基于蒙特卡罗的硫化氢吸附-扩散机理

为了明确硫化氢(H_(2)S)在煤中吸附扩散的微观动力学机理,揭示不同温度、压力对煤吸附H_(2)S分子吸附扩散特性的影响机制,基于巨正则蒙特卡罗(GCMC)、分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)方法,利用Material Studio软件研究了温度在273.15~313.15 K、压力1~1 000 kPa时H_(2)S在气肥煤大分子模型中的吸附扩散特征。结果表明:温度由273.15 K升至313.15 K时,H_(2)S的饱和吸附量由38.34 mL/g降至31.85 mL/g,降低了16.93%,当压力为1 kPa时,温度对吸附量的影响最为敏感。温度为293.15 K时,压力由1 kPa升至1 000 kPa时,最可几相互作用能由-39.391 kJ/mol升至-34.301 kJ/mol,随着压力的增加,最可几相互作用能先快速增加,后缓慢增加。在吸附H_(2)S过程中,H_(2)S的等量吸附热在36.63~41.43 kJ/mol内,为物理吸附,等量吸附热随着吸附量的增加呈现出负指数变化;H_(2)S的吉布斯自由能ΔG为-3.57~-24.57 kJ/mol,吸附熵ΔS为-0.126~-0.194 8 kJ/(mol·K),随吸附量升高ΔG和ΔS的绝对值线性降低,H_(2)S的吸附自发性和系统的混沌程度均降低。H_(2)S与气肥煤的相互作用能为-492.47~-3 390.95 kJ/mol,以范德华能为主,占总能量的58.67%,以静电能为辅,占41.33%,随着吸附量的增加,相互作用能绝对值增加,吸附量与相互作用能的变化具有一致性。H_(2)S与羧基的相互作用最强,羟基次之,H_(2)S在—OH、—COOH、—C=O周围存在双层吸附。温度由273.15 K升至313.15 K,H_(2)S分子的扩散系数由1.066×10^(-10)m^(2)/s升至2.025×10^(-10)m^(2)/s,温度升高会导致原本闭合的孔吼孔道打开,增加裂隙的连通性,温度升高,增加H_(2)S分子平均自由程,使得H_(2)S扩散能力增强,H_(2)S扩散活化能为11.206 kJ/mol。H_(2)S相对体积分数分布呈现多峰结构,H_(2)S在气肥煤大分子模型中呈层状结构分布。H_(2)S的极限吸附热为42.898 kJ/mol,H_(2)S与煤体上—OH、—COOH、—C=O活性基团产生氢键作用,H_(2)S在吸附初期存在微弱的化学吸附。

200keV V+注入花生种子深度-浓度分布的蒙特卡罗模拟

在对植物种子靶材料进行处理和对LSS理论进行修正的基础上,用蒙特卡罗方法模拟计算了在一维和二维近似情况下,200 keV V+注入花生种子的深度-浓度分布,得到了与实验结果较符合的曲线.并在同样初始条件和理论模型下,计算了200 keV N+注入植物种子的深度-浓度分布,为研究低能离子注入植物种子深度-浓度分布提供了一种初步的理论计算方法.

颗粒在液相中溶解-析出过程的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法,通过建立合理的模拟规则,对单个圆形颗粒在液相中被溶解并形成溶质、溶质扩散、以及溶质析出等过程进行模拟。模拟结果表明:颗粒溶解度随模拟时间延长而逐渐增加,液相中的溶质浓度相应趋于饱和;升高模拟温度会加快颗粒的溶解速率,使溶质在液相中达到饱和所需要的时间缩短,饱和浓度值相应增加;尺寸越小的颗粒表现出越高的溶解活性,通过对不同初始尺寸的颗粒在液相中达到溶解平衡过程的模拟,所得平衡尺寸及饱和浓度之间的关联性与Gibbs-Thomson关系较为吻合。上述模拟结果均与实际溶解情况较一致。

蒙特卡罗模拟在单颗粒扫描电镜-能谱定量分析中的应用研究

使用扫描电镜-能谱分析技术在10kV/1nA条件下分别对微束分析国家标准样品、K411玻璃微球和自制的颗粒标准样品进行了测试,并用CASINO程序对其进行了元素定量计算,以检验蒙特卡罗模拟在单颗粒分析中的适用性。研究结果表明:(1)无论是块状还是颗粒标准样品,CASINO程序给出的定量计算结果总体上都明显优于能谱仪自带的XPP程序;(2)相比归一化法,CASINO程序能显著地校正颗粒效应;(3)对于Cu、Zn等KαX射线荧光产额较低的元素,在其含量较低时最好使用Lα线进行定量计算;(4)对于Cr2O3等存在严重谱线重叠的样品,进行相应的重叠校正也可得到较为准确的定量计算结果。

基于蒙特卡罗模拟3-D PET图像重建的研究

应用蒙特卡罗模拟软件GATE对Ge Discovery LS PET/CT扫描系统进行模拟,获得三维投影数据,分别采用三维有序子集最大期望值法(3-D OSEM)与三维滤波反投影法(3-D FBP)进行图像重建,从空间分辨率、成像的对比度以及信噪比等方面对3-D OSEM法与3-D FBP法的重建结果进行比较。结果显示,对蒙特卡罗方法模拟获得的三维投影数据,采用3-D OSEM法重建比3-D FBP法重建得到的图像质量好。

蒙特卡罗模拟优化β-内酰胺类药物治疗尿路大肠埃希菌感染的给药方案

目的:根据药动/药效(PK/PD)理论,应用蒙特卡罗模拟评价β-内酰胺类抗菌药物对尿路大肠埃希菌感染的治疗效果,获得优化的给药方案。方法:筛选2016年7月～2016年12月(2016年组)和2017年7月～2017年12月(2017年组)的尿路大肠埃希菌感染的病例,选择头孢他啶、哌拉西林他唑巴坦、亚胺培南、美罗培南等4种β-内酰胺类抗菌药物进行蒙特卡罗模拟(10 000次),获得累积反应分数(CFR)进行给药方案的评估。结果:头孢他啶2 g,1次/d的CFR较低,未达到70%;哌拉西林他唑巴坦4.5 g,1次/8 h的CFR>70%,为有效的治疗方案;亚胺培南0.5 g,1次/8 h和美罗培南0.5 g,1次/8 h的CFR值均>90%。结论:对于尿路大肠埃希菌感染,哌拉西林他唑巴坦4.5 g,1次/8 h为有效给药方案,产ESBLs大肠埃希菌引起的尿路重症感染可首选亚胺培南或美罗培南进行治疗;头孢他啶对尿路大肠埃希菌的效果不理想。

基于拟蒙特卡罗模拟法的电-热联合系统概率能量流分析

电-热联合系统中分布式可再生能源出力波动大、电和热负荷随机变化。建立电-热联合系统含不确定性的稳态能量流模型。通过Sobol点列构造低偏差点列,基于拟蒙特卡罗模拟法对随机变量抽样,考虑随机变量之间的相关性,求解电-热联合系统的概率能量流。算例表明所提方法收敛稳定性好,为后续研究电-热联合系统安全分析奠定了基础。

用蒙特-卡罗模型模拟铪等离子体光谱

阐述了中间耦合情况下的Monte Carlo理论模型.在局域热动平衡条件下,用Monte Carlo模型模拟Hf等离子体复杂光谱的部分光谱:类锆铪的光谱.其主要方法是:由未分辨跃迁阵(UTA)方法计算出类锆铪等离子体的4d4-4d35p束缚束缚跃迁阵的谱线数目,从高斯分布中随机确定每条谱线的能量,再根据完全中间耦合时能量与强度的关系来确定每条谱线的强度,从而模拟未分辨跃迁阵Hf32+4d4-4d35p的光谱线.

基于蒙特卡罗模拟技术的工程造价风险因素分析

将工程造价风险管理理论、技术与概率分析、数理统计、计算机技术等紧密结合,立足于主动控制原理,运用蒙特卡罗模拟及水晶球(Crystal Ball)软件,分析具体工程项目造价的风险水平,检验模型与具体实际相结合时发挥的实效性,提出规避造价风险的措施和方法,为建设工程项目造价管理模式提供决策参考,提高造价管理的效率和精度。

直接模拟蒙特卡罗羽流模拟的两相作用模型

为了数值模拟包含气体分子和凝相颗粒的两相羽流场,使用自主开发的羽流计算软件(PWS)对两相作用模型进行研究。计算均匀气流对颗粒的加速过程,结果与理论解一致,证明气体分子对颗粒的单向作用模型合理。计算气体分子在颗粒表面的反射时,将全局坐标系转换到颗粒坐标系确定其法线,再转换到法线坐标系进行镜面反射或漫反射。将这种间接法与使用反射向量的分布函数的直接法进行了对比。对同一个气体分子在颗粒表面的反射进行1×106次数值试验,两种方法所得镜面反射的速度向量均符合空间均匀分布,漫反射的速度向量分布相互一致。使用两种方法模拟150N液体火箭发动机的两相羽流场,所得气相羽流场几乎相同,间接法计算效率较高。液滴颗粒对气流场的影响主要集中在轴线附近,与无液滴的气流场相比,有液滴时会使气流温度升高、压强增大、马赫数减小。

脉冲激光烧蚀铕粒子速度劈裂的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法,模拟了烧蚀铕粒子输运动力学过程,得到了铕粒子电流随时空演化曲线,模拟结果与实验数据符合较好.探讨了环境气体压强对速度劈裂的影响,研究结果表明,环境气体压强对速度劈裂有较明显的影响.当靶-衬间距为60 mm时,铕粒子速度劈裂的范围为10～220 Pa;当环境气体压强为120 Pa时,速度劈裂现象最明显,烧蚀粒子的质量对速度劈裂的压强范围起决定性作用.

随钻D-T中子孔隙度测井屏蔽体的蒙特卡罗研究

为了消除石油测井中化学中子放射源使用的危害,针对使用氘-氚(D-T)中子发生器的随钻中子孔隙度测井仪器,利用蒙特卡罗模拟方法,分层计算了多种屏蔽材料对不同能量中子的慢化和屏蔽效果,并分析了使用各种屏蔽材料的测井仪器在石灰岩地层的响应规律。结果表明:使用D-T发生器的随钻中子孔隙度测井仪器的最佳屏蔽体为12cm钨与6cm碳化硼的组合,此时屏蔽效果最好、响应地层孔隙度的灵敏度最高。

蒙特卡罗模拟方法在实物期权定价中的应用

在引进布莱克-斯科尔公式进行实物期权定价的基础上,考虑了因素的不确定性对实物期权定价的影响。为了消除这些影响,采用概率分布法处理不确定性因素。先直接利用随机数考虑离散情况下的期权定价,再使用蒙特卡罗模拟方法进行反复计算,减少误差,这样得到的结果更加稳定且贴近实际,从而有利于做出更精确的决策。

在工程风险分析中应用Matlab进行蒙特卡罗模拟

蒙特卡罗方法是工程风险分析中一种常用的方法,而产生具有一定分布的随机数是该方法中一个重要的步骤。应用Matlab软件实现该步骤的方法,具有简单、快捷、实用的优点。

基于Excel的蒙特卡罗模拟方法的实现

以ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ电子表格软件为基础，探讨了Ｅｘｃｅｌ在开发决策支持系统方面的功能，在研究给出了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟算法之后，通过一案例实现了基于Ｅｘｃｅｌ的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ摸拟系统．工作表明。

蒙特卡罗模拟在《计量经济学》教学中的应用

在大学本科《计量经济学》教学过程中,运用蒙特卡罗模拟实验可以帮助学生轻易获得对相关知识的直接体验和理解,而不需要高级的数学知识。以存在违背经典假定的序列相关情形时为例,运用Stata软件进行编程,说明蒙特卡罗模拟实验在《计量经济学》教学中的应用。

理想玻色气体的凝聚及其蒙特卡罗模拟

对于理想玻色气体的平衡态分布下 ,当化学势 μ由趋于零即Z =eμ/KT趋于 1时 ,系统中的粒子以宏观上有限的百分比凝聚于ε =0单粒子态上 .通过量子系统的Metropolis方法的模拟 ,在粒子数很少的情况下 ,基态粒子数涨落很大 ,甚至出现类似能级分布 ;其次 ,在T <Tc(凝聚临界温度 )时 ,确实发生玻色 -爱因斯坦凝聚 ,Tc 与理论值是否完全相符还有待进一步验证 .

高密度磁记录纳米颗粒膜磁性的蒙特—卡罗模拟

用蒙特-卡罗方法对Co-C和CoPt-C纳米颗粒膜的磁特性进行模拟研究. 模拟中,假设磁性颗粒为球形、单畴,易轴随机取向. 对包含hcp结构、直径为3 nm的Co颗粒的Co-C膜给出了湿度从3 K到300 K的磁滞回线,超顺磁驰豫的截止温度约20 K;对包含fct结构CoPt的CoPt-C膜给出了300 K时平均颗粒尺寸从4 nm到6 nm,对应于不同尺寸分布下的磁滞回线. 模拟显示,由于fct结构CoPt-C有特大的各向异性,因而具备超高的矫顽力,可以满足超高密度磁记录的需要. 以上模拟的结果与Co-C颗粒膜和CoPt-C颗粒膜的实验结果一致.

医疗场所空气中碘-131在线探测系统模拟设计

为了实现无富集条件下对碘-131的快速精准测量,提出了针对医疗场所空气中碘-131的γ、β联合测量方法。通过Geant4建立探测系统模型,模拟研究探测系统对碘-131释放的β粒子和γ射线进行探测,其中NaI探测器和塑料闪烁体探测器分别实现对γ射线和β射线的测量。模拟计算表明,探测系统获取的γ全能峰计数、β计数与碘-131浓度之间存在线性关系。系统可首先通过获取γ能谱分析碘-131特征峰实现碘-131识别,利用γ射线全能峰计数与β射线计数之间的线性关系确定β射线贡献是否仅来自于碘-131,然后利用β射线的高探测效率进行快速测量。模拟计算探测系统测量1 h,其双3英寸NaI探测器的探测效率为1.7%,其MDC可达到19.59 Bq/m^(3),其塑闪探测器的探测效率为36%,MDC为7.93 Bq/m^(3),均显著低于38.50 Bq/m^(3)。基于γ全能峰计数和β计数的联合计算公式计算的碘-131的浓度,相对误差≤0.6%。提出的探测系统充分利用了β射线探测效率高和γ能谱能量识别能力强的优点,通过γ能谱全能峰计数和β计数测量可实现碘-131浓度的快速准确测量。

水泥土搅拌桩均匀性的蒙特卡罗-有限元分析

建立了江北高速公路水泥土搅拌桩成桩工艺性试验的有限元模型。在桩体弹性模量均值不变的情况下,令桩体的弹塑性参数(弹性模量和黏聚力)沿桩身纵向随机分布,采用水泥土搅拌桩成桩过程的蒙特卡罗-有限元法,分析了水泥土搅拌桩的桩体纵向均匀性对单桩承载力的影响。研究结果表明:随着桩身不均匀程度的增加,单桩承载力降低的概率也随之增加。桩尖强度是水泥土搅拌桩单桩承载力的主要影响因素之一。桩尖的弹性模量均值大于全桩弹性模量均值时,单桩承载力特征值偏大;桩尖弹性模量均值小于全桩弹性模量均值时,单桩承载力特征值偏小。