基于有限元与逆向工程的轮-沙耦合沉降试验研究

小型轮式车辆与松软沙地的相互作用会显著地影响车辆的稳定性与安全性,研究二者之间的承压关系对无人地面车辆的设计与应用具有重要意义。利用ABAQUS建立了小型轮式车辆与松软沙地的承压模型,通过自行开发的车轮-土壤相互作用测试系统进行试验,在综合考虑了轮胎和沙地的非线性变形后,建立了5种胎压下轮胎的整合径向静刚度,利用二元线性回归分析法拟合试验数据,确定胎压-负荷-下沉量三者之间的相互关系。针对轮胎在松软地面接地印迹难于提取问题,提出了利用逆向工程技术来完成接地印迹曲面重构设计,进一步验证了耦合模型的准确性,为无人地面车辆性能的改进及新型行走机构的设计制造提供了参考依据。2016年厦门市“十三五”国家海洋沙滩废弃物综合处置成套装备研发与示范应用项目(16CZB033SF14)资

Application of Discrete Simulation Methods to Particle-Fluid Micro-Systems

微反应器和微流控器件已成为过程强化的重要手段。但传统的宏观连续介质方法在描述这些系统时遇到了很多困难，而物质世界微观上都是由大量的原子、分子等离散粒子组成的，离散模拟为从本质上探索这些微系统的规律提供了一种强有力的工具。本论文以硬球和软球分子动力学模拟为手段，研究了气固两相微流动及其中固体微粒在外力场中的涨落行为，并探讨了用于制作这些微系统的晶体硅材料的大规模并行计算，从而服务于这些系统的研究与开发。 论文第二章利用拟颗粒方法（PPM）能够耦合气体在微观尺度下的热涨落和流动行为的优点，对纳米及亚微米管道反应器中纳米颗粒的输送行为进行了探索性研究。模拟表明，如果对固体纳米颗粒施加相当高的外场力，也会出现与宏观流态化定性类似的流动现象，并且纳米颗粒间作用力的大小和类型对管道中两相流动的特征结构具有重要的影响。除了直接的场力驱动，论文第三章应用拟颗粒模拟研究了单粒径布朗粒子在锯齿型空间势间歇作用下的可控传输及两种布朗粒子基于该原理的可控偏析，展示了两种粒径布朗粒子共存的系统中粒径比、体积分率和操作温度等对系统偏析能力的影响。 更进一步，为了考虑微反应器内部表面对纳微尺度颗粒流体系统流动行为的影响及实现微反应器的全系统模拟，论文第四章提出了一种面向具有多尺度架构的计算工具GPU的基于多体作用模型的共价晶体分子动力学模拟算法，结果相较传统的CPU计算，计算效率显著提高。此外，多个GPU之间的多层次并行计算亦被实现，。 本文的模拟工作为探索多相纳微流动的机理和纳微化工反应器的完整模拟提供了一条可行途径。论文最后展望了这方面今后的工作

LJ势氩系统分子动力学模拟中截断半径的选择

近年来在分子动力学方法研究LJ(Lennard-Jones)势氩系统时,越来越多的计算建议采用4.5σ甚至更大的截断半径(σ为氩原子直径)。本工作研究了不同截断半径对等温等压NPT系综氩系统熔沸点相图的影响,分析了不同截断半径下在氩系统的熔点及液相区域不同热力学状态点的径向分布函数和速度自相关函数。结果表明,以熔点为基准,在距离其相同液态温区分率的热力学温度点能获得相同的热力学性质,2.5σ的截断半径在模拟的准确性和计算性能上均能满足模拟的要求,本工作为液氩模拟中截断半径的选择指明了一个新的思考方向

Photocatalytic cleavage of lignin into aromatics

Photocatalytic cleavage of lignin into aromatic

纳米材料制备及物性测量的虚拟过程工程初探

分子模拟方法和高性能计算的进展为材料领域的虚拟过程工程提供了可能,即可以从微观层面以可视化和在线交互的方式复现并虚拟操控一些纳米材料的完整制备过程并全面测量其机械和热力学性质。本文以晶硅气相化学沉积过程和硅纳米线导热系数的预测为例,探讨并初步展示了这种可能性。文章表明:通过单独调控反应、扩散两种主要控制机制可以揭示它们的竞争协调对所制备的晶体结构与形貌的影响,为其定向调控提供指导与依据;通过大规模的原子模拟,可以直接获得微米以上尺度的硅、碳等材料的机械和热力学性质,克服有限尺寸效应。材料虚拟过程工程的最终实现将为其构效关系的机理研究和优化设计与制备调控提供强有力手段。</p

古尔班通古特沙漠南缘浅层风沙土含水量空间变异

2008年5月,在古尔班通古特沙漠南缘梧桐沟区段设置200 m×50 m样地,均匀选取180个样点进行样方的植被、地形和地貌调查,并且采取表层(0～10 cm)和次表层(10～30 cm)土壤样品进行土壤含水量分析。借助地统计软件GS~+和ArcGIS地统计模块分析研究区土壤含水量在沙垄不同地貌条件下的空间变异规律。结果显示:两层土壤水分的半方差函数值拟合为指数模型;表层和次表层土壤水分的变程分别为37.8 m和21.3 m,偏基台值与基台值的比值[C/(C_0+C)]分别为75.1%和75.6%,说明两层土壤水分具有强烈的空间自相关性,也表明土壤水分的变异主要由结构性差异所引起,客观地反映了研究区土壤水分的空间格局特征。克里格插值图显示,土壤水分随地势的升高而增大,平均数分析表明,0～10 cm土壤含水量由高至低的变化趋势是:垄顶>迎风坡>背风坡>垄间地,而10～30 cm则为:迎风坡>垄顶>垄间地>背风坡

一种用于滑坡物模实验平台的库水位涨落方法和装置

本发明公开一种用于滑坡物模实验平台的库水位涨落方法和装置，所述装置包括：直线位移传感器、浮球、供水水泵、排水水泵、进水管、排水管和集成控制终端，浮球设置在直线位移传感器的位移杆的端部，位于库水位装置中的水面上；直线位移传感器用于测量库水位装置水位涨落的位移；集成控制终端用于按照直线位移传感器测量得到的位移，通过控制供水水泵和排水水泵模拟库水位装置水位的涨落。本发明避免了水压力传感器因为水压局部不均匀造成的数据不稳定，也避免了因为泥沙造成的传感器主体受影响，即使遭受泥沙干扰依然不影响使用精度。而且，由于进水孔处于液面之下，排水孔处于水池的底部，因此对液面上涨和下落控制时不会出现数据波动

复杂流动与流体行为的拟颗粒模拟

复杂流动和流体行为中的多尺度结构对化学工程的理论和应用研究都是巨大的挑战。多尺度的粒子模拟是处理复杂界面、物性以及连续介质模型难以适用的纳微和极端条件下流动的有力手段之一。本文将重点介绍本实验室近年来以拟颗粒模拟为基础的微观粒子模拟研究及其在流态化和纳微流动中的应用,并在此基础上探索离散模拟通用化的可行性

一种人工模拟降雨雾化的方法和装置

本发明公开一种人工模拟降雨雾化的方法和装置，所述装置包括：水气两用喷头、高压导气管、空气压缩机和变频器，其中，所述水气两用喷头的进水口与降雨管路的供水端口连接，所述水气两用喷头的进气口与高压导气管的一端连接，所述高压导气管的另一端连接空气压缩机，所述空气压缩机与变频器相连。本发明在小雨强降雨的时候打开空气压缩机将带有压力的空气通过水气两用喷头与被降雨水混合，通过高压气体将被降雨水喷射，从而达到预设喷射角度和雾化效果，避免了现有人工降雨设备的不足。另外，通过调节变频器，可以根据雨强调整空气压缩机的输出气压，以达到最优的效果。本装置操作简单，使用方便，具有较强的实用价值

辐照316L不锈钢的相变研究

运用穆斯堡尔效应和X射线衍射方法对辐照前后的316L不锈钢样品中的穆斯堡尔参数和相变进行了研究。实验表明316L不锈钢经能量为54MeV的碳离子辐照后,在结构和微观参数上都发生了重大变化。同时也对样品中碳的分布和相变的类型进行了探讨