介观层次优化设计在高新材料开发中的应用

以先进超高温用铂材料的研制为例,介绍了利用可视化、定量化仿真技术于介观层次设计开发高新材料的有效途径.首先建立了复相材料形变、再结晶及晶粒长大过程中显微组织演变的三维仿真模型.然后以应用真实材料和过程表征参量的仿真预测为指导,实际制备得到了具有长时间稳定性的细晶复相组织.文中也对介观层次材料设计的可行性、可靠性和发展方向进行了讨论.

分子计算科学——化学工程新的生长点

当今化学工业面临的巨大挑战是如何推出性能卓越、功能齐备同时环境友好的新产品新材料 .分子计算科学是研究物质结构 性质关系的强大工具 ,在新产品新材料的设计中举足轻重 ,因而会成为化学工程新的生长点 .在层次化研究的框架下 ,分子计算科学包括量子力学层次、统计力学层次、介观层次以及连接各个层次的对接技术 .本文分别介绍了各个层次的主要内容 ,特别是统计力学层次最近的研究进展 ,以及分子计算科学越来越趋向应用到实际复杂体系的发展趋势 .

Improved similarity criterion for seepage erosion using mesoscopic coupled PFC–CFD model

Conventional model tests and centrifuge tests are frequently used to investigate seepage erosion. However, the centrifugal test method may not be efficient according to the results of hydraulic conductivity tests and piping erosion tests. The reason why seepage deformation in model tests may deviate from similarity was first discussed in this work. Then, the similarity criterion for seepage deformation in porous media was improved based on the extended Darcy-Brinkman-Forchheimer equation. Finally, the coupled particle flow code–computational fluid dynamics(PFC-CFD) model at the mesoscopic level was proposed to verify the derived similarity criterion. The proposed model maximizes its potential to simulate seepage erosion via the discrete element method and satisfy the similarity criterion by adjusting particle size. The numerical simulations achieved identical results with the prototype, thus indicating that the PFC-CFD model that satisfies the improved similarity criterion can accurately reproduce the processes of seepage erosion at the mesoscopic level.

铝硅酸盐纳米矿物——亟待重视的地球物质循环载体和非传统矿产资源

纳米地球科学(Nanogeoscience)的兴起是近二十年来地球科学的重要进展之一;其深入到微观-介观层次,研究微尺度下的地质过程或地质地球化学事件及其微观机制。这些过程与事件往往与具有纳米尺寸的矿物颗粒及其关联的地质反应密切相关,因此,纳米尺度的矿物学研究是纳米地球科学研究的核心环节。