基于非稳态扩散的复合煤体能量失稳致灾研究

在我国由于地质构造作用的影响,导致煤层中多存在原生结构煤和构造煤分层的现象;而构造煤的存在导致复合煤层突出危险性急剧增加,这严重制约我国煤矿安全生产。根据软硬复合煤体瓦斯的扩散状态,模拟分析了非稳态扩散复合煤体的力学失稳规律;建立了非稳态扩散的吸附瓦斯膨胀能计算模型,探讨了稳态扩散和非稳态扩散对于吸附瓦斯膨胀能的影响,从能量角度分析了吸附瓦斯膨胀能对突出的控制作用,阐释了非稳态扩散复合煤体的突出失稳致灾机制。结果表明:复合煤层中构造煤的存在能够增加其邻近原生结构煤的塑性破坏程度,提高了原生结构煤塑性区内的瓦斯运移速度,进而增加煤与瓦斯突出危险性;非稳态扩散条件下原生结构煤和构造煤的吸附瓦斯膨胀能是稳态扩散条件的0.50~0.57倍和3.36~3.38倍,复合煤层中由于构造煤的存在导致原生结构煤内部裂隙-基质系统间产生巨大的瓦斯浓度差,使得原生结构煤基质内部的吸附瓦斯迅速解吸,增加邻近原生煤中吸附瓦斯膨胀能,进而使得复合煤层的突出危险性显著增加。

图像生成技术的教与学:稳态扩散模型的深入解析与教学应用

在自动图像字幕技术掀起的AI绘图浪潮中,以Stable Diffusion为代表的图像生成新机制既给世间审美派送了杏花疏影,又为智能伦理引进了烦乱纷扰。既然《义务教育信息科技课程标准》与《普通高中信息技术课程标准》皆有“了解人工智能的新进展、新应用”的相关要求,那么此项机器学习领域的最近应用理应成为中学信息技术(科技)教学领域的新入口,而基教阶段人工智能的施教者也应该迎接它所携带的新挑战。因此,对人工智能绘图机制的进化脉络,对Stable Diffusion数理模型的分析解构,对AI图像生成的教学适配便成了必要的研究内容。

非色散红外气体传感器稳态扩散高斯分布浓度校正方法

流程工业中气体浓度测量至关重要。非色散红外传感器是一种基于不同气体对红外光吸收强度差异性测量气体浓度的传感器,气体浓度测量精度高,广泛用于流程工业中CO_(2)和N_(2)O气体浓度测量。非色散红外传感器内气体不均匀扩散使气体浓度测量会产生原理性误差,需要得到气体在传感器气室内达到稳态扩散时间降低浓度测量误差,提高测量精度。本文提出一种非色散红外传感器高斯分布扩散模型预测气体稳态扩散时间计算方法,14组不同条件下CO_(2)和N_(2)O的仿真实验得到本文提出高斯扩散模型的拟合度分别为0.82和0.80,验证所提出高斯模型预测气体稳态扩散时间的鲁棒性。本文所提方法非色散红外传感器浓度测量不均匀扩散产生误差补偿提供保障。

杉木木束干燥过程中水分的非稳态扩散

通过在不同恒定的温度场中的试验,研究分析了人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)木束在高温干燥中,木束内部水分在非稳态状态下的扩散及其影响因素.在高温干燥情况下,水分扩散系数随温度的升高而增大,水分扩散系数也随直径的增加而增加.并探讨了木束水分在非稳态状态下的扩散规律,为合理地制定木束干燥工艺提供科学依据.

用修正的高斯模型计算天然气稳态扩散

天然气管道泄漏后极易引发爆炸事故,危害人民的生命财产安全。为了研究一个合理的天然气扩散计算模型,对高斯模型进行了研究,发现其计算天然气扩散的不足之处,将浮力及初始喷射等因素考虑在内,对高斯模型进行了修正,给出了在水平风速、浮力和初始喷射影响下的天然气扩散中心轴线方程,并编程计算。结果表明修正后的高斯模型明显更加符合实际情况。通过算例分析,比较了不同风速和不同管压对于扩散的影响,为实际应急指挥提供了依据。

分形多孔介质中气体的非稳态扩散

通过引入平均修正系数修正Fick第二扩散定律得到了描述分形多孔介质气体非稳态扩散的理论方程。基于'塞状流'扩散实验法建立了分形多孔介质非稳态扩散实验系统,对3个孔隙结构不同的分形多孔介质样品进行了非稳态扩散实验,通过实验对理论方程进行验证和修正。结果表明,Fick第二扩散定律不适用于分形多孔介质中气体非稳态扩散,分形多孔介质中气体非稳态扩散存在一定规律,且多孔介质孔隙结构不同其扩散规律不同。

刨花板内水分稳态扩散系数的测定

刨花板中水分的稳态扩散系数是描述刨花板导水性能的重要参数。本文先导出了求稳态扩散系数的公式,再用扩散杯的方法测了4种刨花板中的水分稳态扩散系数。结果表明:针对试验的4种刨花板,平行于板面的稳态扩散系数比垂直于板面的大10—20倍。刨花经高压蒸汽处理后压制的板子,其稳态扩散系数均比未处理的小。

马尾松木材干燥过程中水分的非稳态扩散

影响木材干燥速率的两个主要因素是反映木材内部水分移动阻力的扩散系数和反映外部水分移动阻力的表面扩散系数。笔者根据非稳态扩散的理论，讨论了马尾松木材中水分沿径向扩散的规律，结果表明：扩散系数随木材含水率的降低而降低，随木材厚度的增加而增加；

定向结构板内水蒸气稳态扩散系数的研究

采用扩散杯法研究了定向结构板内水蒸气稳态扩散系数。结果表明，定向结构板内平行于板面的水蒸气稳态扩散系数约是垂直于板面的水蒸气稳态扩散系数的１０倍左右。定向结构板内水蒸气稳态扩散系数随着板密度的增加而减小，并且与密度成二次函数关系。

煤中瓦斯非稳态扩散特征模型及实验验证

为了研究煤中瓦斯的运移规律,首先建立了煤中瓦斯非恒定扩散系数模型,然后以不同粒径煤样为对象,通过改进的解吸实验装置研究了煤中瓦斯解吸-扩散特性,实验验证了该模型的可靠性。结果表明,通过建立煤中瓦斯非恒定扩散系数模型,得到了煤中瓦斯扩散过程中不同时刻条件下的扩散系数,获得了煤中瓦斯的非稳态扩散特征。煤样的初期解吸速度相对较快,随后逐渐降低;煤样粒径越小,瓦斯的总解吸量和解吸速度均越大,煤样接近解吸平衡时所用的时间越短。相同压力下,初始时刻煤样的有效扩散系数随着煤样粒径的增大而减小,解吸-扩散实验结果验证了上述模型具有较高的可靠性。

非理想体系多离子非稳态扩散模型及数值模拟

在众多工程领域中均存在扩散现象。大多数扩散模型均是采用经典的Fick定律,仅考虑理想溶液中离子浓度梯度对扩散的驱动,未考虑多离子溶液环境对扩散的影响。溶液中离子间的静电作用导致溶液偏离理想状态,使得各离子浓度不能完全有效发挥,实际的扩散现象得不到合理的解释。基于广义线性扩散通量方程,引入Guntelberg修正的活度系数表征理想溶液与实际溶液中离子浓度的偏差,结合质量平衡方程,建立了适用于非理想体系的多离子非稳态扩散模型。采用已有试验数据与模型结果进行了对比分析,验证了所建模型的正确性和有效性。选用有限元软件Comsol Multiphysics对所建模型进行数值求解,结果表明:溶液非理想性特征对离子扩散具有显著的阻滞作用。当离子价位一定时,初始浓度越高对离子扩散阻滞效果越明显;在源浓度一定的情况下,离子价位越高对扩散阻滞效果越强。

基于氧在固态铜中进行非稳态扩散的动力学研究

在内氧化动力学实验的基础上，研究了铝质量分数为0．19％、0．42％、0．72％和0．94％的铜铝合金平板形试样在1023K、1123K、1223K和1273K温度下的内氧化动力学，并采用定量金相技术测量了内氧化层的深度，推导了平板形状铜铝合金试样的内氧化动力学方程。经内氧化实验检验证明，该方程可以较精确的描述平板形状铜铝合金的内氧化动力学。基于该方程和内氧化深度测试，计算出了氧在铜中的渗透率。

一类稳态扩散问题的死核估计

考察了一类在化学反应研究中的具有Robin边界条件的非线性稳态扩散问题 ,由于扮演重要角色的死核边界是先验未知的 ,即这是一个自由边界问题 ,首先借助相应Dirichlet问题的解结合极值原理和比较原理 ,导出了该问题边值的上界和下界 ,说明死核是存在的 ,随后利用解在边界上的上、下界 ,估计了一般区域上死核所在的位置及其形状 。

地质封存中CO_2泄漏的非稳态扩散数值模拟研究

针对碳捕集与封存技术中泄漏监测的难点,利用数值模拟方法研究了地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散,以及不同的垂直风廓线形式、大气、地形等因素对非稳态扩散模拟结果的影响,探索了地质封存中CO2泄漏扩散的分布规律.研究结果表明:不同风廓线下CO2泄漏的扩散规律基本一致,仅在垂直方向上CO2的体积分数略有差异;大气层结不稳定程度越高,越有利于泄漏气体的扩散;风速越大,扩散达到稳定所需要的时间越短,稳定的CO2的体积分数越小;大气温度越高,同一高度上稳定的CO2体积分数越大,越有利于泄漏气体的垂直扩散;地表面粗糙度越大,越有利于垂直湍流波动的形成,当水平扩散减慢时,CO2达到稳定所需要的时间延长.

客机货舱火灾时期污染物的非稳态扩散规律研究

针对火灾条件下客机货舱气体输运与烟雾扩散的问题,建立了基于体积火源的火灾分析模型,采用有限体积法求解了三维非定常N-S方程、组分输运方程,分析了货舱内温度场和污染气体以及烟尘的非稳态扩散规律,并同实验结果对比验证了方法的可靠性。研究表明,货舱底部发生火灾后,热气流受到热浮力驱动形成"天花板喷流"现象,污染物随高温气流向货舱顶部聚集并向背离火源的水平方向扩散,顶部污染物浓度达到饱和后逐步向货舱底部运动,形成了远离火源位置处污染物浓度随高度减小而减小的现象。研究为机舱火灾预警提供了参考依据。

火灾消防处理时期排放污染物的非稳态扩散模型研究

火灾消防时期会排放出很多污染物,主要呈烟雾气形态。鉴于污染现状和保护大众生命财产安全的现实需求,提出并构建基于高斯分布的火灾消防处理时期排放污染物的非稳态扩散模型。为了提高污染物非稳态模型构建精确度,详细分析并计算了浓度背景值、高斯模型参数、风速影响阈值、风向影响参数和湿度影响参数等扩散模型构建需要考虑的因素。基于因素确定,针对单一火灾消防处理点排放污染物非稳态扩散模型进行构建。以污染物分布情况为依据,在设定的污染物范围结构中,构建污染物非稳态扩散模型。

规则共晶初始过渡区非稳态扩散场与形态演化

通过求解时间相关的非稳态扩散方程,详细分析了共晶强制生长初始过渡过程并导出其非稳态溶质扩散场,发现生长速度 V 是初始过渡区溶质分配的最主要影响因素,其次为共晶相间距λ、溶质扩散系数 D 等系统参量,透明共晶系 CBr_4-11.1wt-%C_2Cl_6实验证实了理论分析的规律。

小试件预测板材在干燥过程中的含水率——非稳态水分扩散规律的应用

利用木材中的非稳态扩散原理及其近似计算公式预测板材的含水率 ,方法是先测出该种板材的小试件在干燥过程中的含水率 ,计算出平均扩散系数 。

海泥孔隙率对海底微生物燃料电池电化学性能影响及有机质扩散分析

海底沉积物微生物燃料电池(MSMFC)在长期运行过程中,海泥孔隙率影响阳极表面水平方向有机质扩散,进而影响阳极电化学性能和电池功率输出.通过人工调节孔隙率在实验室模拟并研究孔隙率对MSMFC的影响,建立孔隙率与MSMFC产电量和水平扩散系数之间定量关系式.结果表明:随着孔隙率升高,阳极动力学活性先降低后升高,最高动力学活性是最低动力学活性的3.85倍;电池最大输出功率密度在孔隙率为45.2%时,达到最大值206.8 mW/m 2.随着孔隙率的增大,有机质水平扩散系数升高,并与MSMFC产电量存在线性关系.当孔隙率为45.2%时,扩散系数为0.48 m 2/s,MSMFC产电量达到804.04 J.该研究结果将为MSMFC在不同海域布放选址、阳极结构设计及电池长期产电运行提供技术支撑.

三维稳态对流扩散问题的无网格求解算法研究

无网格法是一种不需要生成网格就可模拟复杂形状流场计算的流体力学问题求解算法.为了提高基于Galerkin弱积分形式的无网格方法求解三维稳态对流扩散问题的计算效率,提出了在空间离散上采用基于凸多面体节点影响域的无网格形函数,并通过选取适当节点影响半径因子避免节点搜索问题,同时减少系统刚度矩阵带宽.计算中当节点影响因子为1.01时,无网格方法的形函数近似具有插值特性且本质边界条件的施加与有限元一样简单.三维立方体区域的稳态对流扩散数值算例表明:在保证计算精度的同时,采用凸多面体节点影响域的无网格方法比传统无网格方法最高可节省计算时间42%.因此从计算效率和精度考虑,在运用无网格方法求解三维问题时建议采用凸多面体节点影响域的无网格方法.