饱和溶液电导率法在滨海高盐土壤水盐运移规律分析中的应用

分析海涂围垦区土壤水盐运移规律对改良滨海区域盐碱地有着重要意义。而在高盐土壤中实现含水率和可溶解盐分浓度的连续测量是掌握海涂围垦区土壤水盐运移规律的关键,因此以江苏如东海涂围垦试验区内的重度盐土为研究对象,利用耐盐度较好的土壤水分—盐分传感器连续监测土壤含水率、表观电导率变化,以土壤饱和溶液电导率(E_(C_(sat)))为盐分当量指标,分析受降雨、蒸发影响的水盐运移规律。结果表明,E_(C_(sat))可用以指示土壤中最大可溶解盐分含量。此外,土壤盐分在年内呈显著的季节性变化,即在冬季土壤中盐分较高,春季土壤脱盐,夏季土壤盐分波动剧烈,秋季土壤积盐明显。在蒸发和降雨过程中,E_(C_(sat))可有效指示不同埋深处土壤盐分的变化特征,结合土壤水分运移规律可直观佐证“盐随水走”的运移特征。

指向科学思维发展的化学数字化教学探究——以“饱和溶液与不饱和溶液”为例

分析当前初中化学教学的一般思路和存在问题,教师结合《义务教育化学课程标准(2022年版)》提出的学业要求,借助数字技术赋能化学课堂教学,从定性和定量的视角剖析化学原理和概念。在“饱和溶液与不饱和溶液”的教学中,教师开展仿真实验,实时呈现实验现象和溶液浓度,引导学生进行定性与定量相结合的分析,理解“饱和溶液”的含义,大胆质疑“人的肉眼能观察到极少量固体的溶解吗”,同时适时引入电导率传感器,辅助学生建立饱和溶液定性与定量的联系,促进其科学思维发展,实现了学科育人价值。

部分饱和岩石的黏弹性Chapman-Kelvin模型的正演模拟方法研究

在讨论地震波传播理论时,大部分情况下是把地震波看作弹性波.事实上,地下介质是非完全弹性介质,这使得传统的均匀、完全弹性介质理论受到了严重挑战.地震波在裂隙岩石中传播受裂隙系统和流体含量的影响较大,以往许多关于频变各向异性的理论大多局限于单相流体假设,但是几乎所有储层中通常被一种以上的流体部分饱和或完全饱和.本文在Chapman理论基础上,提出了基于部分饱和的黏弹性Chapman-Kelvin模型的正演模拟新方法,以提高对部分饱和岩石的黏弹性地震波频变各向异性的认识.该方法基于Chapman和Kelvin理论模型,计算了双相不混溶流体饱和裂隙岩石中的黏弹性波频变各向异性弹性系数的表达式,提出包含喷射流和斑块效应的统一地震波传播的黏弹性Chapman-Kelvin新模型.通过对新模型进行数值试验,讨论了无裂缝和存在裂缝两种情况下,含裂隙储层部分饱和岩石中耦合的喷射流和斑块效应对黏弹性介质频变各向异性的影响.试验结果反映出黏弹性介质下地震波频变各向异性的变化规律,验证了本文提出的新方法和新模型正确.本文将黏弹性介质各向异性与裂缝中的流体流动参数相联系,有利于提高对含裂缝储层部分饱和岩石的黏弹性波频变地震各向异性的认识,以及地震学与油藏工程的结合程度.

基于实验和模型表征培育“科学思维”的教学实践——以“饱和溶液”为例

分析当前“饱和溶液”概念教学的一般思路和存在问题。以问题为载体进行探究设计,通过引导学生在探究活动过程中利用实验和自制模型,建构、修正并完善“饱和溶液”的概念,学会运用类比、解释、分析、预测、综合和归纳等科学方法,形成证据意识和模型应用能力,从而实现“科学思维”的发展。

宽转子无轴承开关磁阻电机的计及磁饱和径向力模型

针对无轴承开关磁阻电机现有的基于无磁饱和假设的数学模型只适用于未磁饱和工况的缺点,为宽转子单绕组无轴承开关磁阻电机建立了一种可以计及磁饱和影响的全周期径向力数学模型。首先依据该电机的磁场有限元分析结果,基于麦克斯韦应力法求出了径向力关于气隙磁密的表达式;然后对铁心材料的非线性磁化特性进行拟合,再根据该电机的等效磁路计算了计及磁饱和影响的气隙磁密;之后建立了该电机的径向力模型,并在对比分析了边缘气隙磁密和主气隙磁密对径向力的影响后,对所建径向力模型进行简化,以减小计算量和复杂度。最后利用三维有限元分析进行验证,结果表明所建径向力模型对该电机未磁饱和、部分磁饱和以及完全磁饱和工况均适用。计及磁饱和的全周期径向力模型的建立,可以为电机运行特性分析、本体优化设计以及控制策略研究提供更准确的理论参考。

振动台试验饱和机制砂模型土动力特性研究

根据饱和砂土-结构相互作用振动台试验的相似性要求,对饱和砂土的相似性要求进行探讨,提出以机制砂作为通用的饱和砂土模型材料。通过动力三轴分级循环加载试验,研究饱和机制砂模型土的最大动剪切模量Gmax、动剪切模量比G/Gmax-γ曲线、阻尼比λ-γ曲线、孔压比ru-ΔW曲线的变化范围,得到其动力本构模型参数随有效粒径d10、不均匀系数Cu、曲率系数Cc和相对密度Dr的变化规律和拟合公式,并根据相似要求和拟合公式分不同情况给出饱和机制砂模型土的配制方法。与文献中多种原型砂土的相似性分析表明,饱和机制砂模型土可以对大部分原型砂土有效实现动力特性相似和液化特性相似,证明其广泛适用性。

非饱和黏性土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型

将非饱和土广义有效应力原理与三剪强度准则相结合,提出了非饱和土广义有效应力三剪强度准则。将所提准则作为破坏准则,分别采用等量代换法和坐标平移法推导出新的破坏应力比,并将其与非饱和土修正剑桥模型相结合得到了新的屈服函数。相比于原来修正剑桥模型中的破坏应力比为定值,新的屈服函数可以更好地反应土体全应力状态、中间主应力效应和拉压不等效应。在弹塑性理论的框架下,建立了非饱和土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型。以江西正常固结非饱和重塑红黏土作为试验研究对象,进行室内土工试验、土水特征曲线试验、压缩回弹试验、非饱和土常规三轴固结排水试验。将该本构模型计算结果与非饱和土三轴固结排水试验结果进行对比验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了该本构模型的正确性。在轴向应变较小时,等量代换法和坐标平移法模拟结果比较接近,随着轴向应变增大直至偏应力达到平稳状态的过程中,等量代换法计算结果要大于坐标平移法计算结果,且更接近于试验值。真三轴计算预测结果表明:在固结排水条件下,初始压实度、净围压、基质吸力相同,中间主应力影响系数越大,则剪应力和体应变越大。b值相同的情况下,轴向应变较小时,等量代换法计算结果和坐标平移法计算结果比较接近,随着轴向应变的增大,二者之间的差值也越来越大。

基于模型建构促进饱和溶液概念本质的理解

模型建构能力是化学学科核心素养中“模型认知”的重要内容。通过模型建构促进对化学概念本质的理解是重要的教学手段。“饱和溶液”“不饱和溶液”是初中化学教学中的重要概念,引导学生从定量角度抽象出“饱和溶液模型”的构成要素,修改“溶液组成模型”,创建“饱和溶液模型”,应用模型解释“饱和溶液”与“不饱和溶液”间的转化关系,预测氢氧化钙溶液状态的转化方法。在创建模型、应用模型的过程中,促进学生对“饱和溶液”概念本质的理解,提升学生模型认知能力。

考虑非饱和土基质吸力-回弹指数相关性的弹塑性本构模型及有限元实现

非饱和土压缩指数受基质吸力影响明显,回弹指数是土的临界状态本构模型中的重要变形参数。但在本构模型理论研究中,回弹指数随基质吸力的变化影响往往被忽略。为解决这一矛盾,以杭州地区重塑粉土为试样,使用GDS非饱和直剪系统的竖向加载功能,对试样进行50、100、200 kPa 3种定吸力条件下一维固结回弹试验,获取不同基质吸力非饱和回弹指数κ(s),并拟合得到κ(s)函数关系,对比已有试验研究,验证了拟合结果的合理性。进而将κ(s)表达式引入非饱和土扩展剑桥弹塑性本构模型,形成一种考虑回弹指数随基质吸力变化的非饱和土弹塑性本构模型。应用子增量步显示积分算法将该模型编辑成ABAQUS有限元UMAT子程序,最后基于ABAQUS有限元平台结合自编UMAT子程序进行固结回弹数值试验,模拟实际试验过程,对比两者试验结果,验证了该UMAT子程序的正确性。实现了一种考虑回弹指数随基质吸力变化的非饱和土弹塑性本构模型的数值化,为其进一步应用建立基础。

泰兴市非饱和带与饱和带间固液界面传质模型的推导

非饱和带与饱和带紧密相联,建立两者交界处的固液界面传质模型,可以为非饱和带耦合饱和带模型提供一定理论基础,对更好地预测地下水污染趋势也非常有意义。文章以江苏省泰兴市为研究对象,将吸附与解吸、颗粒薄膜扩散、分配作用、稀释作用4种固液界面反应和非饱和带、饱和带的特性结合,推导出将非饱和带与饱和带联系在一起的固液界面传质模型。使用Matlab模拟模型参数改变时,地下水中污染物浓度的变化。结果表明,该模型是可行的,但是污染场地、污染物种类可能会对模型模拟结果造成影响。

用BBM模型模拟非饱和重塑黄土的变形强度特性

对非饱和土BBM模型进行分析、研究、验证,并做进一步的修正,从而使模型更符合非饱和黄土的基质吸力的变化规律。对文献中等b等σ3且b=0应力路径下的BBM模型的迭代计算方法进行修正,进而给出等b等p且b=0时的BBM模型的迭代计算方法。基于非饱和黄土的控制吸力真三轴试验下的相关试验结果,求得BBM模型的相关模型参数,并利用相应的计算方法对等b等p且b=0路径下的非饱和黄土试验结果进行预测。考虑对于非饱和黄土,相关模型参数随基质吸力的非线性变化关系,采用一个双曲线函数关系式对BBM模型进行修正,并对修正后的模型进行验证,结果显示修正后模型整体预测结果理想,尤其是对于低吸力低净平均应力下的预测结果较原始模型更为理想。

考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型及其求解方法

为准确预测跨海隧道衬砌内部氯离子含量,本文提出了一个考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型。首先,分别引入Langmuir等温吸附结合模型、幂函数型非饱和扩散方程和VG-Mualem水分传输模型,依次考虑氯离子结合效应、混凝土内部非饱和扩散以及非饱和水分渗透作用对氯离子传输的影响,建立非饱和状态下的隧道衬砌混凝土氯离子侵蚀理论模型;其次,基于有限差分原理提出模型的数值求解方法,并验证求解方法的有效性;最后,通过试验分析模型的可靠性,开展参数讨论。研究结果表明:在非饱和状态下,水分渗透对混凝土内离子输运有双重促进作用,使得混凝土内部的饱和度、扩散系数和渗透系数均随时间增加而逐渐增大;在外水压作用早期,混凝土内部处于非饱和状态时,混凝土内部的毛细压力对离子传输效率的影响占主导作用,且呈现出显著的正相关性;饱和渗透系数越大,溶质流速越快,氯离子传输效率也更高。本文提出的基于有限差分原理的数值求解方法是有效的,建立的非饱和状态下隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型具有可靠性,可用于分析混凝土内部非饱和状态时的氯离子传输规律。

具有饱和发生率的SAIRS传染病模型的定性分析

本文建立了一类具有饱和发生率和无症状感染的SAIRS传染病模型。计算了模型的基本再生数R0,并推导出了模型的无病平衡点X0和地方病平衡点X*。进一步地,对模型在饱和发生率的条件下平衡点的稳定性通过解得有界性和构造合适Lyapunov函数方法进行了研究。

带有饱和治疗函数的SIS模型的几类分支分析

研究了具有标准发生率和饱和治疗函数的SIS传染病模型的几类分支.该模型中使用的饱和治疗函数是一个连续且可微的函数,用以说明当治愈率较低以及感染人数较多时延迟治疗所产生的影响.讨论了系统无病平衡点和地方病平衡点的存在性,证明了该系统存在倒向分支,分析了系统平衡点的局部和全局稳定性,讨论了该系统Hopf分支和Bogdanov-Takens分支的存在情况,得出了相应结论并且给出了系统的分支相图,以及针对研究得出的数学结果提出了一些合理化建议.

具有饱和恢复率的SEIR时滞模型的行波解

研究一类具有饱和恢复率的SEIR时滞模型的行波解.首先,考虑一类二维系统初值问题的适定性;然后,通过构造一对有界的向量值上、下解得到一个闭凸集;最后,利用Schauder不动点定理证明:当基本再生数R^(0)>1,波速c>c^(*)时模型存在非平凡行波解.

具有饱和发生率的多斑块传染病模型的动力学分析

建立了一类斑块环境下具有饱和发生率的SVEIQR传染病模型,该模型考虑了疫苗接种和隔离策略.首先,通过构造再生矩阵得到了基本再生数R0的矩阵表示.然后,应用Lyapnuov函数法证明了当R0<1时无病平衡点的全局渐近稳定性.最后,对R0进行了敏感性分析和数值模拟.结果表明:增加接种率和隔离率都能够减少基本再生数的大小;人口从高风险地区到低风险地区迁移率增加能够增大基本再生数的值.所以,当疾病爆发后,应严格控制高风险地区的人口向外流动,并及时进行疫苗接种以及采取相应的隔离策略.

南昌地铁含泥饱和砂土的三剪次加载面模型

以三剪强度准则作为破坏准则,推导出饱和土的三剪破坏应力比。考虑到砂土的剪胀特性,引入剪胀状态参量对三剪破坏应力比进行修正得到相变应力比。用相变应力比对修正剑桥模型中为定值的破坏应力比进行替换,得到新的屈服函数。将其与次加载面理论相结合,提出含泥饱和砂土三剪次加载面模型。取用南昌地铁某路线路段地下砂土和黏土作为试验土样,砂土中掺入粒径小于0.075 mm的黏土作为含泥砂土,并设定密实度为70%的试样含泥量为0、5%和10%,通过相关土工试验确定模型参数。将本构模型计算结果与常规静三轴试验结果和循环常规动三轴试验结果进行对比验证。静三轴试验验证结果表明,本构模型计算结果与试验结果变化规律基本一致,验证了该本构模型的正确性。其他条件相同情况下,随着含泥量增大,土体抗剪强度增大,体积剪缩阶段变长,剪胀现象越不明显。动三轴试验验证结果表明,本构模型数值计算曲线与试验结果吻合较好,在加载初期土体塑性应变发展较快,随着加载和卸载的不断交替以及循环次数的不断增加,滞洄圈变得越来越密集。

基于饱和发生率的游客人数模型的动力学分析

本文将具有饱和发生率的传染病动力学SIRS模型应用于旅游业研究,获得了游客人数动力学模型。通过对该模型系统的动力学性质分析,获得了平衡点类型及全局渐近稳定的条件,分析了游客人数变化的趋势。进一步通过模拟在不同因素影响下的游客人数变化趋势发现,提高旅游吸引力、降低游客拥挤系数、延长旅游时长、提高可能再次旅游的概率皆可增加游客人数,并据此为旅游业的健康和可持续发展提供了建议。

基于情境走向真实问题解决的教学——以“饱和溶液”为例

新课标提出在真实的情境中发现问题,展开讨论,在解决问题的同时建构核心概念。以“饱和溶液”为例,以电影片段“潘冬子运盐三计策”为情境,探究什么是饱和溶液、如何判断溶液是否饱和、饱和溶液与不饱和溶液如何转化,通过在真实情境中设计真实问题提升学生的化学学科素养。

演示实验情境素材基于本原性问题的变式设计——以初中“饱和溶液”为例

在演示实验教学中,基于现象的情境素材,为什么有的时候并不能达到教师预期的教学效果,反而触发了学生的理解障碍和迷思?从初中“饱和溶液”概念的3个本原性问题——(1)是什么(溶质、溶剂);(2)解决什么(溶解限度);(3)如何解决(溶液达到“饱和”的条件)入手,运用变异理论有关识别事物特征属性的认知思维图式,对演示实验情境素材进行了变式设计。在凸显“条件观”的认识视角中,帮助学生深入理解概念内涵以促进化学学科思维的有效生成。