裂缝扩展与输砂动态耦合的缝内支撑剂铺置特征

裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合是目前水力压裂数值模拟技术面临的挑战之一。为了探究页岩动态裂缝缝内支撑剂铺置特征,基于三维离散元方法,建立考虑层理的页岩储层裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合数值模型,分析了不同支撑剂粒径、支撑剂密度、压裂液黏度和支撑剂注入方式下的裂缝扩展与支撑剂铺置规律。研究表明:粒径越小,支撑剂铺置范围越广,铺置越均匀,粒径为150μm的支撑剂的铺置面积与铺置效率是粒径为600μm的支撑剂的1.8倍;支撑剂密度不是影响裂缝扩展和支撑剂运移的主要因素;压裂液黏度越高,裂缝面积和铺置面积越小,铺置效率越高,黏度从1 mPa·s增至15 mPa·s,裂缝面积减少45%,铺置面积减少34%,铺置效率增大12%;支撑剂注入方式为阶梯注入时,压裂液造缝与携砂效果最好。该研究成果可为页岩储层有效改造提供理论指导。

省域国家历史文化名城的网络关注度与旅游吸引力时空动态耦合协调关系

国家历史文化名城底蕴深厚、遗址遗迹丰富,探讨省域国家历史文化名城网络关注度和旅游吸引力的动态耦合对推动名城文化赋能和旅游开发有重大意义。通过构建省域国家历史文化名城核心吸引力指标体系,借助加权TOPSIS法、重心耦合模型、耦合协调模型、空间自相关分析法,探究2011—2020年31省份国家历史文化名城网络关注度和旅游吸引力的时空动态耦合协调关系和空间关联演化特征。结果表明:1.研究期内省域国家历史文化名城网络关注度和旅游吸引力两大重心均位于河南省境内,二者的重心轨迹不一致,网络关注度重心的偏移速度快于旅游吸引力,“十二五”以来,二者重心渐趋集聚;2.十年间各省域耦合协调度表现为波动上升、保持稳定、缓慢下滑,高度协调及较高协调层级的省份主要分布于巴蜀文化区、齐鲁文化区、吴越文化区;3.研究期内二者耦合协调度呈显著空间邻近性,局部关联来看,沿海省份为高—高集聚区,西北内陆及西藏为低—低集聚区。

基于动态耦合分析的武装直升机火/飞协同机制研究

针对武装直升机使用航炮、火箭弹等非控武器对地面目标瞄准攻击的问题,提出一种基于动态耦合分析方法的火/飞协同机制。根据武装直升机连续计算命中点(continuously computed impact point,CCIP)攻击原理,通过攻击误差分析建立瞄准误差矢量方程组。运用动态耦合分析机理建立火/飞变量间的动态耦合矩阵,并对其进行标准化、归一化处理,得到其耦合关系,以此为依据采用构造罚函数方法和共轭梯度法对瞄准矢量方程组进行解算,给出基于动态耦合分析的火/飞协同机制。仿真结果验证了该机制的可行性及有效性,为解决武装直升机空对地瞄准攻击问题提供有价值的参考。

海河流域水环境安全评价及动态耦合协调度分析

【目的】对海河流域水环境安全状况和耦合协调发展态势做出客观全面的综合评价并辨析影响流域水环境安全的关键因素,为后续流域水环境管理与保护工作提供政策参考。【方法】基于压力-状态-响应模型框架,综合考虑生物多样性、非常规水源供水比例等常被忽略的指标,构建更加全面系统的水环境安全评价指标体系;构建基于EWM-PCA组合权重的模糊综合评价模型对水环境安全状况进行评价;通过建立三元动态耦合协调度模型,评价分析了压力、状态、响应子系统的动态耦合发展状态,并进行了协调度的量化计算;结合指标贡献率和指标弹性辨识出影响水环境安全的关键因素。【结果】①2009—2020年间海河流域水环境安全等级由较危险转变为较安全,同时经历了从初级耦合向高级耦合的转变,协调发展水平先降后升,偏离协调度由22.8°最高增至24.0°,2020年下降至17.3°。②各一级指标安全度有不同程度提高,其中状态指标改善最为显著,但仍处于较危险等级。③各二级指标对水环境安全的影响不一,其中人口密度增加和城镇化进程对海河流域水环境安全的破坏作用最强;氨氮、总磷的超标截面比在这一阶段大幅降低;Ⅰ-Ⅲ类河长占比仍处于较危险水平,具有较大提升潜力;非常规水源供水比例提升等则是海河流域水环境安全的有力保障。【结论】从中长期来看,加强对水体中化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐严重超标的治理,大力推行各类非常规水源的开发利用(如促进淡化海水的使用、提高绿地景观的雨水收储能力),维护和提高流域森林覆盖率、物种多样性等将是持续提升海河流域水环境安全度的有效途径。

综合能源系统供热管网动态耦合模型研究

区域供热网络是综合能源系统中最关键、最敏感的组成部分。在以往对综合能源系统供热管网的模拟研究中,基于稳态水力特性的水热力耦合模型更为普遍,尚未考虑水热力耦合动态特性。文章提出一种考虑水力动态特性和热力动态特性的综合能源系统供热管网耦合计算模型,采用改进的前向反馈迭代法内嵌特征线法和前向迎风差分进行模型求解。通过算例可以看出,所提出的动态耦合模型可以体现综合能源系统供热管网水力瞬态过程以及其对供热管网热力传输的耦合影响,对综合能源系统调度优化过程中的管网安全性具有指导意义。

综合能源系统供热管网动态耦合模型研究

我国“双碳”目标的提出和工业生产增长对能源的高效清洁利用提出了新的要求,多种能源形式的综合利用和可再生能源的高消纳率成为趋势[1]。综合能源系统(Integrated Energy System,IES)将多种类型的能源以及能源的生产、传输、转换、利用结合起来,进行能源的统一协调调度,有效提高可再生能源的消纳率。区域供热管网(District Heating System,DHS)连接多种能源转换设备,在系统运行中承受高温高压的运行工况,是综合能源系统中最不稳定的组成[2][3]。

基于一维和二维动态耦合FLOOD水动力模型的漓江洪水风险分析

基于漓江干流及两岸地形、断面数据,构建一维和二维动态耦合FLOOD水动力模型,并对模型率定与验证。模拟漓江天然洪水和考虑漓江上游水库联合调度作用下两岸淹没情况,对漓江干流两岸洪水进行风险分析,为漓江流域精准预报、水库防洪调度、预警、效益分析打下坚实基础。

虚拟同步发电机的功率动态耦合机理及同步频率谐振抑制策略

随着新能源并网的增加,现有并网逆变器采用的直接电流控制无法有效跟踪电网电压。虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)技术通过模拟同步发电机运行机制,改善了系统稳定性,成为解决分布式电源高渗透率问题的有效方案之一。然而,虚拟同步发电机存在同步频率谐振现象,容易引发功率振荡,导致系统不稳定。该文分析电磁磁链的动态过程;通过建立虚拟同步发电机的宽频域功率动态耦合模型,发现有功–无功的功率耦合效应会加剧同步频率谐振;基于同步频率谐振的产生机理,采用有源阻尼控制的策略能有效抑制该谐振问题。最后,通过搭建实验平台,验证虚拟同步发电机中的同步频率谐振现象、有功–无功动态耦合效应正确性及阻尼抑制策略的有效性。

珠三角地区城市化与生态环境协调发展的动态耦合分析——以珠海市为例

城市化与生态环境协调发展是影响城市可持续发展的重要方面。为了总结珠三角地区城市化与生态环境协调发展的经验,以珠海市为研究对象,首先,在构建城市化与生态环境指标体系的基础上,利用主成分法综合评价珠海城市化和生态环境水平。其次,根据城市化与生态环境耦合含义和规律,引入动态耦合模型,探讨复合系统耦合度的时间变化特征。结果表明:1996—2011年,珠海市城市化与生态环境水平显著提高;耦合度的变化呈现出先大后小、再变大的"U"型形状,依据其变化特点将其划分为两个阶段。最后,通过分析耦合度变化的原因,为其他城市提供可借鉴的经验。

实时动态耦合模型及其在洪水风险图中的应用

将水力学的一维模型和二维模型实时动态耦合,可以解决溃堤、漫堤等洪水演进问题.但传统的一维和二维洪水演进模型通常是独立的模块,且模拟计算所花时间较长,结果也不够准确.把独立的一维和二维模型通过时间同步和空间耦合节点的对应关系,建立了一、二维实时动态耦合模型.利用干水深和湿水深理论,改进了传统的洪水演进模型.采用该模型模拟了谷堆圩蓄滞洪区的溃堤洪水演进情况,通过历史洪水对模型进行了验证,基于模拟结果绘制了规范的洪水风险图.结果表明:一、二维水动力实时动态耦合模型在模拟溃堤洪水时,模拟计算结果较传统的方法更为合理,且花费时间更少.

区域经济与生态环境系统动态耦合协调发展研究——基于江苏省的数据

在分析区域经济与生态环境系统交互耦合关系的基础上，建立了区域经济与生态环境系统协调发展的动态耦合模型，并对江苏省经济与生态环境系统的协调发展进行了研究。结果表明，1995～2007年间，江苏省的经济系统综合发展指数呈快速上升的趋势，生态环境系统的综合发展指数在曲折变化中缓慢上升；经济与生态环境处于协调发展状态，但协调耦合度经历了“九五”期间的快速下降和2001年后逐渐上升两个阶段。

新型轮轨空间动态耦合模型

基于车辆 -轨道耦合动力学理论 ,建立了新型轮轨空间动态耦合模型。详细研究了在充分考虑钢轨横向、垂向和扭转振动以及轨道不平顺作用下 ,轮轨空间动态接触几何关系、轮轨法向力以及轮轨蠕滑力的求解模型。突破了传统车辆动力学中关于轮轨刚性接触和始终接触的假设。最后 ,与国际著名软件 NUCARS的数值仿真比较和与我国线路试验的结果比较表明 ,本文所建立的新型轮轨耦合关系模型是正确有效的。

城镇化与新型工业化的动态耦合研究——基于武汉与成都的实证分析

对城镇化与工业化发展关系的正确认识已经成为我们制定经济发展战略、引导经济持续稳定发展的必要前提。为此,本文构建了城镇化与新型工业化动态耦合模型,建立多指标评价系统,更多引入城镇化和工业化发展的"质量"指标,运用因子分析等方法,对城镇化与新型工业化的发展关系进行动态耦合分析。实证结果表明,成都在过去的10年里,城市复合系统呈现趋于协调的发展态势;武汉的城镇化与工业化耦合发展变动较大,工业化发展速率远远大于城镇化发展速率,且这种差距有增大的趋势;通过2个城市的产业结构比较发现,第三产业尤其是服务业的发展与城镇化与工业化协调发展质量密切相关。

黄河三角洲区域生态经济系统动态耦合过程及趋势

黄河三角洲地区正处于快速开发建设时期,资源丰富,但生态环境脆弱,区域生态经济耦合状况影响着区域可持续发展的态势。借鉴一般系统论的思想,构建了区域生态经济系统耦合过程模型,定量分析了黄河三角洲区域生态经济系统的耦合过程与演进趋势。结果表明:1990年以来黄河三角洲区域生态系统综合指数与经济系统综合指数均呈上升趋势,区域资源供给和生态环境调节能力逐渐提高,经济生产能力和社会消费水平不断提升;黄河三角洲区域生态系统与经济系统总体上处于互动协调发展状态,1990—2007年区域生态经济系统耦合度指数先增加后减少,耦合过程经历了由相悖发展到良性耦合的过程;按照区域生态经济系统耦合趋势外推,2019年将接近最佳耦合点45°;区域生态经济系统仍处于较低水平的良性耦合,区域生态经济发展的速度和质量有待进一步提升。应协同推进区域经济生态化和生态经济化建设,建立高效生态经济体系,努力实现区域生态资源资产化、价值化,提升区域生态经济系统耦合的状态水平。

金融创新与房地产业动态耦合协调发展

房地产业的发展离不开金融发展与创新,同时房地产业的发展也给金融创新创造了空间,两者之间存在着与生俱来的内在经济联系。本文在探析金融创新与房地产业耦合关系的理论基础上,采用耦合相关理论构建了金融创新与房地产业发展的动态耦合模型,测度了1998—2014年中国金融创新与房地产业发展耦合态势。研究发现:2000年之前,金融创新和房地产业发展处于低级协调发展阶段;2000年至今,金融创新与房地产业发展正处于协调发展阶段,但值得注意的是,2008年以来耦合值偏离45°的程度越来越大,需要加大对房地产金融创新的关注,防止过度的金融创新可能导致房地产业泡沫的出现。

绿色化与城镇化动态耦合探析——以福建省为例

城镇化是中国经济社会发展的主要推力,而绿色化则是经济社会发展的本质诉求。本文以福建省为例,运用灰色关联分析方法,建立多指标评价系统,构建绿色化与城镇化动态耦合模型,揭示影响绿色化与城镇化系统耦合的主要因素,并对两者的耦合度进行动态分析。结果表明:经济增长、城镇基本公共服务水平提升是胁迫生态环境的主要因素;生态环境治理水平和基础条件是制约城镇化发展的主要因素;绿色化与城镇化系统耦合度表现出比较明显的阶段性和波动性,动态变化曲线总体呈现"U"型特征,未来生态环境对城镇化发展支撑的瓶颈会进一步变窄。最后,提出有针对性的对策建议。

战略性新兴产业与传统产业动态耦合过程分析

通过分析耦合系统中战略性新兴产业与传统产业的关联性以及影响因子间的耦合效应,研究了战略性新兴产业与传统产业的动态耦合演化机理,并基于系统演化理论,结合逻辑斯蒂曲线方程,分析了战略性新兴产业与传统产业的动态耦合过程及演化趋势,进而提出了产业耦合发展促进策略。

内排台阶参数与边坡稳定性的动态耦合关系

为了研究露天矿压帮内排对端帮边坡稳定性的积极效应,揭示内排台阶参数与端帮边坡稳定性系数之间的函数关系,按照内排台阶的动态发展规律,利用Bishop法对压帮后边坡的稳定性进行分析;采用GEO-slope工程软件,对不同压帮状态下的露天矿边坡稳定性进行数值模拟,通过模拟压帮内排可以使端帮边坡稳定系数从1.027提升到1.455。研究结果表明内排台阶参数与边坡稳定性之间服从指数分布关系。

洱海流域生态-农业系统动态耦合过程分析

以农业面源污染为研究重点,探究兼顾生态与发展职能的流域生态-农业系统的耦合过程与机制,为高原湖泊流域污染治理和生态农业发展提供依据。选择洱海流域为研究对象,运用系统耦合理论,构建系统综合评价模型、系统耦合度测度模型、系统耦合协调模型和系统耦合演化模型,对1994-2015年洱海流域系统耦合度及动态耦合过程进行分析。1994-2015年,洱海流域生态-农业综合发展指数和耦合度均呈上升趋势,经济-生态系统总体向良好状态发展,经济发展对流域生态环境质量的威胁不断弱化,两者协调发展水平维持磨合、提升。1994-2015年洱海流域生态-农业系统耦合协调度为0.46-0.88,经济发展子系统与生态环境子系统总体呈现协调耦合的状态,其中1994-2002年处于拮抗时期,2003-2005年仍然处于拮抗时期但耦合度下降趋势得到扭转,2006-2011年进入磨合阶段,2012-2015年进入高水平耦合阶段但保持与促进难度较大。耦合态势可分为磨合消耗阶段（1994-1998年）、快速消耗阶段（1999-2003年）、快速协调阶段（2004-2007年）和磨合协调阶段（2008-2015年）,揭示了生态农业政策的短期效益,预示流域农业面源污染治理的困境。系统耦合测度有效识别了洱海流域生态-农业系统演化阶段与特征,农业生产方式制约着洱海流域生态-农业系统协调耦合,磨合协调阶段下农业面源污染治理需要持续推进。

基于时空动态耦合的漫滩、溃堤与防洪保护区洪水联算二维模型

河道洪水的漫滩、溃堤及其在防洪保护区的耦合计算一直是数学模拟模型中的重点和难点。基于Navier-Stokes二维浅水方程,通过河道水位比较确定任意时刻水流流向、流量及动量的交换,并根据溃口展宽变化确定耦合节点和接口宽度,进行河道与防洪保护区的无缝连接,从而实现了漫滩、溃堤与防洪保护区洪水的时空动态耦合计算。基于DEM、遥感影像和实测断面的地形数据资料,提出了河道数字地形获取改进技术,同时利用热启动技术解决了溃口形状变动问题。通过实例研究表明,该模型可实现二维宽浅河道漫滩、溃堤和防洪保护区及其任意组合的洪水仿真。计算结果合理、可靠,供相关部门参考。