碳氢化合物燃烧中间体Lennard-Jones系数的计算

在已有的基团贡献法公式的基础上,提出了一种新的基团贡献法公式,并通过拟合250种化合物(包括185种稳定化合物临界性质的实验值和65种自由基临界性质的计算值)的临界性质得到了40种基团的贡献值,并用于预测未知化合物的临界性质.选取了训练集以外的、有临界性质实验值的30种化合物作为独立测试集,用于验证所建模型对临界性质的预测能力,T_C和P_C平均绝对偏差分别为8.52%和16.83%.结果表明,预测结果和实验值相吻合,该模型可以用于大分子化合物及自由基的临界性质预测.根据临界性质与Lennard-Jones(L-J)系数的经验关系式,预测了碳氢化合物燃烧中间体的L-J系数,得到独立测试集46种碳氢化合物的L-J系数,与文献值接近,T_C和P_C的平均绝对偏差分别为9.88%和9.96%.比较了训练集中烷烃自由基·C_6H_(13)、烯烃自由基·C_5H_9和炔烃自由基·C_5H_7同分异构体的L-J系数,同时,将己烷自由基·C_6H_(13)与相似的邻近烷烃C_6H_(14)的L-J系数进行比较,发现同分异构体之间或相似化合物之间L-J系数有较大偏差.此外,对缺少L-J系数的114种常见碳氢化合物自由基进行了预测.这对于碳氢化合物的燃烧模拟及基元反应中压强相关的速率常数计算有重要意义.

多环芳烃Lennard-Jones系数理论研究

针对多环芳烃分子与氦气间的Lennard-Jones(L-J)系数及二元扩散系数进行了理论计算,重点分析了两种对分子间势能场进行各向同性近似的方法的适用性和准确性.研究发现对于两个维度尺寸接近的多环芳烃平面分子,先对势能场进行球形平均再计算L-J系数的传统方法,相比于新近文献中提到的一维优化方法,计算结果与实验值、经验估计值更为接近;而对于分子量基本相同但形状相差较大的不同分子,不同计算方法得到的结果差别较大.理论计算结果在低温下与现有的经验预测模型结果保持了较好的一致性;而理论计算方法相比于经验预测方法,更能体现出分子结构差异对L-J系数及二元扩散系数的影响.

量子动力学框架在Lennard-Jones团簇结构优化中的应用

Lennad-Jones团簇结构优化是在物理化学和材料科学领域经常遇到的优化问题,由于原子之间的相互作用具有高度的复杂性,因此常用来检验算法性能。量子动力学是一种具有完整数学框架且非常有效的理论模型,量子动力学框架(QDF)已经被证明在复杂问题中具有很强的竞争力。在不引入任何先验知识的基础下,使用QDF在Lennard-Jones团簇结构优化问题中进行求解,探讨QDF在具有高度复杂的解空间的团簇问题中的性能。将QDF与差分进化算法、骨架烟花算法进行对比,比较最低能量、能量分布和时间精度等。实验结果表明,在Lennard-Jones团簇结构优化问题中,可接受时间内QDF取得优于其他两种算法的最低能量。QDF是一种具有潜力的解决框架。

Lennard-Jones简单流体的自扩散系数与密度的依赖性研究

基于平衡分子动力学模拟(EMD)的方法计算了Lennard-Jones(LJ)流体的自扩散系数。结合维里定理和能量均分定理分析了体系温度和密度对扩散的影响,并通过分子动力学模拟进行了验证。研究结果表明:原子的有效直径随温度的升高而减小,进而使自扩散系数与温度的2/3次方成正比;在中等温度部分,扩散系数大体上随密度的升高而减小。本文给出了流体自扩散系数与密度依赖关系的具体函数形式,这一函数在约化温度高于1.33,约化分子数密度为0.1194~1.1942的范围内可准确描述LJ流体的自扩散行为;如果约化密度大于1.298,原子扩散行为停止,LJ流体发生玻璃化改变。

一种新的二元Lennard-Jones链式流体互扩散系数计算公式

在前期工作提出的Lennard-Jones链式(LJC)流体自扩散系数计算公式的基础上,将计算平衡性质物性参数的范得瓦尔斯混合法则尝试应用于迁移性质的计算中,提出了一种新的计算二元LJC流体互扩散系数的计算公式.公式不包含二元可调参数,物理意义更加明确.通过不同温度、组分范围的12对二元LJC流体的270个实验点对新的方法进行了验证,新公式计算结果与实验值的平均绝对偏差为6.98%.与其他计算方法的比较结果显示,该计算方法具有更高的精度.

RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化计算模型研究

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的四个原函数条件;对一个实际的应力-应变关系进行了计算,将得到的结果进行了分析;并对受弯矩形梁非极限状态下截面内力和力矩的推定计算进行了演示。针对应力-应变关系式含有非整次有理分式的情况提出了曲线拟合方法;研究了拟合次数、拟合区间和拟合函数类型对拟合精度与稳定性的影响。比较了4种典型的RPC本构模型在同种材料下的应力-应变曲线系数与损伤因子取值模型曲线,结果显示:拟合曲线得到的取值模型与其他原始曲线得到的取值模型在曲线上具有较高的相似度,证明了曲线拟合方法的准确可靠性;最后给出了一种RPC受压应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化取值模型。

考虑循环荷载下颗粒破碎的宕渣路基渗透系数预测

本文旨在揭示循环荷载作用下中-强风化泥岩宕渣破碎行为与渗透特性的内在机理。利用PFC 6.03D进行循环三轴数值模拟,借助内置Fish语言监测不同循环加载次数下宕渣试样级配、破碎率、孔隙率的动态演化规律。通过对不同加载次数下的土体级配曲线形态的分析,给出一种能描述土类多种连续级配形态的负指数型级配表达式,并讨论了其普适性。以级配方程为枢纽,构建了综合考虑颗粒组构、孔隙特征影响的渗流路径的迂曲度模型。同时,以迂曲度为修正系数,对斯托克斯孔隙流渗透系数公式进行修正。由此实现了考虑循环荷载作用下颗粒破碎的中-强风化泥岩宕渣路基渗透系数预测。研究结果表明:位点深度加深,修正潜在破碎势Bp*明显降低,而修正相对破碎势Br*与位点深度并无明显关联,Br*变化趋势可分为迅速增长、缓慢增长、收敛3个阶段;孔隙率变化呈现类似规律。所提出的负指数级配方程对4种典型级配(凹形、S形、类直线形、凸形)均具有良好适用性。修正迂曲度略大于仅考虑单一颗粒形态的迂曲度,复杂的颗粒形态使得流域内流线更加曲折,引起整体迂曲度增大。渗透系数k敛随Br*增长呈抛物线状衰减,且位点越浅,k衰减愈明显;存在临界加载振次使各位点k值收敛。本研究可为中-强风化泥岩宕渣路基服役状态评估提供新思路。

一种新的Lennard-Jones链式流体自扩散系数计算公式

基于Chapman-Enskog流体扩散系数理论,结合一套较新的针对Lennard-Jones链式(LJC)流体的分子动力学模拟数据,提出了一个新的计算LJC流体自扩散系数的半经验公式.新公式引入包含6个拟合参数的两个修正函数,分别对长链分子间排斥势能和吸引势能对分子间摩擦系数的影响进行修正,更加准确地反映出真实流体分子间的相互作用情况.新公式在较广泛的温度、压力范围内对22种LJC流体的自扩散系数进行了预测,预测结果与1 081个实验数据点比较的平均绝对偏差为3.41%.

大跨斜拉桥双层桁架主梁施工状态的阻力系数

针对规范中对大跨径桁架桥的双层主梁阻力系数在取值上的局限,提出一种主梁阻力系数计算方法,以施工阶段节段模型的风洞试验结果为基础,对双层桁架主梁进行模型简化后,使用CFD计算得出其三分力系数.采用不同迎风面特征尺寸,桁架片数以及桁架间距,分析了迎风面特征尺寸对主梁的阻力系数的影响.讨论了桁架间距以及片数不同对主梁的阻力系数的影响趋势.结果表明:迎风面特征高度与特征宽度对主梁阻力系数影响的变化规律并不相同,对此提出以桁架纵高比为变量的双层桁架桥梁主梁的阻力系数拟合公式;当桁架间距较小时,桁架片数对主梁阻力系数无影响,但当桁架间距与桁架高度比值达到3时,桁架片数的变化会对主梁的阻力系数产生较大的影响.

基于面积系数法的乡村景观碳模型建构及测度研究——以直山村为例

“双碳”视野下的乡村景观研究与实践是当代风景园林高质量发展的重要面向,乡村景观碳源碳汇量化解析与制图分析是其研究基础与技术途径,以面积系数法构建的乡村景观碳模型及其测度技术研究亟待开展。基于“三生空间”景观要素进行乡村碳源碳汇因子聚类,建立碳源碳汇清单并计算景观要素基础碳量,依托GIS平台关联对应面积、获取碳系数,建立乡村景观碳模型。以直山村为例,根据景观要素SHP图形数据库将碳模型进行制图表达,实现乡村景观要素的碳量集成与测度解析。相关研究为乡村景观要素碳源碳汇联立分析提供了一种可借鉴、可发展的技术框架与测度方法,为乡村景观碳模型系统建构与纵深发展提供研究基础。

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数C_(M)和阻力系数C_(D)取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力,并在Morison方程的基础上,使用最小二乘法计算出相应材料的C_(M)和C_(D);分析了C_(M)和C_(D)随KC数和雷诺数Re的变化情况。结果显示:同一波高下,试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加;同一波浪周期下,试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加;相同材料随着直径增加,所受波浪力增加;3种尼龙单丝随着KC数增加C_(D)逐渐增加,C_(M)变化不明显,趋于常数,随着雷诺数Re的增加C_(M)和C_(D)有逐渐增加的趋势;3种聚丙烯绳索C_(M)随着KC数和雷诺数Re增加而增加,C_(D)在低KC数时较为平稳,其随着雷诺数Re增加逐渐下降,趋于常数;涂沥青的聚丙烯绳索的C_(M)和C_(D)较为稳定。研究表明,本试验得出的C_(D)和C_(M),可用于延绳钓渔具数值模拟。

炉腹煤气量指数和透气阻力系数在马钢2号高炉的应用

对炉腹煤气量指数X_(BG)和透气阻力系数K在马钢2号高炉的应用进行了总结。通过对2号高炉1年多的生产数据跟踪分析,结果表明:X_(BG)控制在63~64m/min,对应炉腹煤气量V_(BG)控制在6300~6400m^(3)/min时,高炉稳定顺行,燃料比较为稳定;针对2号高炉炉腹渣皮厚、炉腹温度整体偏低现象,风压控制在靠上限水平,K值实际控制在4.25~4.75为宜,高炉运行状态良好。认为炉腹煤气量指数和透气阻力系数都是综合操作参数,在高炉日常操作中,可以用此来判断炉况,衡量强化程度,使炉况保持稳定顺行,技术经济指标改善。

低空封闭连廊的表面风压和整体体型系数

采用刚性模型测压风洞试验研究低空封闭连廊的风压分布和整体体型系数,分析连廊4个表面测点的体型系数和非高斯分布特性,研究连廊整体体型系数随风向角和连廊长度的变化,给出低空封闭连廊的正迎风整体体型系数和角度风分配系数,基于极值分析方法给出连廊的全风向极值风压系数,最后给出连廊抗风设计的建议值.研究表明,低空封闭连廊在正吹情况下背风面的体型系数约为-1.04~-0.86,绝对值均大于规范中方柱的-0.6,导致连廊的整体体型系数大于规范中方柱的1.4,30 m长低空封闭连廊的整体阻力系数为1.61;正吹情况下连廊中间截面的整体体型系数大于其他截面,正吹风向角的整体体型系数大于其他风向角,连廊越长正迎风整体体型系数越大;在正吹情况下,连廊迎风面风压主要为高斯分布,其他表面主要为非高斯分布;给出正迎风整体体型系数和角度风分配系数以用于低空封闭连廊主体结构的抗风设计.

煤层透气性系数新的测试计算方法

煤层透气性系数是衡量煤层瓦斯流动难易程度的关键参数。现行的煤层透气性系数计算式中,将变压力非线性偏微分方程的系数假定为常数,理论推导结果存在较大缺陷,使得现场测定的透气性系数存在较大偏差。为解决煤层透气性系数测定失准的问题,推导了钻孔径向流量法测试煤层透气性系数的过程,并在推导过程中指出该方法存在的问题。以朗格缪尔式瓦斯含量和达西定律为基础,建立无量纲模型,将模型解算结果进行反演拟合,得到新的煤层透气性系数计算式,并通过现场实测钻孔数据进行验证,修正了现行的煤层透气性系数测试方法,提出准确可靠的计算煤层透气性系数的新方法。结果表明:用抛物线式表示煤层瓦斯含量并将变量煤层瓦斯压力p^(1.5)视为常量推导而来的煤层透气性系数计算式,相当于将瓦斯含量拟合成与压力平方成正比关系,理论与实际测算均存在较大误差。采用朗格缪尔式无量纲模型计算出的无因次瓦斯涌出速度Y’进行反演拟合,可解决现行计算方法的缺陷;当吸附常数b与原始瓦斯压力p_(0)的乘积(无因次原始瓦斯压力)不同时,Y’与无因次时间Fo’的函数曲线明显不同,由此得到了含有无因次原始瓦斯压力的透气性系数计算式;当煤层和钻孔条件一定时,由不同时间测试的瓦斯涌出量计算得到的煤层透气性系数λ值具有良好的再现性。新的煤层透气性系数现场测定方法与现行方法完全相同,不增加额外工作量,但新方法的计算更加精确可靠。

航天器用界面导热填料应用状态接触传热系数分析

为解决航天器用RKTL-DRZ-2型导热脂及RKTL-DRNJ-1型导热凝胶2种新开发导热填料无实际应用状态下接触传热系数数据的问题,采用试验方法对其接触传热系数进行研究,得到在航天器上设备典型尺寸及不同固定螺钉分布情况下的接触传热系数。试验结果表明:在相同安装状态下,与目前常用的RKTL-DRZ-1型导热脂相比,RKTL-DRZ-2型导热脂对界面接触传热性能改善效果较好,RKTL-DRNJ-1型导热凝胶较差。此外,获取了保证导热填料填充效果的实施经验,并给出了导热填料的选用建议。试验分析结论可应用于选用导热填料时的航天器热设计及热控实施。

铝车轮铸造模具水冷界面换热系数反算求解

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具温度数据。通过ProCAST及ANSYS分析冷却水流动状态,以实测温度数据为基础进行软件反求解,基于Beck非线性估算法,建立界面换热数值模型。通过对比分析两种界面换热系数求解方式,并正向求解以验证两种求解方式的准确性,以期为铝车轮低压铸造模拟验证提供数据支撑,有望获取冷却水与模具的真实换热系数,并揭示其传热行为和换热机理。

拉萨河谷喷灌双季饲草作物系数与土壤蒸发研究

【目的】探究作物指标与作物系数、土壤蒸发之间的关系,为提高拉萨河谷喷灌蒸散发计算精度,制定适时适量的双季饲草灌溉制度提供理论支撑。【方法】通过微型蒸渗仪实测蒸散量与PM法计算参考作物的比值实测作物系数对PM法修正的单作物系数进行评价,分析误差水平及原因;基于自制株间土壤蒸发仪,获得株间土壤蒸发(E)与蒸散量(ET)的分摊比例(E/ET),建立实测Kc及E/ET与LAI、SPAD之间的关系。【结果】采用FAO-56推荐单作物系数修正法,对拉萨河谷小黑麦、燕麦单作物系数进行修正,小黑麦和燕麦初始生长期、生长中期和生长后期的作物系数分别为0.45和0.94,1.22和1.16,0.49和0.31。小黑麦全生育期土壤蒸发占蒸散量的44.8%,苗期-越冬期、越冬-返青期、返青-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-刈割期土壤蒸发占蒸散量比例分别为93.4%、94.8%、61.8%、22.2%和13.8%;燕麦苗期-分蘖期、分蘖-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-刈割期土壤蒸发占蒸散量比例分别为98.9%、79.1%、31.7%和16.8%。土壤蒸发在双季饲草种植过程中占蒸散量比例超过44%,减少土壤蒸发以提高水分利用效率的潜力较大。【结论】双季饲草实测作物系数、土壤蒸发占蒸散量比例与叶面积指数、叶绿素显著相关且呈线性或非线性函数关系。在单作物系数法基础上增加作物指标可以修正双季饲草蒸散的计算精度,通过构建数学模型使作物指标能直接模拟该地区作物土壤蒸发、间接模拟蒸散发全过程。

拉萨市大车校正系数优化研究

随着西藏旅游业发展,旅游大巴占比也在增长,大车校正系数是计算道路通行能力的决定性参数,为提高道路通行能力,优化旅游大巴等大车校正系数极有必要。目前,国内外采用的大车校正系数自变量为大车占比,没有考虑到速度对其的影响。现通过VISSIM仿真,对传统大车校正系数进行优化。首先利用VISSIM确定拉萨市大车校正系数基本模型,再进行速度校正并找到速度校正模型,得出适用于拉萨市的校正系数为:f_(hv)=(1-1.2213%HV)×[0.2894ln(V)+0.1611],通过与传统大车校正系数相比,上述模型自变量为大车率和速度,更加准确且符合拉萨市实际。

利用远震面波估计凉山州地震综合观测钻孔应变仪的耦合系数

分量钻孔应变观测中的耦合系数(A、B)对于定标应变观测量具有重要意义,本文通过中国地震科学实验场深井地震综合观测项目积累的地震仪与应变仪共点观测地震波资料,验证了钻孔应变观测面波标定方法的可行性.利用三个观测台站的多个远震记录,开展了多频点面波标定实验,所获取的耦合系数对比理论固体潮标定结果具有更好的稳定行和合理性.本文的研究结果表明,提高现有钻孔应变观测台站的采样率至不少于1 Hz,深入开展远震应变地震波和共点(或近场)地震仪的面波记录对比研究,有利于获取全频段的耦合系数结果,对于提高应变观测数据的准确度及其深入应用具有重要意义.

体散射函数及衰减系数快速剖面仪的研发及应用

水体体散射函数(volume scattering function, VSF,β(θ,λ))、吸收系数a(λ)及衰减系数c(λ)是海水固有光学特性的基础性参数,基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数,进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和前端领域研究以及水色遥感、水环境监测及灾害预警、水下光场分布、目标追踪、光伏发电等军民融合领域的应用和发展提供重要的数据支撑。受限于体散射函数的强方向性,其测量技术难度大且发展不成熟。文章以高角度分辨率多角度体散射函数及衰减系数高频剖面测量为目标,研发了可同步获取17个角度体散射函数、水体衰减系数、剖面深度及温度信息的快速剖面测量仪(volume scattering and attenuation meter,VSAM),其测量频率最高可达20Hz,体散射函数测量角度范围为10°~170°,角度分辨率10°,剖面最大工作深度200m。利用VSAM对三亚湾和崖州湾水体光学特性分布进行剖面调查研究:整体上,崖州湾和三亚湾水体体散射函数及衰减系数均存在较大的水平、垂直及角度(体散射函数)变化特征;同一水层,自西向东衰减及体散射函数呈递减趋势;同一站位,衰减及体散射函数随剖面深度呈递增趋势;前向10°体散射函数最大,后向120°体散射函数最小,前后向体散射函数相差2个数量级甚至更高。结合同期获取的水体浊度和叶绿素浓度剖面调查结果发现,浊度是崖州湾水体体散射函数及衰减系数显著高于三亚湾的主导贡献者,且上述海域水体浊度与颗粒物散射βp(90°, 650)及衰减cp(6 50)具有很好的线性相关性。VSAM测得的衰减系数及后向体散射函数分别与Viper(Trios公司,德国)及ECO-VSF3 (Seabird公司,美国)测量结果在剖面分布上具有较好的一致性。