A study on coupling technique and implementation of the wave-circulation coupled model

The coupler is fundamental for a coupled model to realize complex interactions among component models.This paper focuses on the coupling process of Wave-Circulation(W-C) coupled model which consists of MASNUM(key laboratory of marine science and numerical modeling wave model)and POM(Princeton Ocean Model).The current coupling module of this coupled model is based on the inefficient I/O file,which has already become a performance bottleneck especially when the coupled model utilizes a large number of processes.To improve the performance of the W-C model,a flexible coupling module based on the model coupling toolkit(MCT) is designed and implemented to replace the current I/O file coupling module in the coupled model.Empirical studies that we have carried out demonstrate that our online coupling module can dramatically improve the parallel performance of the coupled model.The online coupling module outperforms the I/O file coupling module.When processes increase to 96,the whole process of EXP-C takes only 695.8 seconds,which is only 58.8%of the execution time of EXP-F.Based on our experiments under 2D Parallel Decomposition(2DPD),we suggest setting parallel decomposition strategies automatically to component models in order to achieve high parallel efficiency.

QCD One-Loop Effective Coupling Constant and Quark Mass Given in a Mass-Dependent Renormalization

The QCD one-loop renormalization is restudied in a mass-dependent subtraction scheme in which the quark mass is not set to vanish and the renormalization point is chosen to be an arbitrary time-like momentum. The correctness of the subtraction is ensured by the Ward identities which are respected in all the processes of subtraction.By considering the mass effect, the effective coupling constant and the effective quark masses derived by solving the renormalization group equations are given in improved expressions which are different from the previous results.PACS numbers: 11.10.Gh, 11.10.Hi, 12.38.-t, 12.38.

中国特色学徒制与实践教学体系耦合的机理、困境与路径

在推进中国式职业教育现代化与产教融合战略背景下,中国特色学徒制与实践教学体系相互协同、交互耦合,共同致力于培养高素质技术技能人才,推动职业教育体系的持续创新与发展。以制定统一的人才培养目标缓解人才供需矛盾、以设计共同的教学内容契合产业发展需求、以构建协同的教学管理机制保障技能人才成长、以建立合作互补的师资队伍支撑人才培养质量,可以实现中国特色学徒制与实践教学体系的耦合。然而,职业教育在实践发展中面临着企业参与和合作意愿不高、教学内容标准缺失、教学管理软硬件保障不足、专业型教师缺乏等困境。通过协商共建人才培养方案、协同共研教学内容、共建共享数字资源平台、互聘共用“双导师”队伍,可以有效促进中国特色学徒制与实践教学体系的耦合,从而助推高素质技术技能人才的培养、产教融合战略的顺利实施和中国式教育现代化的实现。

BDD电催化耦合电解析处理载人航天器中冷凝废水的研究

为解决在硼掺杂的金刚石电极(BDD)电催化处理冷凝废水中,由于冷凝废水电导率低而导致处理能耗较高的问题,提出了BDD电催化耦合电解析的新方法处理冷凝废水。在BDD反应器内填充吸附有无机盐的混合阴阳离子交换树脂,电催化处理冷凝废水时吸附在树脂上的离子在电场作用下解析下来进入废水中,并进行交替的吸附、解析及定向运动,从而改善废水的导电性,电极两端电压显著降低,停止加电后,离子又能重新交换吸附在树脂上。以Na_(2)SO_(4),Na_(3)PO_(4)以及NaNO_(3)作为电解质时,对总有机碳(TOC)去除没有影响;而以NaCl作为电解质时,TOC去除率随着NaCl添加量的增加而降低。

正极性直流电场对绝缘子雾凇覆冰的影响机理及覆冰试验验证

复杂大气环境下绝缘子覆冰是影响电网安全运行的关键科学问题。与交流相比,直流电场对荷电水滴具有较强的吸附作用,但鲜有研究涉及。基于场致荷电、流体力学和电磁学原理,对两种典型悬式绝缘子开展了电场-流场耦合仿真分析以及自然覆冰试验研究。结果表明,荷电水滴在直流电场中趋向于沿电场线运动,且其轨迹偏移量随着外施电压和水滴直径的增加而增大,而随着风速的增加而减小;直流电场下绝缘子表面产生冰树枝,不同绝缘子表面法向电场分量存在较大差异,进而影响冰树枝的生长特性;随着外施电压的升高,冰树枝逐渐从绝缘子伞裙边缘扩散至其表面,且冰树枝尖端逐渐变钝;带电情况下两种绝缘子覆冰量和覆冰长度大于不带电情况,且增长幅度均超过15%。研究结果对于建立带电绝缘子覆冰增长模型奠定了基础。

表面粗糙度对配流副润滑特性的影响

为研究表面粗糙度对轴向液压柱塞泵马达配流副润滑特性的影响,引入Weierstrass-Mandelbort分形函数,对不同幅值的表面粗糙度的表面形貌进行二维和三维模拟,建立考虑表面粗糙度的流固热耦合下的配流副油膜润滑模型,采用中差分形式的有限差分法和松弛迭代法对其进行数值求解,并分析油膜厚度、油膜压力、油膜承载力、摩擦因数等性能参数随着表面粗糙度幅值变化的规律。通过盘-盘形式的配流盘-缸体摩擦磨损试验,得到不同幅值的表面粗糙度下配流副摩擦因数,对所建立的数学模型进行验证。数值计算结果表明,表面粗糙度幅值的增大会引起油膜承载力增大,但也会引起最大油膜压力和摩擦因数的增大,导致摩擦性能下降。摩擦磨损试验发现,表面粗糙度增大,配流盘表面摩擦磨损情况加剧,配流副润滑性能和耐磨性能整体降低。因此在配流盘表面加工处理中,应适当降低其表面粗糙度。

基于水热耦合的寒区隧道仰坡稳定性研究

【目的】研究我国西北部寒冷地区的隧道仰坡稳定性及其季节温度效应的变化规律。【方法】建立寒区隧道仰坡的水热全耦合数学模型,以冻融环境变化为模拟分析基础,对其水热环境和稳定性进行数值模拟计算。【结果】结果表明,寒区隧道仰坡稳定性与土体冻融状态相关;临空面土体受环境温度影响较为明显,而内侧土温变化不显著。【结论】当温度降低,土体冻结层厚度增加时,仰坡稳定性表现较好;气温回暖季节冻融层融化,仰坡破坏滑移面几乎与坡面平行并向上延伸,极易发生滑塌灾害。

长江经济带物流-经济-环境系统耦合协调度评价及时空效应

长江经济带作为重大国家战略发展区域,物流业的高速发展对推动其经济高质量发展提供了强大助力。与此同时,物流业与经济的快速发展也对长江经济带绿色发展带来了一定影响。通过构建长江经济带物流-经济-环境系统(简称长江经济带LEES)耦合协调度评价模型,基于长江经济带11个省(直辖市)2011—2021年面板数据,对其耦合协调度进行实证分析,并运用变异系数法、探索性空间分析法对其耦合发展时空效应进行研究。结果显示:长江经济带LEES耦合协调水平整体呈上升趋势,区域差异则呈现出由大到小的变化趋势。其中,全局空间自相关分析发现,长江经济带各省份LEES耦合协调水平存在正向的全局空间自相关性,但其空间集聚现象不断减弱,区域间差异越来越小;局部空间自相关分析发现,长江经济带区域LEES耦合协调水平局部空间自相关性逐年下降,且随着时间的推移,正向作用开始减弱,负向作用开始增强。因此,应结合长江经济带实际情况,逐步完善长江经济带LEES耦合协调发展的互动作用和良性价值循环机制,积极推动长江经济带区域经济协同创新发展,加大物流基础设施建设的投入力度,加快环境规章制度的制定与落实,同时加强各省级政府的统领引导作用,共同推动长江经济带LEES耦合协调发展。

永川南区深层页岩气水平井小井眼井壁稳定性研究

四川盆地南部(以下简称川南)深层下志留统龙马溪组页岩地层受高应力和钻井液水化影响,部分水平井发生井壁失稳。为了探讨深层页岩气水平井6.5 in小井眼建井的可行性,以川南永川南区深层龙马溪组页岩地层为研究对象,开展了XRD、SEM以及不同工作液条件下的膨胀率、岩石力学参数等基础理化测试,并结合力学—化学耦合、流体—固体耦合作用的井壁失稳模型研究,明确了永川南区龙马溪组储层页岩在钻井液浸泡前后、不同井眼尺寸和不同岩石尺寸条件下的井壁稳定性变化规律。研究结果表明:①永川南区龙马溪组页岩整体致密,矿物定向分布,石英、方解石含量高,岩性硬而脆;②黏土含量较少,以伊利石、绿泥石为主,含少量伊蒙混层,且水基、油基钻井液条件下膨胀应变普遍低于5‰,吸水膨胀能力弱;③井下压力环境下页岩具有较高的力学强度,油基钻井液对页岩力学强度的影响变化总体在10%以内。结论认为:①钻井液浸泡前后,不同井眼尺寸对井壁稳定性影响不大;②6.5 in小井眼井壁稳定性较8.5 in井眼更优,能够满足小井眼建井井壁稳定性需求。

穿戴式下肢外骨骼设计与运动学分析

随着下肢功能障碍者在人口中所占比例逐年增长,以物理辅助治疗为主要形式的下肢外骨骼成为康复领域的研究热点之一。提出了一种穿戴式下肢外骨骼样机模型并对其运动性能进行了分析。首先,建立了人体下肢与外骨骼的运动机制对应关系;其次,应用标准D-H法构建外骨骼运动学数学模型,通过齐次变换矩阵进行正、逆运动学解算,并检验了模型及解算方程的正确性;最后,基于人体下肢步态特征对人机耦合模型进行了仿真,曲线拟合优度表明,外骨骼运行平稳,且具有较好的兼容性和跟随性能。获得的各关节曲线数据为下肢外骨骼控制策略的制定提供了数据基础。

农产品冷链物流和农民增收协调发展研究

利用熵值法、耦合协调度、障碍度模型分析2011年至2021年中国农产品冷链物流和农民增收的耦合协调关系,探讨影响协调发展的障碍因素。研究发现,在考察期内,中国农产品冷链物流系统和农民增收系统都得到了持续发展,耦合协调发展水平稳步上升,耦合协调程度经历了“拮抗-磨合-协调”的演进历程,最终达到优质协调状态。农产品冷链物流运作能力、头部冷链物流企业经营能力、农民生活质量改善情况,是影响两个系统协调关系的主要因素。相关部门应当健全农产品冷链物流网络,优化农产品冷链物流服务体系,加强全流程质量管理,从而提高农产品冷链物流效率;推进乡村振兴和农业产业升级,增加农民的收入并且提高他们的生活质量,为农产品冷链物流提供更广阔的市场需求和发展空间;政府和全社会应当加强对乡村发展、农民增收、农产品冷链物流的支持力度,通过政策扶持、资金投入、人才培养等方式,推动农产品冷链物流和农民增收相互促进、协调发展。

四川省耕地压力与经济发展的时空耦合分析

【目的】保护四川省耕地资源的可持续利用,保障区域内粮食安全,为耕地保护和经济发展政策提供依据。【方法】以四川省为研究对象,基于GIS技术,运用耕地压力指数模型、熵权TOPSIS法、地理集中度、主成分分析等方法,探讨四川省耕地压力的时空分布特征,分析耕地压力和经济发展的耦合关系,并探索影响二者耦合关系的主要因素。【结果】2005~2020年间,四川省耕地压力指数总体上呈减小趋势;从空间分布特征来看,四川省耕地压力等级高的地市随时间推移从11个减少到1个,低压力及以下等级地市由3个增加到18个,粮食安全问题在不同的空间上有所缓解。耕地压力与经济发展密切相关,二者的耦合指数总体上自西北向东南呈递减趋势,耦合类型以耕地压力超前型为主。主成分分析发现,国民生产总值、农村居民家庭人均纯收入、城镇居民家庭人均收入、社会消费品零售总额、年均温、国土面积、粮食单产、年降水量、化肥施用量等9个指标是影响耕地压力与经济发展耦合度的主要指标。【结论】四川省耕地压力指数与经济发展水平间具有明显的耦合特征,应通过科学调整产业结构、倡导合理消费、加大农业投入等手段来协调耕地压力指数与经济协调发展。

热障涂层对涡轮动叶温度及应力的影响研究

为研究热障涂层对于涡轮叶片服役温度和应力的影响,以燃气轮机第一级涡轮动叶为研究对象,基于流热固耦合的数值仿真方法,分析了有无热障涂层及不同热障涂层厚度下,叶片的流动传热特征以及叶身应力响应变化规律,并将温度和应力分析结果与真实服役叶片热障涂层剥落和基体裂纹萌生失效等故障情况进行对比分析。结果表明:数值仿真方法可以揭示涡轮叶片实际运行中的温度和应力分布特征;热障涂层可有效降低叶片基体的平均温度,但是对于局部高温区,若没有良好的冷却设计配合,热障涂层的保护效果有限;热障涂层厚度变化未改变叶片高应力区位置,随着厚度增加,叶片危险部位的应力逐渐下降;对于本文的研究对象,与无热障涂层情况相比,0.4mm热障涂层可使得叶片高应力区域最大等效应力下降30~60MPa。

永磁霍尔推力器性能退化及寿命评估研究

为了探究永磁霍尔推力器在寿命末期的性能退化情况,针对HEP-600PM型推力器,模拟其陶瓷通道及内永磁盖板形貌,进行了热磁耦合仿真和放电实验。通过计算和实验得出推力器寿命末期永磁铁温度下降在10℃以内;推力和阳极效率退化程度约为10%,推力器在该状态下仍能够满足低轨卫星入轨离轨的任务需求。为了预测推力器的使用寿命,针对内盖板侵蚀现象编写了形貌演化程序,计算了推力器在氙、氪放电时,钛、石墨材料内盖板的侵蚀过程。结果表明,推力器氪气放电时的侵蚀情况更为严峻,内盖板寿命约为氙气放电时的80%;内盖板选用石墨材料,其寿命与钛相比可增加70%以上,采用石墨作为内盖板材料能够大大延长推力器的运行寿命。

电磁轨道炮发射动力学建模与仿真研究

目前,对电磁轨道炮发射过程的研究主要集中在电枢与导轨的电-磁-热-力等多场耦合动力学研究,缺少电磁轨道炮发射过程中弹丸的发射动力学建模和分析。针对此问题,结合电磁轨道炮特性,考虑电磁力、摩擦力、空气阻力、重力和碰撞力等作用,建立了电磁轨道炮机电耦合发射动力学模型,推导出脉冲电源电路传递方程,动力学仿真求解了电磁轨道炮发射过程中弹丸膛内运动规律和电磁力。该研究结果为弹丸膛内运动和起始扰动计算分析和测试提供了理论基础。

农业大省农业现代化与农业社会化服务的耦合协调研究

农业现代化是农业社会化服务的最终目标,农业社会化服务是农业现代化发展的保障和支撑,二者相互促进、相互依赖。分析和判断农业现代化与农业社会化服务的发展现状,有利于准确把握农业发展的规律。运用熵值法测度安徽省2011—2020年农业现代化和农业社会化服务综合指数,通过耦合协调度模型定量分析二者的耦合协调关系。研究发现,安徽省农业现代化发展水平呈现先缓慢后快速的上升态势,农业社会化服务水平呈现波动式缓慢上升的趋势;两个系统间的耦合度从2011年的磨合耦合转变为2020年的高水平耦合,互动效应逐渐强化,但由于农业现代化与农业社会化服务发展始终不同步,两者的耦合协调水平仅从2011年的严重失调状态转变为2020年的勉强协调状态。建议安徽省应着重补齐农业社会化服务发展短板,实现农业现代化与农业社会化服务的良性互动发展。

高压重载螺旋传动副流固耦合与间隙优化分析

梯形丝杠副正常工作时,丝杠与螺母接触表面变形使间隙油膜厚度和压力分布不均匀,进而对梯形丝杠副的工作状态、油膜润滑特性和承载能力产生一系列影响,因此采用流固耦合分析方法对油润滑梯形丝杠副进行仿真研究。分别建立了梯形丝杠副固体模型和丝杠螺母间隙油膜的流体模型,采用流固耦合仿真分析方法,考虑油膜承载时压力升高而导致梯形丝杠副结构变形这一现象,得到相同工况、不同间隙下,丝杠与螺母的应力和变形情况以及油膜厚度对其承载性能和刚度的影响。研究结果显示:高压重载工况下,梯形丝杠与螺母均满足材料的屈服强度要求;综合考虑梯形丝杠副间隙与油膜承载刚度和承载力的关系,其润滑与承载性能在间隙为0.15~0.20 mm时最佳。

超大城市“新三化”的时空耦合协调性分析——以中国十大城市为例

新型城市化、新型工业化与服务业现代化（“新三化”）三者之间有着相互依赖、协调和促进的耦合互动关系，它们的良性共振是城市可持续发展的必要条件之一。在阐述“新三化”耦合协调的涵义基础上，构建了1套指标体系，采用全局主成分分析法计算了其“新三化”的发展水平；再运用耦合度和协调性模型，对2004~2010年10个超大城市“新三化”的时空协调规律进行了实证分析，研究结论是：①一线城市的“新三化”水平明显高于二线城市，特别是北京、上海和广州分列前三。②各市耦合均处于颉颃阶段，基本上属于粗放水平，其中6市的耦合协调性均处于中等水平，一线城市的耦合协调性高于二线城市。③就时序性来说，各市的耦合度出现波动变化，而协调性基本处于上升趋势，二线城市协调性上升的速度要快于一线城市。④就空间分异性而论，各市的耦合协调组合状况与其发展水平存在一定的空间对应性，即一线城市优于二线城市。

层状侵入体韵律层理形成过程的定量模拟——以四川攀枝花层状岩体为例

层状侵入体的韵律层理是一种特殊的岩石构造,长期以来其成因倍受关注,成因假说很多。本文在综合这些观点以及关于岩浆物理、化学性质的研究,尤其是在岩浆房对流特征研究成果的基础上,提出了新的成因解释,认为固化带前锋处矿物的结晶、熔浆组分的扩散及固化带前锋本身的推进等3个因素的相互耦合是形成韵律层理的主要机制,这个过程是发生在一定过冷却条件下的。在这种定性认识基础上,笔者提出了旨在对韵律层理形成过程进行模拟计算的框架,建立了以化学动力学计算为核心的综合模拟计算方法,并对四川攀枝花岩体第Ⅱ岩相带的韵律层理进行了模拟。

水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术

为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果,建立了由一个高精度耦合对准检测调整系统和一个特殊结构耦合装置组成的新的耦合系统,并提出了新的耦合对准方法。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水束光纤,因此根据计算结果,采用激光烧斑法来确定会聚透镜与水束光纤起始端(喷嘴孔)的距离;研究了激光在水束光纤中发生全反射的最大入射角;通过流体动力学仿真,设计了腔内流场分布均匀的耦合装置,保证了直径0.12 mm的水束光纤的高耦合品质;研究了激光能量在水束光纤中的衰减,采用特定波长和脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。实验结果表明,水束光纤导光长度超过100 mm;采用该耦合技术能够在0.2 mm厚的硅基晶片上以2 mm/s速度切割出缝宽为0.12 mm的均匀窄缝,且几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术能够很好地满足水导激光微细加工的要求。