计算机模拟在物理化学BET多分子层吸附理论教学中的应用

BET多分子层吸附理论抽象但应用广泛,BET公式的推导过程涉及较多数学知识,学生很难透彻理解BET公式的物理意义。面对比表面分析仪输出的吸附脱附等温线和比表面积,学生只能生搬硬套,难以达到预期的教学效果。本文利用计算机模拟气体分子在固体表面的吸附脱附过程,通过调整吸附脱附常数,可分别得到第I、II、III类吸附等温线;结合实时可视化使学生能直观看到气体分子在固体表面的吸附脱附动力学,从而能更好地理解BET理论。计算机模拟辅助教学还能活跃课堂气氛,实现教与学互动,激发学生的求知欲和科研兴趣,提高教学质量。

计算机模拟分子印迹技术用于环境污染物吸附的研究

计算机模拟技术为解决分子印迹材料在环境污染物吸附应用中面临的关键难题提供了理论依据和技术支撑。模拟技术可以指导材料结构设计与优化,扩大材料的适用范围,揭示材料的吸附动力学机理,并辅助材料的高效筛选。文章将综述计算机模拟在分子印迹技术中的应用,包括材料结构设计、吸附性能预测、吸附动力学模拟和材料筛选四个方面,这对扩大分子印迹技术的应用范围,发展高效、低成本的专一性吸附材料具有重要意义。研究表明,计算机模拟的全面应用可大幅提高分子印迹材料对广谱环境污染物的去除效率。未来应加强模拟模型的优化与实验结果的验证,以加速高性能分子印迹材料的开发。

基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量。同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10%左右。比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6%。【结论】在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义。

计算机模拟在中药汤剂掩味研究中的应用

目前中药汤剂掩味研究多集中于通过口尝或智能感官设备进行宏观研究,难以阐释其微观内在机制。计算机模拟(CS)可从介观或微观视角描述物质作用机制,在材料科学等领域已被广泛应用。汤剂是由多种类型的苦味或非苦味小分子组成的复杂体系,直接应用CS虽难度较大,但在当前汤剂掩味技术的基础上,仍可利用CS对掩味机制进行深入研究。该文介绍汤剂掩味概况和CS技术,借鉴CS在其他领域的应用,从苦味分子与掩味剂分子、苦味分子与苦味受体、掩味剂分子与苦味受体、苦味分子/掩味剂复合物与苦味受体等两元、三元甚至多元体系的相互作用角度入手,对CS在中药汤剂呈苦机制及掩味机制研究领域具有的优势和未来应用的方向进行探讨,可为探索中药汤剂掩味新方法提供思路,丰富中药掩味研究。

计算机模拟仿真技术在智能涂层领域的研究进展

传统的实验试做法在智能涂层的研究方面存在研究效率较低、机理解释不清晰等缺陷,为了更好地为智能涂层结构设计提供有效指导,计算机模拟仿真技术在智能涂层领域被广泛应用。介绍了智能涂层研究领域最常用的3种计算机模拟仿真技术,根据模拟尺度从小到大分别为量子化学计算、分子动力学模拟以及有限元分析,对其在智能涂层研究领域的具体应用进行了讨论。总结了3种模拟仿真技术存在的优势和适用范围,为智能防腐涂层、自愈合涂层、光热响应涂层的研究提出了建议。最后,对计算机模拟仿真技术尚存在的一些问题进行了阐述并展望了其在智能涂层领域应用的发展方向。

不同公母比例下威宁牛原位保种群体遗传漂变的计算机模拟

通过计算机模拟方法研究威宁牛原位保种群在假定实行随机留种、随机交配、世代不重叠、群体间个体无迁移、整个保种过程中基因不发生突变的情况下50个世代中不同公母比例对群体内等位基因频率和基因型频率的影响。结果表明:公母比例越大(1∶99、1∶49),由于世代间随机遗传漂变而导致的等位基因A_(1)的频率达到极大值(A_(1)=1.0000)被固定的世代就越早出现、基因型A_(1)A_(1)、A_(1)A_(2)、A_(2)A_(2)的频率达到极值(1或0)的世代数也越早,保种效果较差;公母比例越小(1∶4、1∶9、1∶19),等位基因A_(1)被固定、3种基因型频率达到极值(1或0)的风险就越低,保种效果也越好。

计算机模拟与实验:校内校外教学比较研究

在现代科学教育中,交互式计算机模拟与实操性实验是两种重要的教学方法。已有研究未能充分阐释这两种方法的优劣,也未能对二者进行充分的比较。本文将二者作为科学教育的学习工具,在不同的学习地点(研究Ⅰ:学校;研究Ⅱ:科学中心的学生实验室)的学生间,从学科知识成绩、情境兴趣发展和认知负荷方面进行了比较研究。研究结果显示,无论学习地点在哪,使用计算机模拟的学生比进行实操性实验的学生认知负荷更高,但学习成功率也要高。与计算机模拟(特别是当认知和价值相关时)相比,实操性实验更能促进情境兴趣。研究认为讲授复杂的话题运用计算机模拟可能更为适合。但其他相关研究发现表明,使用一种教学方法可以弥补另一种教学方法的缺陷。综合以上研究得出,最有效的方式是将这两种方法结合起来,这有助于在校内外学习环境中成功地进行现代科学教育。

计算机模拟研究油脂结晶网络的显微分形

以计算机编程模拟生成不同形状、尺寸、面积分数和分布模式的晶体显微图像,计算计盒维数(D_(B))、颗粒计数维数(D_(F))和分形布朗维数(D_(FBM)),并采用非参数回归分析和多重线性回归分析观察各个因素对各种分形维数的影响。结果表明:当晶体形状一定时,D_(B)随晶体尺寸和面积分数的增大而增大,且晶体的D_(B)主要由其晶体面积分数所决定;晶体的D_(FBM)主要由其尺寸所决定,晶体的面积分数对其影响较小。均匀分布条件下的D_(B)和D_(FBM)一般小于随机分布,聚集分布条件下的D_(B)和D_(FBM)一般大于随机分布。晶体的形状、尺寸、面积分数和分布模式对D_(F)均无显著影响。在油脂结晶的显微分形维数中,D_(B)可以用于表征晶体面积分数的变化,D_(FBM)可以用于表征晶体尺寸的变化。

双动全髋小头仍然可以提高稳定性吗?一项计算机模拟22mm和28mm小头双动全髋与单动全髋的对比研究

为研究双动全髋小头直径对稳定性的影响,作者建立3个髋关节臼杯模型,直径分别为48、50、52 mm,头的规格分别为28-0、3-0、36-0,内衬为聚乙烯。双动模型臼杯减小半球,小头规格为22-0、28-0。结果显示,双动全髋稳定性强于单动头全髋,跳出距离更大。然而小头规格为22-0、28-0的双动全髋活动范围和跳出距离没有差异。

基于计算机模拟应用的数学实验研究

该文聚焦基于计算机模拟应用的数学实验研究,通过深入探讨计算机模拟与数据驱动、数学模型与计算机模拟、数据同化技术以及数据生成模型的优化等关键领域,展现了计算机模拟与数学建模的相互交融。其中,数据同化技术在提高数学模型还原能力方面发挥了重要作用,通过将实测数据与模拟数据融合,优化模型参数,实现了对真实系统更精准的描述。另一方面,数据生成模型的优化则通过引入生成对抗网络等技术,提高了计算机模拟生成的合成数据的逼真度,为数学模型提供更具代表性的输入,推动了模型的性能提升。这一研究突显了计算机模拟在数学实验研究中的应用价值,为科学研究和工程应用提供了新的思路和方法。

环境保护视域下计算机模拟和控制技术处理方法对污水深度处理的有效分析

近年来我国高度重视环境保护,尤其是在污水处理方面更是取得了巨大成效。针对污水处理过程的异常问题,本文提出了基于计算机模拟和控制技术的处理方法,先总结了几种典型的异常特点,并分析了计算机模拟技术提取异常工况的几种纹理特征,之后根据该图像建立了无环拓扑结构的卷积神经网络对污水图像进行深度处理。全面提升污水处理的效果和质量。

计算机模拟放疗计划临床应用中的若干技巧

针对放疗计划计算模拟过程中出现的若干常见问题,文章依据主流计划系统的原理分析并提出了解决方法,分别列举了食道癌和带淋巴结靶区的宫颈癌实例,通过对比说明了所提方法的应用效果。

基于计算机模拟的湿冷双效回收型高效热泵烘干系统优化研究

目前,传统的开式百合烘干系统无法回收利用烘干过程中带出的大量水蒸气潜热,导致能耗巨大。为此,我们提出了一种基于热泵技术的闭式系统,用于百合烘干的集约化生产。该系统利用蒸发端冷却除湿回收回风中的潜热,从而提高烘干过程中能源的利用率。相比传统系统,闭式系统更能有效地收集和再利用百合烘干过程中散失的热能,从而降低能耗。这一技术创新有望在百合烘干领域推动能源效率的提升,为生产商带来经济效益的同时也减少对环境的不良影响。本篇论文基于计算机模拟技术进行湿冷双效回收型高效热泵烘干系统的优化研究。以百合烘干为研究对象,通过建模、仿真和参数分析的方法,探究如何提高系统的性能。湿冷双效回收型高效热泵烘干系统采用湿冷双效回收技术,结合高效热泵系统,提高烘干效率、降低能耗,并在保持烘干质量的同时提高系统的稳定性与准确性。通过计算机模拟技术应用,可以准确地模拟和预测系统在不同操作条件下的性能。经过模拟优化后,可以得出合理化的参数配置以及系统运行策略,以达到系统的高效运行与经济性能。为湿冷双效回收型高效热泵烘干系统的优化提供理论和技术支持,并为相关行业提供参考和指导。

计算机模拟技术在火灾调查中的运用探讨

由于火灾事故造成的损失及影响非常大,为了调查火灾事故的原因,防止类似火灾事故再次发生,将计算机模拟技术应用在火灾调查中,通过火灾数值模型重建的方式,实现对火灾事故的模拟,能够较为真实地重现火灾场景效果。根据火灾情况,以计算机模拟技术所获得的相关数值研究出正常的消防系统,实现对火灾的有效抑制和控制。

基于计算机模拟的建筑结构优化设计方法探索

本研究的主要研究内容为数字化建模在房屋架构优化方面的应用。建筑设计领域的优化设计备受关注,对提升建筑物的结构和工作效果有益处。建筑结构优化方法之理论支持与计算机仿真在建筑结构设计中的实际操作,在算法优化等方面展开了全方位研究,本文全面探讨了房屋结构精细化建模的多目标改进策略实践运用相关话题。针对性地对付实例观察,权衡利弊优缺点,也全面论述了一种技术,该技术借助计算机模拟来优化建筑设计,建筑设计工作得以多样化和发展,得益于参照和遵循的价值观参考。

计算机模拟及临床真实病例结合PBL教学法在全科住院医师规范化培训中的应用

目的全科住院医师规范化培训教学中,探讨计算机模拟及临床真实病例结合基于问题学习教学法的应用效果。方法2021年9月至2022年8月,随机选择我院2018—2020级80名全科住培学员作为研究对象,随机分为实验组和对照组,实验组采用计算机模拟及临床真实病例结合PBL教学法;对照组采用传统讲授结合多媒体教学法。比较两组学员理论考核成绩和教学方法满意度。结果实验组理论和技能操作考核成绩高于对照组。结论计算机模拟及临床真实病例结合PBL教学法应用于全科住院医师规范化培训,提高了学员的学习成就感,激发了学员学习主动性和积极性,增强了自信心,具有一定应用价值。

基于计算机模拟的机械零件设计与优化

随着计算机技术的不断发展,计算机模拟已经成为机械设计中必不可少的工具之一。通过对计算机模拟基本原理的分析,介绍了机械零件设计与优化的基本流程,包括建模、网格划分、边界条件设置和模拟计算等。重点讨论了常用的机械零件设计与优化方法,包括有限元分析、多目标优化、拓扑优化和形态优化等。总结了基于计算机模拟的机械零件设计与优化的优势和不足,并展望了未来的发展趋势。

基于双层辉光离子渗金属的离子轰击金属靶材的计算机模拟

轰击离子的产生、输运以及离子对靶材的溅射过程是实现双层辉光等离子渗金属的重要一环。基于辉光放电的理论以及COMSOL Multiphysics软件对典型的双层辉光等离子渗金属装置进行了建模,分析了轰击离子的能量范围,结合经典散射理论和蒙特卡罗方法,使用SRIM软件详细地模拟了Ar+对金属靶材的溅射过程。结果表明:溅射原子的位置集中在金属靶材入射位置的附近,形成环状的溅射坑。溅射原子的能量集中在20 eV内,随着入射离子能量的增加,会出现一些高能量、大角度的溅射原子。溅射产额随着靶材原子d壳层电子填满程度的增加而增大,溅射产额主要来自低能反冲原子。溅射产额越大意味着低能反冲原子越多,能量传递越分散,溅射原子能量越低。

多种折射率介质体对转光膜调控的计算机模拟

基于光学理论和蒙特卡罗算法,通过计算机仿真技术研究了多种折射率介质体对转光膜的调控,并对其机理进行了分析。结果表明:光通量与折射率呈正相关关系,掺杂Nb_(2)O_(5)介质体后,转光膜的光通量较未掺杂时提高7.8%;色温与折射率呈负相关关系,未掺杂介质体时转光膜的色温为7 207 K,掺杂SiO_(2),Al_(2)O_(3),ZrO_(2),Nb_(2)O_(5)时的色温依次为6 658,6 391,6 261,6 149 K。结合不同介质体对应色坐标点与标准白点的位置及光子空间分布,可以得到最优转光膜对应的是折射率为2.30的Nb_(2)O_(5),此时光通量为116.80 lm,色温为6 149 K,色坐标为(0.319 5,0.330 9)。

计算机模拟辅助技术在铸造工艺设计中的应用

随着智能制造理念的兴起,计算机模拟辅助技术得到广泛应用,促进传统的工业生产和铸造技术快速发展。与大规模的机械生产相比,铸造工艺不仅注重生产质量和生产效率,同时还非常重视产品的质量和精密度,因而更加需要运用计算机模拟技术加以辅助,减少和避免人工设计过程中可能存在的失误或误差。