裂隙介质中Pu迁移的连续时间随机游走模拟

为更准确地模拟核素的非菲克迁移行为并寻求一种更合理的建模方法,根据一维裂隙岩柱中Pu(钚)迁移试验资料,利用基于不同联合概率密度的连续时间随机游走(CTRW)模型和传统对流-弥散方程(ADE)对Pu迁移的穿透曲线(BTC)进行了过程模拟,对比分析了ADE模型、CTRW-TPL模型、CTRW-TPLA模型和CTRW-ETA模型的拟合程度及适用性,进而选择出最优的模型对不同胶体浓度下Pu在裂隙介质中的迁移进行模拟研究.结果表明,相较于传统ADE模型,参数拟合后考虑吸附作用的CTRW-TPL模型能有效地描述非菲克迁移行为特征,CTRW-ETA拟合过程更易实现,但能为迁移行为的刻画提供的信息较少.研究还发现胶体的存在显著提高了Pu在裂隙介质中的迁移性,但胶体浓度超过某个临界值后,随着浓度升高Pu的迁移性反而减弱,在CTRW理论框架中,该过程表现为表征广义运移速度和弥散系数的参数值先增大后减小,而介质对溶质颗粒的平均吸附率先减小后增大.

爱因斯坦对布朗运动的解释与现代统计动力学

回顾爱因斯坦对布朗运动的统计解释。介绍用连续时间随机行走模型对布朗运动粒子行为进行描述,与爱因斯坦的结论进行了比较而得出结论:由连续时间随机行走模型得出的结论比爱因斯坦的结论更具有一般性。

平行大理石板裂隙污染物运移实验与连续时间随机游走模拟

单个裂隙是构成裂隙网络的基础,其中的水流和溶质运移机理目前尚未完全清楚。文章使用平行大理石板构成单裂隙试验模型,研究了水力梯度和流速之间的关系以及溶质运移规律,采用连续时间随机游走(continuous time random walk,CTRW)模拟软件包中的截断幂函数(truncation power-law function,TPL)对溶质的穿透曲线进行模拟,并与传统的对流-弥散方程(advection-dispersion equation,ADE)模拟结果进行了对比,探讨了CTRW中参数的变化特征。结果表明:实验条件下的水流呈非达西流,用Forchheimer方程能更好地拟合裂隙中水力梯度和流速的关系;裂隙内的溶质运移为非费克运移,表现出明显的“拖尾”现象;在实验条件下拟合溶质运移的穿透曲线,TPL的拟合结果均明显优于ADE;同一隙宽下,模型参数β随流速的增加而增加,其值分别为0.882、1.045、1.375;同一流速下,β随隙宽的增加而减小,其值分别为1.375、1.263、1.112。

应用连续时间随机游动理论模拟重金属镉在水土环境中的运移

定量化研究重金属镉在碱性土壤中的迁移对我国北方水土资源环境的保护具有重要意义。本文以保守性溶质Cl-作为参照,以饱和土柱中开展的镉(Cd2+)在3种土壤、2种输入浓度条件下的室内易混合置换实验为模拟对象,运用连续时间随机游动(Continuous Time Random Walk,CTRW)理论,模拟Cl-和Cd2+在几种特定实验条件下的运移动态。模拟值与实测值的对比显示,无论是保守性溶质Cl-还是重金属Cd2+,CTRW理论都能够较好地拟合它们在不同实验条件下的穿透行为,较完整地刻画出它们在供试土壤中出流液浓度的动态过程。相对于保守性示踪剂仅受到物理非平衡条件的影响,同一土柱中的重金属镉的运移同时还受到化学非平衡条件的影响,因而导致了镉与示踪剂所对应的CTRW参数的差异。本文对CTRW理论在重金属运移行为模拟中的应用,既是对该理论模拟重金属镉在水土环境中迁移的有效性的评价,同时也在一定程度上为深化对CTRW中参数物理意义的理解,特别是为进一步加深对这些参数与非平衡条件之间的关系的理解提供了重要的参考依据。

基于连续时间无规行走模型研究反常扩散

基于连续时间无规行走(CTRW)理论,数值研究了布朗粒子的欠扩散、正常扩散和超扩散三种扩散行为.解决了CTRW模型的跳跃步长和等待时间分布函数的可实现化问题,对Metropolis抽样方法进行了改进以适用于周期势.探讨了布朗马达依靠闪烁棘轮和摇摆棘轮整流反常扩散所获得的定向速度,结果显示,闪烁布朗马达定向流极大值出现在超扩散条件下;摇摆布朗马达定向流最大值出现在弹道扩散条件下.