吉林白城137000

以基于实际材料、工艺参数建立的金属橡胶数值模型为基础,对材料非线性刚度特性的细观机理进行了研究。从成形压力曲线、组织形态、尺寸、准静态加载曲线4个方面对数值模型进行了验证。对金属橡胶组织结构进行分解,建立了弹性微元细观模... 详细信息

以基于实际材料、工艺参数建立的金属橡胶数值模型为基础,对材料非线性刚度特性的细观机理进行了研究。从成形压力曲线、组织形态、尺寸、准静态加载曲线4个方面对数值模型进行了验证。对金属橡胶组织结构进行分解,建立了弹性微元细观模型,对弹性微元的空间运动模式和弹性变形模式进行了分析,建立了金属橡胶非线性刚度特性的数学模型。在准静态加载过程中,弹性微元的空间运动以平移为主,空间转动很小;z向弹性变形可以等效为若干曲梁的并联;xoy平面内的弹性变形是一种使弹性微元两端点间距离变小的弯曲变形。数学模型与实验结果吻合良好,包含了材料的基本结构参数、细观特征参数以及非线性刚度机理参数,各参数物理意义明确,对材料的设计具备一定的指导意义。

关键词：金属橡胶非线性刚度细观机理数值模型

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宽谱染料激光器的数值模型及实验验证

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物理学报 2008年第3期57卷 1857-1861页

作者：王墨戈陆启生许晓军郭少锋国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

应用染料激光器半经典理论,数值模拟了脉冲染料激光器双频及宽谱共增益区的谱线竞争效应,与实验结果符合较好.在双频相关调谐工作条件下,调谐范围增大近25%.在宽谱工作条件下,随着输出耦合损耗增大,谱线宽度逐渐减小.

关键词：染料激光器半经典理论谱线竞争数值模型

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数值切割单元法在河流数值模型中的应用前景展望

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水利学报 2013年第2期44卷 173-182,190页

作者：黑鹏飞方红卫陈稚聪夏建新中央民族大学生命与环境科学学院北京100081 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

天然地表水边界复杂,且处于不断的冲淤变化中。数值切割单元法可任意追踪拟合复杂动边界,且网格生成简单,在计算流体中具有重要的研究和应用价值。本文对数值切割单元法常用的直接插值法、虚源反射法和直接源项法的基本原理、适用条件... 详细信息

天然地表水边界复杂,且处于不断的冲淤变化中。数值切割单元法可任意追踪拟合复杂动边界,且网格生成简单,在计算流体中具有重要的研究和应用价值。本文对数值切割单元法常用的直接插值法、虚源反射法和直接源项法的基本原理、适用条件及关键难点解决方面等进行了系统总结。结合地表水流的动力特性,给出数值切割法在复杂边界地表水模拟中的具体应用方法,提出在二维模拟中,可直接采用基于有限体积法的直接插值法进行数值切割,而在三维模拟中,联合采用sigma-网格及直接源项法可同时实现模型的准确性及高效性。最后,通过对比目前数值切割法在其它领域典型算例,提出数值切割单元法在崩岸、河工建筑和植物绕流模拟、高精度紊流模拟等地表水模型难题方面的应用前景。

关键词：数值切割单元法淹没边界法河流动力数值模型复杂边界

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阻塞效应显著的限制水域船舶水压场数值模型构建与应用

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兵工学报 2022年第3期43卷 605-616页

作者：邓辉王尔力易文彬王克彬张志宏海军工程大学基础部湖北武汉430033 长江设计公司移民院湖北武汉430010

水压水雷依靠船体航行引起的水压场信号而工作,其在浅水、近海等限制水域布防威胁更大。为准确预报限制水域船舶水压场特性,基于黏流理论构建船舶水压场计算流体动力学数值模型,对船舶航行于极窄矩形、阶梯航道等限制水域产生的升沉纵... 详细信息

水压水雷依靠船体航行引起的水压场信号而工作,其在浅水、近海等限制水域布防威胁更大。为准确预报限制水域船舶水压场特性,基于黏流理论构建船舶水压场计算流体动力学数值模型,对船舶航行于极窄矩形、阶梯航道等限制水域产生的升沉纵倾、兴波、阻力及水压场等进行计算,并与文献[9]对比分析;基于势流理论构建船舶水压场有限差分数值模型,对比分析两种数值模型的船舶水压纵向曲线,两种数值模型的理论方法虽不同,但结果较为吻合,均可适用于阻塞效应显著或存在混合流动的限制水域,可为更多限制水域船舶水压场特性预报提供技术支撑。研究结果表明:阻塞效应越显著,对计算域网格划分质量要求越高,越需要对水底、岸壁等边界进行均匀加密过渡处理,并设置小时间步长;阻塞效应越显著的限制水域对船体航行姿态影响越大,从而影响船舶水压场特性,使得负压峰值等改变较大,若不能准确预报,则可能导致水雷引信参数设计不合理,战机延误。

关键词：船舶水压场阻塞效应限制水域数值模型混合流动

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海洋沉积物碳循环过程数值模型的研究进展

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地球科学 2024年第4期49卷 1431-1447页

作者：徐思南吴自军张喜林孙伟香耿威曹红翟滨孙治雷中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237 青岛市城市排水监测站山东青岛266002

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳... 详细信息

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳循环过程的反应速率及其通量,因此日益受到学界的重视.海洋沉积物有机质降解是驱动碳循环最为关键的生物地球化学过程,其释放进入周围孔隙水的溶解无机碳一部分可扩散至沉积物上覆水体,另一部分可与钙、镁等离子沉淀形成自生碳酸盐矿物.首先综述目前主要的3类沉积物有机质降解模型(离散性有机质降解模型、连续性有机质降解模型和Power模型)的建模过程及其在全球海洋沉积物有机质降解过程中的应用;接着从有机质降解相关的初级与次级反应出发,介绍沉积物中与有机质降解相关的地球化学过程反应速率模型的刻画方法,并从碳酸盐平衡体系和同位素质量平衡模式角度,探讨了沉积物有机质降解过程对自生碳酸盐形成及其碳同位素的影响;最后分析了当前阶段数学模型在描述有机质降解过程和自生碳酸盐形成中存在的问题和不足,并在此基础上展望未来亟需加强的研究要点,希企为深入理解海洋碳循环与全球气候变化相互反馈,建立可靠的海洋碳循环和生物地球化学预测系统提供有益的科学支撑.

关键词：海洋沉积物碳循环有机质降解自生碳酸盐形成数值模型海洋地质学

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裂隙岩体渗流模拟的三维离散裂隙网络数值模型(Ⅰ):裂隙网络的随机生成

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岩石力学与工程学报 2004年第12期23卷 2015-2020页

作者：宋晓晨徐卫亚河海大学岩土工程研究所南京210098

对于裂隙岩体中的渗流来说,离散裂隙网络模型比等效连续体模型更能刻画其基本规律。发展了用于模拟裂隙岩体渗流的三维离散裂隙网络数值模型,并编制了裂隙岩体渗流模拟程序FracFlow。该模型可以利用野外露头上采集到的裂隙的观测数据,... 详细信息

对于裂隙岩体中的渗流来说,离散裂隙网络模型比等效连续体模型更能刻画其基本规律。发展了用于模拟裂隙岩体渗流的三维离散裂隙网络数值模型,并编制了裂隙岩体渗流模拟程序FracFlow。该模型可以利用野外露头上采集到的裂隙的观测数据,通过计算机处理最终形成三维裂隙网络的人工几何模型,然后用边界元法求解所生成的裂隙网络中的渗流问题。在此第一部分中,介绍了利用计算机随机生成三维裂隙网络的详细过程,然后利用算例校核了程序的正确性。

关键词：岩石力学岩体渗流离散裂隙网络数值模型随机生成

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