基于雨洪过程模拟与海绵体建设适宜性评价的城市适应性规划方法——以长汀县汀江上游流域为例

统筹考虑流域海绵体的空间布局及其与雨洪过程的功能耦合关系是解决城市雨洪灾害问题的重要途径。以长汀县汀江上游流域为例,分别使用SWAT和SCS模型模拟雨洪径流和淹没过程,利用InVSET模型评价海绵体建设适宜性,进而对二者的相互关系进行深入研究,提出基于雨洪过程模拟和海绵体建设适宜性评价的城市适应性规划方法。结果表明:(1)构建的汀江上游流域SWAT和SCS模型可以准确识别出研究区的雨洪产流区、汇流廊道、汇流节点和淹没区域,并反映其空间分布特征;基于InVEST模型结合雨洪调蓄、水源涵养、土壤保持和水质净化等指标实现了定量刻画海绵体建设适宜性的目标,集成雨洪过程模拟与海绵体建设适宜性评价为重构流域海绵系统空间格局提供了一种新的方法。(2)长汀县中心城区低雨洪安全格局面积占其安全格局总面积的37.51%,呈现出沿河道集中分布的特点,使中心城区面临较大的雨洪风险;海绵体建设适宜区域呈现出不均匀分布的特征,高适宜区域占流域总面积的7.91%,集中分布在中心城区北面的大片农田中。通过优化研究区海绵空间格局,并依据地块使用性质设定差异化的管控目标,实现减缓研究区雨洪风险的目标,为海绵城市规划实践提供参考依据。

基于过程模拟的加氢裂化吸收稳定系统定量风险分析

加氢裂化装置属于甲类火灾危险装置,极易因设备故障引起严重的火灾、爆炸事故,因此应对其进行准确的风险因素辨识和量化分析。将传统的HAZOP(危险与可操作性分析)定性风险分析方法、稳态模拟、动态模拟和故障树(FTA)相结合,以某炼化企业实际加氢裂化装置吸收稳定系统为例,针对该系统内吸收脱吸塔“塔压高”和石脑油稳定塔“塔温高”这两个偏差进行了量化风险分析;借助Aspen Plus过程模拟软件,在危险工况下对其进行稳态和动态仿真模拟,采用FTA方法计算了该危险事故后果的发生概率。结果表明,此方法可以帮助专家了解事故的传播过程,掌握人员安全响应时间,有利于事故的预防和及时处理,有效提高加氢裂化装置的本质安全水平。

产流模式空间分布对城市雨洪过程模拟的影响

通过耦合网格产流计算模型(GRGM)和暴雨洪水管理模型(SWMM)汇流计算模块构建了GRGM-SWMM模型。以贾鲁河中牟水文站控制流域(包括郑州市中心城区)为研究区,基于18场实测暴雨洪水资料探究了产流模式空间分布对洪水过程模拟精度的影响。结果表明:研究区超渗产流模式空间分布面积占比高达72%,城市下垫面仍以超渗产流模式为主;相较于仅考虑超渗产流计算的SWMM,考虑超渗、蓄满和混合等不同产流模式空间分布的GRGM-SWMM模型场次洪水产流量、流量过程模拟精度明显提高,产流量模拟相对误差平均降低33.26%、决定系数平均提高0.089,流量过程模拟均方根误差平均降低5.13 m^(3)/s、纳什效率系数和决定系数分别平均提高0.227、0.207。

热液体系溶解度实验和热力学计算方法在成矿过程模拟中的应用

热液流体对金属元素的迁移、富集及沉淀成矿起着关键作用,定量刻画金属元素在热液成矿过程中的运移是矿床学研究的重点和难点。以热力学理论为基础,通过开展溶解度实验,揭示金属元素在热液流体中的地球化学行为,是研究金属元素迁移、富集沉淀机制行之有效的重要手段。其中,基于钛合金反应釜开展不同物理化学条件下金属元素在热液流体中的溶解度实验,结合相关的热力学模拟,能够精确测定金属元素在热液流体中的溶解度、络合物配位数、气液两相中的分配系数及相关热力学参数,为定量模拟热液成矿过程提供重要的实验依据。文章归纳了近年来针对热液体系的实验矿床学方法,分析了各类实验方法与分析手段的优点与不足。重点介绍钛合金反应釜溶解度实验和热力学模拟计算方法,并结合该方法模拟钪矿床成矿的水岩反应过程,说明该方法在成矿过程模拟中的应用,最后阐述了其存在的问题,并对该领域未来的研究趋势提出了展望,以期推动该方法在战略性关键金属超常富集机制研究中的应用。

基于产教深度融合的化工过程模拟教学模式

以化工过程模拟课程教学案例改革为例,通过案例教学法、团结互助法、课堂延伸法、实训仿真法,推行“产学合作协同育人”机制。教师与企业工程师共同调整和完善专业培养目标,培养研究生实践能力及创新能力。通过“校企合作,深度优化”、“虚实结合,共建共享”、“双线混融,知行合一”的方式构建“学创一体”的化工过程模拟教学模式,形成独具特色的一体化、多层次、模块化、重开放的虚拟仿真实验教学新模式,基于实际案例分析将化工过程模拟课程建设成精品资源共享课和精品视频公开课。

过程模拟研究进展

随着计算机技术的不断发展,过程模拟在各行各业中的应用越来越广泛.过程模拟使用模拟模型来模仿业务流程行为,它可以用于预测和优化系统的性能,评估决策的影响并向管理者提供决策依据,也可以用于减少实验成本和时间.目前,如何高效地去构建一个可以信任的仿真模型得到了广泛关注.本文通过追踪、归纳和分析关于构建业务过程模拟模型方法的相关研究文献,对基于过程模型、系统动力学和深度学习的3种仿真建模方法的流程、优缺点和研究进展进行了阐述,并探讨了过程模拟面临的挑战和未来的发展方向,以期为业务过程模拟未来的研究方向提供参考.

菱镁矿输送床轻烧过程模拟与分析

利用Aspen Plus对菱镁矿输送床轻烧过程进行系统模拟.通过外接菱镁矿分解动力学方程Fortran子程序建立第一级旋风预热器内同时进行气固换热(煅烧炉出口的高温烟气与预热菱镁矿原料)与菱镁矿预分解反应模型(简称气固换热预分解模型),并与先进行气固换热、后发生固体绝热预分解反应的模型(简称固体绝热预分解模型)进行对比.结果表明气固换热预分解模型计算得到的预分解率更大、系统的能量效率更高、能耗更低.基于此模型,进一步研究轻烧温度、菱镁矿含水量对轻烧过程的影响,结果表明:随着轻烧温度和菱镁矿含水量的增加,系统能量效率逐渐降低、能耗逐渐增加,特别是菱镁矿含水量对整个轻烧系统的可操作性影响显著.

基于全过程模拟的Ⅲ级围岩隧道爆破优化研究

在实际隧道开挖工程中,由于地质条件复杂、爆破参数不合理等因素,使得隧道光面爆破效果较差,超欠挖现象较为严重,轮廓平整度较差。以某花岗岩隧道Ⅲ级围岩段为工程依托,采用四因素四水平正交试验制定了隧道Ⅲ级围岩段爆破方案,并基于全过程模拟的方法对该隧道进行了爆破优化数值模拟,得到了适用于现场的优化方案,将原爆破方案与优化方案与现场测试结果进行了对比,结果表明模拟结果与现场测试结果基本一致,验证了优化方案的可靠性。

过程模拟优化在化工工艺设计中的应用探析

伴随着我国工业化体系的愈发完善,我国化工生产事业发展速度不断加快,发展规模也在持续壮大,对于化工生产工艺设计也提出了更高的标准和要求。实际生产过程期间,要着重关注生产效率、降本增效、优化产品品质等方面的关键课题。为此,相关技术人员要恰当合理的应用过程模拟优化技术,对化工生产工艺方法进行仿真和优化,进一步提高化工生产各类设备的综合性能,简化工艺流程,提高生产工作的综合效率,全面发挥出过程模拟技术在化工系统动态化模拟当中的强大功能,进而对不同操作条件下化工工艺的性能和反应做出预测,为工程师提供详细的参数信息以及操作要点支持,为我国化工生产综合水平的不断提高带来支持和帮助。

基于Aspen软件的固体氧化物电池系统过程模拟研究综述

总结通过Aspen软件中已有模块与功能对固体氧化物电池进行过程模拟的方法,介绍后续固体氧化物电池模拟的优化、从稳态模型到动态模型的改进和电池模型在多种场合中的应用,模拟将固体氧化物电池模型与燃气轮机、等离子体气化、冷热电三联供系统与热电联供系统的结合过程,并对未来基于Aspen软件的固体氧化物电池过程模拟的研究进行了展望。

化学工程中的过程模拟与优化方法

化学工程是将化学原理和工程技术相结合,以设计、优化和运营化工生产过程的学科。在化学工程中,过程模拟与优化方法起着至关重要的作用。通过对工艺流程进行模拟,可以预测和评估不同操作条件下的产品性能和工艺参数,并为实际生产提供指导。而优化方法则能帮助寻找最佳操作策略、最大生产效率以及资源利用效率。

天津大学环境科学与工程学院流域环境过程模拟与水生态效应团队

团队负责人童银栋,博士,天津大学环境科学与工程学院教授。2014年从北京大学博士毕业后进入天津大学工作,经历讲师(2014-7至2017-6)、副教授(2017-7至2021-6),于2021年破格晋升为教授、英才教授;于2022年8月参加中组部第十批援藏干部计划。

异形二醋酯纤维干法纺丝成形过程模拟及其截面分析

为研究异形二醋酯纤维的干法纺丝成形过程,基于三角形喷丝孔推导了用于描述截面异形度变化的计算方程,并耦合到典型一维干法纺丝模型中,构建出可高效计算的混合动力学模型,模拟计算了异形二醋酯纤维的干法纺丝成形过程。采用工业化纺丝实验装置制备纤维样品,分析了截面形态数据并与模拟计算结果进行对比。结果表明:二醋酯纤维的纺丝过程中溶剂蒸发和温度变化剧烈,恒温蒸发区不明显,在纺程1 cm左右达到卷绕速度,并在喷丝口下方短距离内迅速完成固化,截面积基本恒定;二醋酯纤维异形度受溶剂蒸发和表面张力2个因素共同控制,其中溶剂蒸发是主要控制因素;纤维异形度的实验值为74.4%,模拟计算值为72.8%,二者基本相近,同时纤维截面积实验值为642.0μm^(2),模拟计算值为614.8μm^(2),差异率为4.2%,模型对纤维截面变化趋势有较好的预测性;纤维样品截面呈规则的“Y”形,异形度具有较高的一致性,变异系数为1.12%;纤维样品的截面积变异系数为4.17%,单丝间的截面积差异相对较为明显。

基于过程模拟与优化的化工工艺改进方法研究

研究了基于过程模拟与优化的化工工艺改进方法。首先,对化工工艺过程进行模拟,包括物料衡算、能量衡算和设备设计等方面,以获得准确的工艺流程模型。然后,利用优化方法对模型进行改进,包括参数优化、流程再造和操作优化等策略,以达到提高产品质量、降低成本、减少环境污染等目标。最后,通过实验验证了改进方法的可行性和有效性,并给出了具体案例。

过程模拟优化在化工工艺设计中的应用探析

对于过程模拟优化技术在化工工艺设计中的应用与作用,本文展开了深入探索。这个领域的效率和效益因此有所提升。文章详细讨论了该技术在乙烯裂解炉、精馏塔、化工厂能量系统集成以及乙醇连续发酵等典型场景下的运用,并制定出一套相对应的优化策略与方法。依赖于过程模拟优化技术,既可以实现经济效益的增长,又可以促进工艺改革和在线优化,并为后者奠定智能与环保路径提供推动力量.

尼续高速远程滑坡形成机制及运动过程模拟研究

以青藏高原东南部西藏自治区拉萨市尼木县续迈乡尼续村的尼续高速远程滑坡为研究对象,根据详细的地质调查初步判断其形成机制,并采用基于有限差分法的三维计算模型对尼续高速远程滑坡的运动过程进行了模拟研究。研究结果表明:尼续高速远程滑坡的主要形成机制为经地震触发启动,失稳块体在流通区撞击解体,并侵蚀裹挟坡前粗砂继续运动,到达河谷阶地后滑体对下覆饱和砂层的加载、剪切所引起的滑带土液化;尼续高速远程滑坡运动过程历时约215 s,最大平均速度可达34 m/s,其速度整体呈“急剧加速-持续减速”趋势;模拟所得的滑距、速度、堆积范围及厚度与现场调查结果吻合度较高,同时证实了高液化程度对滑坡有着明显的促滑作用。该结论可为类似地区高速远程滑坡运动的研究提供参考。

机械制造过程模拟与实训一体化教学方法探索

随着科学技术的不断发展,机械制造过程仿真和实训一体化的教学方法已成为教育领域中的一个热点问题。这种教学方法通过对真实机械制造过程的仿真,有利于学生对机械制造技术的深入了解与掌握。对机械制造过程模拟技术中常见的方法进行阐述,详细探讨了机械制造过程中实训一体化的具体教学策略,包括设计-制造-测试一体化教学模式、基于项目驱动(PBL)的教学模式、线上和线下相结合教学模式、实时反馈和评估机制、实践教学和模拟仿真融合运用。

化学工程中传质过程模拟与优化设计方法研究

传质过程在化学工程中具有重要意义,而有效的模拟与优化设计方法对工艺改进至关重要。本研究针对传质过程模拟与优化设计展开研究,旨在探索其方法与应用。首先,我们就数学模型构建展开研究,考虑了传质原理、化学反应、传质介质性质以及传质设备的几何结构等多个方面。其次,结合数值模拟技术,采用有限元法、有限差分法等方法进行传质过程的模拟与分析,为后续优化设计提供了基础。接着,我们探讨了优化算法在传质过程中的应用,如遗传算法、模拟退火算法等,通过这些算法的选择和调整,有效地解决了传质过程中的复杂优化问题。最后,我们以实例验证为依据,评估了传质过程模拟与优化设计方法的有效性,为工艺改进提供了实践指导。

基于过程模拟的地下水污染风险评价方法研究

通过对简易垃圾填埋场污染地下水过程的系统分析,提出了以抽水井作为保护目标进行地下水污染风险评价的方法,确定了地下水污染风险评价因子,建立了基于过程模拟的污染物迁移转化数学模型.以特征污染物Cl-的污染范围和程度划分了风险等级.利用构建的地下水污染风险评价方法,以我国北方某简易垃圾填埋场作为案例进行了地下水污染风险评价.结果表明,污染源与污染物迁移转化的共同作用决定了地下水污染范围和风险等级.地下水污染风险评价方法的建立为开展简易垃圾填埋场地下水污染有效监管提供了一种方法.

CO_2捕集的吸收溶解度计算和过程模拟

为了降低CO2吸收法捕集技术的能耗和成本,以目前常用的单乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2为例,采用电解质非随机双流体热力学模型(E-NRTL),对溶液中的CO2气体溶解度进行计算,计算过程包含了化学反应平衡和汽液平衡,计算结果和文献数据相吻合。在此基础上,建立了CO2吸收过程模拟程序和包括解吸能耗、气体压缩能耗以及液体输送能耗的过程总体能耗的计算方法,继而通过过程模拟分析了吸收塔和解吸塔压力、溶液浓度和流量等因素对吸收捕集过程的总体能耗的影响,获取了最优的工艺条件,为以后新CO2吸收捕集过程提供能耗分析方法基础。