锐钛矿相TiO_(2)吸附柴油中典型碱性氮化物的模拟计算

为了探究锐钛矿相TiO_(2)(a-TiO_(2))对柴油中典型氮化物(吡啶、苯胺、喹啉)及非氮化物的吸附行为和选择性,利用模拟计算方法研究了吡啶、苯胺、喹啉及非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面吸附过程中的吸附构型、吸附能、Mulliken电荷、电荷密度、差分电荷密度和态密度等。结果表明:吡啶、苯胺、喹啉吸附于a-TiO_(2)(101)晶面的吸附能分别为-188.59,-100.99,-201.63 kJ mol,3种氮化物均能稳定吸附于a-TiO_(2)(101)晶面,其吸附稳定性由大到小的顺序为喹啉>吡啶>苯胺;在吸附过程中,氮化物将自身一定量的电荷转移到a-TiO_(2)(101)晶面,形成氮化物→a-TiO_(2)(101)晶面的电荷转移通道;吡啶和喹啉在a-TiO_(2)(101)晶面吸附时形成N—Ti化学键,苯胺的氨基H和a-TiO_(2)(101)晶面的O形成氢键。芳烃、烷烃、环烷烃等非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面的吸附强度相近,均弱于氮化物。a-TiO_(2)对氮化物有较好的吸附脱除效果,能选择性去除柴油中的碱性氮化物。

模拟计算与课程思政在教学中深度融合的策略——以材料科学与工程基础课程教学为例

为提高学生的材料设计与性能优化能力,改善职业道德素养,我们在材料科学与工程基础课程教学中进行了“模拟计算+课程思政”改革与设计。以纯钨和钨铁合金的中子辐照分子动力学模拟实验教学为例,详细介绍了EAM势函数构建、中子辐照模拟及模拟结果分析三部分教学过程。同时,我们在教学中融合思想政治元素,进行了模拟结果分析与人生观教育。实践表明,“模拟计算+课程思政”不仅强化了学生的科研动手能力,而且激发了学生的学习兴趣,提升了其学习效率及专业认同感。

电气化铁路接触网腕臂预配模拟计算技术应用研究

【目的】在电气化铁路线路速度等级和接触网安装精度的要求下,接触网腕臂多采用现场安装后再进行人工调整的方式。为了提高接触网腕臂的施工效率,需要对接触网腕臂进行模拟计算。【方法】通过建立模拟计算几何和约束模型,搭建接触网腕臂模拟计算平台,利用平台对现场采集到的数据进行模拟计算。【结果】对模拟计算的结果进行核查无误后生成模拟计算图表。【结论】通过对接触网腕臂进行模拟计算,能够实现接触网在各种工况下腕臂管件的精细化、高效化加工和一次性预配安装,有效地降低了施工工期和成本,提高了安装精度。

微波吸收涂层结构设计和电性能模拟计算

微波吸收涂层结构设计和电性能模拟计算在微波吸收涂层制备过程中起到越来越重要的作用。针对涂层结构设计和优化,能直接提升涂层吸收效果。微波吸收材料往往具有阻抗匹配层、吸收层、黏结层多层结构,其反射系数由厚度、磁导率和介电常数共同决定。单纯依靠实验来研究反射系数的影响规律,工作量必然相对宽泛且盲目。基于此,选用三种微波吸收涂层吸收剂,开展电磁参数测试与分析。设定涂层材料厚度为1.2 mm,分别模拟计算单一吸收剂的单层电磁性能、两种吸收剂复配的单层和双层结构电磁性能。通过理论计算得到四种较优的涂层设计方案,并完成电性能实验验证。结果表明,采用实验验证的电性能与模拟计算结果的趋势基本相符,最终确定吸收剂A∶吸收剂C=2∶1复配单层涂层配方方案,此时微波吸收涂层模拟计算和实验结果均具有较好的吸收效果。

基于METSIM软件的矿石破碎筛分流程自动模拟计算研究

为了实现选矿厂设计和生产过程中的自动模拟计算,针对破碎筛分工艺设计时变量多、反馈慢、随机性大、不稳定性高等问题,利用METSIM软件对三段一闭路破碎筛分流程进行了仿真模拟研究。通过建立矿石破碎筛分模型,调节物料特性和设备参数,得到了对应的数量流程和粒度分布,模拟结果与实际生产情况高度契合,准确地体现了矿石的破碎筛分过程。利用该仿真模型,可快速对大量参数进行调整,并直观、迅速反馈收敛结果,能快捷指导设计或操作人员选择合理设备,及时调整设备参数,为矿石破碎筛分工艺的优化提供科学依据。

绿色建筑碳排放模拟计算探讨

以上海某高层住宅为例,通过采用PKPM-CES碳排放计算软件进行分析计算,梳理出绿色建筑碳排放计算的流程和要点,以期能更准确地评估当前建筑的减碳成效。对建筑物超过设计使用年限延时使用的附加碳排放量做初步探讨,认为当前阶段新建建筑物的设计使用年限应当适当延长,以降低远期运行维护的碳排放量。

双排钢板桩围堰的理正深基坑软件模拟计算方法研究

双排钢板桩围堰在水利工程中应用越来越广泛,但目前没有专门的设计工具。为了提高双排钢板桩围堰的设计质量和效率,文章将在现行规范的理论基础上,利用理正深基坑软件中的双排桩模型,从稳定性和结构强度角度,对围堰宽度、荷载、物理力学参数建模进行模拟计算,验算得到围堰宽度和桩长。通过实例表明,该方法简单高效,可满足一般双排钢板桩围堰设计的要求,可为类似水利工程围堰设计提供有益的参考。

杂原子Ga[Al]Y分子筛吸附脱氮的模拟计算研究

利用Materials Studio软件,采用巨正则蒙特卡洛和密度泛函理论对Ga[Al]Y分子筛吸附氮化物机理进行了模拟计算研究。通过Mulliken和Hirshfeld布居分析方法,判断金属原子转移电荷数的顺序大小,得出Ga[Al]Y分子筛吸附吡啶时相对亲电性最强,吸附喹啉时的相对亲电性最弱;通过比较两种吸附构型的吸附能和吸附距离,得知Ga[Al]Y分子筛吸附脱氮主要以水平吸附构型为主,吸附能的绝对值大小顺序为:吡啶>苯胺>喹啉,分子间距离大小为:喹啉>苯胺>吡啶;由吸附等温线的模拟结果可知,Ga[Al]Y分子筛在三个温度下(288 K、293 K、298 K)对吡啶的最大吸附量均高于苯胺和喹啉。

大规模加砂压裂完井工具冲蚀定量模拟计算及工具优化

须家河致密砂岩气藏120 MPa超高压、长时间大排量加砂压裂作业对管柱冲蚀影响,导致完井管柱出现变形、断裂、球座磨损、分段球不到位等问题。基于冲蚀磨损理论,选择出分段管柱中四处冲蚀严重部位,利用Ansys软件进行建模,采用动静态结合方法,计算得到了大规模加砂压裂施工管柱变径处的冲蚀程度定量值,明确了油管短节与滑套球座为冲蚀严重位置,有针对性地对冲蚀最严重位置进行了结构优化及材质优选。油管变扣短节优选Q125钢级管材可兼顾强度及经济性;改进滑套上接头变径处台阶倒角控制在30°以内,滑套球座顶部优化设计为弧形结构,球座采用硬质合金材质,优化改进后的滑套冲蚀程度比原结构降低66.5%,经川东北须家河组YL15、YL171、YL6等多口井成功应用,优化改进的压裂管柱满足了超高压加砂压裂长时间施工需求。

绿色建筑声环境模拟计算及隔声外窗选型研究

当前,较多工程设计中的隔声外窗选型主要通过类比法确定,存在难以适应复杂多变的项目环境、数据过时或不精确、经济性差等不足。因此,文章以某商业办公建筑外窗选型为例,采用绿建斯维尔SEDU软件进行建筑环境噪声模拟计算,评估位于交通干线两侧区域内的建筑的环境噪声,然后采用INSUL隔声预测软件进行窗构件隔声性能模拟计算,定量比较不同层数、不同厚度、不同气体空腔厚度的玻璃构造的隔声量差异,同时,结合外窗的热工性能,最终实现适用、经济、合理的外窗选型。

基于ANSYS的管道穿越高速公路模拟计算分析

输气管道穿越公路施工,无疑会引起公路沉降变形。本文依托某管道穿越高速公路工程,利用ANSYS软件建立管道和公路的三维模型,考虑土壤、管道和公路材料的力学特性及场区内基坑开挖与覆土等工况,通过施加不同载荷和边界条件,分析了管道在穿越公路过程中的受力情况、变形和应力分布。结果表明:沿线路中心线-纵向里程前进方向,管道正上方沉降量最大,沿公路纵向逐渐变小,呈“漏斗状”分布;在管道上方坡面位置有剪切应力集中现象,沿公路纵向呈“蝴蝶形”对称分布;埋设管道第一、第三主应力沿纵向均呈对称分布,公路正下方位置的管道结构出现应力集中。

水泥路面加铺层抗裂性能影响因素模拟计算

为延缓旧水泥路面加铺层反射裂缝的扩展,采用Abaqus有限元软件,模拟计算环境温度、降温速率、荷载、面层厚度等因素对水泥路面加铺层抗裂性能的影响规律。结果表明,温度变化对水泥路面的应力强度因子有显著影响,增加沥青面层的厚度,可以有效地减少裂缝。

基于蒙特卡罗方法的核事故碎块辐射场模拟计算

针对核事故产生的材料碎块可能会沾染放射性物质的问题,为弥补之前研究中未涉及的碎块辐射场分布水平的不足,分析了其分布的影响因素,基于蒙特卡罗法,利用SuperMC程序分别研究了核事故碎块姿态、碎块被土壤掩埋的深度、碎块材料分层截面形状对辐射场分布的影响。结果表明:碎块姿态主要影响辐射场的分布形状;碎块掩埋深度会对辐射剂量率造成较大影响,碎块在被土壤完全掩埋后,其地面剂量率峰值比完全裸露时低2个数量级;分层截面形状的影响较小。

基于Visual Basic的二维稳态导热数值模拟计算研究

目前大部分传热模拟模型均借助商业软件进行数值求解,不利于了解不同边界条件对导热的影响程度。采用Visual Basic(VB)语言建立二维稳态导热的数值模型求解程序,直观地展示传热过程中的温度分布,通过分析固定边界热流密度变化和固定边界温度变化对导热的影响,得出导热对不同边界变化的灵敏度。

密度泛函模拟计算在激光原理与技术课程中的实践探索

激光原理与技术是一门理论和实践相结合的课程,是物理与光电信息科学工程专业的一门重要的专业课,需要学生具备较为扎实的物理和数学基础。激光原理与技术具有逻辑清晰、知识点多、实用性强等特点,这对学生提出了更高的要求。传统教学过程注重公式推导,在课程讲授过程中,学生普遍认为该课程较为抽象,理解困难,这种教学方式不利于教学活动的展开。教研组结合科研和教学过程中的一些体会,针对激光原理与技术课程中受激吸收这一知识点,结合自身的科研项目,通过密度泛函理论模拟计算,直观地展现受激吸收过程及电子云在不同能级的分布,进而模拟出吸收光谱。这不仅加深了学生对“光与物质相互作用”知识点的理解,提升了学生动手实践能力,促进了学生的学习主动性,也增强了这门课程的趣味性和应用性。

某两用船海水泵变频系统设计优化及模拟计算

为优化海水变频系统,文章通过对比3种节能模式,分析研究海水泵变频节能系统设计难点,并优化变频控制逻辑。同时,利用pipenet软件优化管路系统设计,确定海水泵实际工作点,并根据泵的工作点模拟计算出海水泵实际节能效果。最后,基于节能效果分析泵前期选型的合理性,为其他类似项目提供经验。

输电线路导线覆冰模拟计算与试验研究

输电线路覆冰后,将引发断线倒塔事故,严重威胁电网的安全运行。其覆冰受气温、风速、水滴直径和导线结构的影响,为研究这些因素影响导线覆冰的规律,在导线覆冰理论计算研究的基础上,利用有限元软件二次开发功能,编制了导线覆冰过程中过冷却水滴碰撞导线的数值模型,该模型将反馈的两随机水滴位置插值到网格节点上,最终获得过冷却水滴局部碰撞位置,实现对导线覆冰过程的模拟。通过对不同覆冰影响因素的计算,总结了覆冰强度、局部碰撞率与气温、风速、水滴直径之间的相互关系。最后进行了导线覆冰模拟试验,试验结果与数值计算结果吻合较好,表明模型正确有效,可用于导线覆冰的预测。

深水司钻法压井模拟计算

针对深水钻井井控的特点,考虑油、气相变,建立了深水司钻法压井过程中的多相流控制方程,并给出了具体的求解方法。模拟计算结果表明,随着循环流量的增加,节流管线摩阻迅速增加,而且不同尺寸节流管线摩阻之间的差距也随着循环流量的增加逐渐增大;动态安全余量随着泥浆池增量的增大而减小;第1及第2循环周的最大循环流量随着节流管线内径的减小而减小。第1循环周的最大流量随着泥浆池增量的增加而减小,而泥浆池增量对第2循环周最大流量的影响不大。在压井过程中,节流压力随着循环流速的增加而降低,实际应用时需要优化设计。

基于Star-CCM+的滑行艇水动力性能模拟计算

为研究滑行艇在波浪运动中的水动力性能,基于STAR-CCM+软件平台,使用VOF方法,结合RNG k?ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,对水面滑行艇的直航运动进行数值模拟,得出滑行艇阻力随航速的变化情况及其升沉和纵摇随频率和波长变化的一般规律。将软件模拟值与船模试验值进行比较。研究结果表明:在STAR-CCM+平台上模拟水面滑行艇直航运动水动力性能具有可行性和准确性。

液滴法制备空心玻璃微球的模拟计算

通过对液滴法制备空心玻璃微球的成球过程进行分析 ,建立了成球过程数学模型 ,定量描述了液滴的形成、液滴的封装、凝胶球壳的形成与干燥 ,发泡剂的分解 ,球壳的预热与熔炼、冷却与收集等过程中 ,液滴 /球壳的大小、速率、壁厚、气压等随操作条件的变化 ,计算了抽气速率、发泡剂浓度、玻璃溶液浓度和初始液滴大小等的改变对成球过程的影响 ,并进行了初步验证实验。