饱和-非饱和三维流场核素迁移的数学模型及其应用

根据饱和-非饱和三维流场溶质运移模型和特征,提出了三维流场溶质运移模型分裂迎风特征和格式;给出了格式的稳定性条件和迎风元判别式;将理想模型的解析解与数值解进行了比较。结果表明,该格式对求解对流占优问题效果好,能有效克服数值弥散和解的振荡。本文给出的数学模型和分裂迎风格式被用于某地中低放废物处置场选址评价中得到了满意的结果。     

考虑吸附和降解时溶质在土壤中运移的对流-弥散模型及其准解析解

【目的】了解吸附性溶质在土壤中的运移规律,为土壤溶质运移机理研究和应用提供理论支持。【方法】利用溶质运移的对流-弥散理论、Laplace变换、超几何方程和特征有限元法,对溶质在土壤中的运移规律进行理论研究和数值模拟。【结果】给出了稳定流条件下,考虑随深度变化的一阶降解和随深度变化的线性平衡吸附时,一维溶质运移的对流-弥散方程;在初始浓度为0,半无限一维空间内第一类边界条件下,推导出了溶质相对浓度的准解析表达式;用特征有限元法建立了相应的数值模型。【结论】对比数值解和准解析解的计算数据可以看出,本研究所得准解析解是正确的;同时,数值计算所产生的误差很小,所得数值模型能满足实际工作对计算精度的要求,可用于实际工作。     

平面弹性接触问题的光弹性-数值组合解法

利用光弹性 -数值组合解法对平面弹性接触问题进行了研究 .利用边界积分方程 ,结合接触状态 ,形成接触问题的系统方程 .采用增量迭代的方法 ,通过计算程序求得数值解 .由光弹性实验得出实验解 ,并将此解与数值解进行比较 ,结果相近     

有限体积法在二维稳态对流扩散方程中的稳定性分析

基于非饱和土壤水盐运移模型属于对流扩散方程,将有限体积法应用到求解二维稳态对流扩散问题中。模拟结果表明,采用该数值方法在细密网格下可计算得到高精度的数值解,在稀疏网格条件下数值解与精确值吻合较好且稳定性强。这说明采用有限体积法模拟计算二维对流扩散方程是可行的,并且可将该方法应用到求解非饱和土壤水盐运移模型中。     

土壤多孔介质中的一维非线性吸附平流-弥散方程的差分解法

研究了一维非线性吸附平流-弥散方程的解问题,用差分方法对Frenndlich吸附模式下的一维平流-弥散方程进行了数值求解。不同吸附指数情况下、不同时间、不同屏障位置上的浓度结果表明:用差分方法求解一维非线性吸附平流-弥散方程,得到的数值结果是合理的,差分格式是收敛的。     

基于特征线法的畦灌施肥地表水流溶质运移模型研究

为实现畦灌施肥技术参数的优化组合,建立合理的模型工具至关重要.基于零惯性量模型和一维对流弥散方程ADE作为畦灌施肥水流和溶质运移方程,分别利用有限差和特征线法进行求解,建立基于特征线法的畦灌施肥地表水流溶质运移模型.以隐式有限差解法为对照,对特征线法引入的数值误差状况进行评价.结果表明,相对于隐式有限差解法,采取特征线法求解ADE时引入的数值震荡和数值弥散有显著减少,基于特征线法的畦灌施肥地表水流溶质运移模型更合理.     

降水模拟下施肥对生土地玉米冠-根-土系统的影响

影响黄土高原地区生土熟化的主要限制因素是干旱和土壤贫瘠。为探索施肥和降水配合对生土地玉米冠-根-土的相互影响机制,确定不同降水模拟下施何种肥料能有效促进生土地作物冠-根-土系统建成,达到生土地熟化的目的,在前期研究(生土地玉米最佳施肥深度60～80 cm)的基础上,连续2 a将黄土作为试验土壤,采用根管法,研究肥料种类(NPK+有机肥(ORG))和降水模拟(欠水年275.9 mm、平水年482.8 mm、丰水年763.9 mm)对玉米地上部生产力(秆质量、总粒质量)、地下部根质量、根系氮磷钾养分积累量、根际土壤营养含量(速效磷、碱解氮、有机质)及根际土壤酶活性(脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶)的影响。结果表明,在水分充盈的条件下,有机肥的施用对地上部干物质的积累有促进作用;通过有机肥的施用可以达到根干质量增加的目的,但对应的水分需求不大;水分需求达不到满足时,通过NPK+ORG处理可以实现玉米根系N、P、K养分积累量的提高;水分充盈的条件下,ORG处理的玉米根系NPK养分积累量远远高于NPK+ORG处理;水分充盈的条件下,ORG处理可以提高玉米根际有机质含量和蔗糖酶活性。改良生土的最佳水肥方式为丰水年模拟下施用有机肥,欠水年模拟下以施用NPK肥+有机肥更好。     

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟Ⅰ.植物根系吸收养分的稳态模型

根据养分在土壤-根系统中运移和吸收机制,同时考虑植物的根系生长、根系水分吸收以及土壤养分浓度的变化等特点,通过时段的控制,实现根际环境中稳态的养分剖面,在此基础上建立了根系吸收养分的稳态模型.根据实测的土壤、植物养分运移和吸收参数,用逐步迭代的方法计算植物根系的吸收养分总量,该模型具有计算简单,模拟条件灵活变化的特点.     

不同施肥处理对粤糖03-393产量及养分利用的影响

以甘蔗主栽品种新台糖22号(ROC22)为对照,通过田间试验研究3种施肥:T1(常规氮磷钾化肥)、T2(减量缓控释肥)、T3(优化氮磷钾化肥+硅镁肥)及空白对照对甘蔗新品种粤糖03-393(YT03-393)产量和养分利用效率的影响.结果表明,施适量基肥对两个供试甘蔗品种的萌芽率没有影响,但能增加甘蔗分蘖率,3种施肥处理之间则无显著差异;T2及T3的株高显著高于T1;3种施肥处理下YT03-393的茎径显著大于ROC22;与空白对照相比,施肥处理能显著增加甘蔗有效茎数,但处理间的差异不显著;对于甘蔗产量,各施肥处理均显著高于空白对照,其中又以YT03-393的T2最高,显著高于T1;YT03-393不同施肥处理的蔗产量和糖产量均显著高于ROC22;两品种间及各处理间的甘蔗蔗糖分差异不显著.甘蔗体内氮、磷、钾的积累量整体表现为:钾＞氮＞磷,又以YT03-393＞ROC22;两个品种T2处理的氮、磷、钾农学效率和养分利用率均显著高于其他处理,其中又以YT03-393的养分农学效率最高.综上所述,与ROC22有所不同,YT03-393因其植株高大、丰产潜力足,对氮磷钾养分的需要表现更加迫切.因此,在种植该甘蔗品种时应注重基肥施用,合理搭配氮、磷、钾养分,在保证三大养分供应充足的前提下,适当补充施用硅、镁等中微量元素,并提倡施用缓控释肥,以减少肥料施用,提高肥料利用率,减少肥料对环境的污染.     

一维非均质条件下农田土壤水分运移模拟及应用

为了定量化描述一维非均质条件下土壤水分的运移过程,采用Richards方程的基质势形式阐述了一维多层质地下土壤水分的运移过程,根据田间实际情况设定了土壤水分运移模型模拟方程的定解条件,以各层粒径组成和容重为输入参数借助传递函数给出了模型参数的初始值,利用数值差分法求解了模型的数值解,最后采用田间实测的各层土壤含水量与参数敏感性分析对模型参数进行了校正和模拟效果评价。结果表明,模型参数敏感性主要受土壤水力特征参数α和n的影响,参数α值越大,土壤进气值越低,含水量越少;n值减小,土水势降低,土壤吸力增大,含水量增加;在调整数值模型精度时,α和n引起的误差范围为10%～30%;模拟值和测量值的变化过程比较吻合,表明研究构建的基质势方程能够实现对田间一维多层质地土壤水分运移过程的准确模拟。     

数字散斑相关在指接集成材力学性能测试中的应用

以Visual C .NET为开发工具,将面向对象编程技术引入到数字散斑相关方法中,对所开发的程序通过计算机模拟和实验两个方面进行了有效性的验证。应用开发的程序计算斜接头指接集成材受拉伸作用时的变形规律,结果表明:被测试件在受到拉伸作用时,同一表面两边的位移量大于中间部位的位移量;对于一个完整的齿面,齿顶的变形较根部的变形大,而且顺木材纹理方向与垂直木材纹理方向呈现出不同的变形规律。散斑相关计算木材生长方向的泊松比μLT为0.1～0.3。     

闭链二自由度平面五杆机构运动分析

应用矩阵法建立常用闭链二自由度平面五杆机构基本杆组运动分析数学模型,并据此编制相应的杆组位移、速度和加速度分析模块,开发了平面五杆机构的计算机辅助分析与仿真系统,实现了机构运动参数数值计算、运动线图自动绘制和机构动态仿真等计算机辅助可视化运动分析,所建立的数学模型与开发的程序具有较强的通用性．最后以机械系统动力学分析软件ADANS进行仿真,验证了机构运动分析数学模型及程序的正确性．     

输气管道静态模拟及管道末段储气量计算

在对稳定流动理论分析的基础上，建立了较真实反映管内气体稳定流动的基本数学模型，该模型包括连续性方程、动量方程、能量方程和状态方程。采用四阶龙格-库塔法编制了该模型的通用数值计算程序，以陕甘宁至北京长输管道为例进行验证，并在此基础上，对稳定流动工况输气管道末段储气量进行了详细研究和计算。     

渗灌土壤水分运动数值模拟软件设计方法研究

数值模拟是认识渗灌条件下土壤水分运动规律的重要方法之一,其可为渗灌工程的实施提供理论指导。为降低渗灌条件下土壤水分运动数值模拟研究的成本,在渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的设计方法上进行了探讨,分析了软件实现的功能,提出了一种渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的开发模型,并采用面向对象的方法和迭代-增量式的开发过程实现了该软件。本软件能够应用于渗灌条件下土壤水分运动数值模拟,能够模拟土壤初始条件、灌水压力、渗灌管特性和计算区域边界条件对土壤水分运动的影响,能模拟渗灌条件下土壤水分的再分布过程。软件运行可靠、操作方便,具有一定的通用性。     

彩色多普勒能量图与彩色多普勒血流图诊断肝血管瘤效果的比较

目的 :比较彩色多普勒能量图 (CDE)与彩色多普勒血流图 (CDFI)诊断肝血管瘤的效果。方法 :用 CDE与CDFI观察 2 8例 (36个 )肝血管瘤内的血流情况 ,比较两者的血流显示率。结果 :CDE和 CDFI对肝血管瘤内血流的显示率分别为 94.4%和 2 8.9% ,两者差异有非常显著性 (P<0 .0 1)。结论 :CDE对肝血管瘤的敏感性明显高于 CDFI,表明CDE对肝血管瘤的诊断及鉴别诊断有较大的应用价值。     

三维海底悬空管道自振特性研究

利用有限单元法对三维海底悬空管道的自振特性进行了模拟分析研究,建立了悬空管道的三维分析模型,得到了三维管道刚度和质量矩阵,并形成了悬空管道的自由振动方程.采用机械振动的广义JACOBI理论编制JACOBI程序,计算固有频率的数值解及临界悬空长度.结果表明,采用JACOBI程序可以快速、方便地求出海底悬空管道的固有频率,为海洋工程的管道设计提供依据.     

油田废弃核桃壳滤料的污染物分析及其对土壤的影响研究

核桃壳滤料广泛应用于油田污水处理,每年因此产生大量的废弃核桃壳滤料,由于将其露天堆砌在地面上,滤料上的污染物在降水、风力、地表径流等的作用下发生迁移,直接影响到堆砌场地周边的土壤、大气、水源的质量.采用标准方法对油田废弃核桃壳滤料上的污染物组成进行分析的结果表明,主要污染物为原油、CaCO3和Cd2+、Pb2+重金属离子,污染物总含量较高,与原油组成相比,废弃核桃壳滤料上的芳烃含量增加较多,饱和烃和胶质有所减少.借助一维对流-弥散方程建立了模拟石油类污染物在土壤中迁移转化规律的数学模型,通过室内土柱实验确定模型参数,同时验证模型的准确性.将实验及模拟的结果相结合可知,该模型可以用来模拟石油类污染物在土壤中的迁移规律,符合y=y0+A1exp(-x/t1 )+A2exp(-x/t2)规律.研究结果为油田废弃滤料对土壤环境的影响及治理提供了参考.     

谷粒反弹运动轨迹的计算机模拟

为了分析康拜因谷物损失,对谷粒在康拜因清选仓内的运动轨迹及其撞在鱼鳞筛片后反弹运动轨迹进行了计算机模拟。在计算机模拟程序中运用了数值分析的方法进行积分运算.通过对小麦粒的模拟计算,发现增加清选气流速度的垂直分量及鱼鳞筛片的开度可以减少谷物损失。     

投影寻踪回归方法在林分出材率预测中的应用

利用投影寻踪回归(PPR)方法,通过对林分多个指标的运算预测其出材率,采用理论分析、程序设计和数值模拟相结合的方法,建立具有高度的运算精度和运行效率的林分出材率投影寻踪回归预测模型.通过留一交叉验证,确认其具有稳定的泛化性能.分析和仿真的结果表明,投影寻踪回归模型可应用于林分出材率预测,具有较强的适用性和应用性,能够准...     

基于Kalman滤波的制动器测试的电惯量模拟

在制动器模拟试验台上应用Kalman滤波进行电惯量控制,综合考虑系统状态变化与观测的不确定性以及实际电机输出电流的物理约束,将预测最小能量误差的电机电流的控制问题转化为数值最优化模型,并进行了求解.仿真试验表明该方法有效.