对流扩散

摘要： 针对南渡江河口近年来热带风暴潮频发,海口市人口逐年增多,污染排放严重,上游取用水量逐年加大,基于水动力-水质模型,开展在风暴潮及上游来水减少情况下南渡江河口污染物分布研究,分析受不同环境下污染物变化情况。结果表明:受河道地形影响,污染物主要分布于河道左岸,主要以带状形态分布于河道。当上游流量减少20%情况下,潮流作用更加显著,污染物受对流作用明显,污染带变窄,扩散距离最远;当考虑将下游潮位升高0.4 m时,上游来流与潮流相互抵抗作用明显,流速降低,污染物滞留明显,此时污染物主要以扩散作用向上游扩散。因此,要对上游水资源进行有效调度使用,同时加强对排污口周边水域监测,为今后海口市河口段水环境治理提供参考。

摘要： 本文基于指数变换与逆变换推导出了一维非定常对流扩散方程的紧致差分格式.首先引入变换将非定常对流扩散方程转化为含源项扩散方程,其次利用紧致差分法求解,该时间方向具有二阶精度,空间方向具有四阶精度.最后通过分析方法给出格式的稳定性分析,并用数值算例验证了格式的精确性和可靠性.

摘要： 坝基防渗帷幕在高水头长期运行情况下,容易产生渗漏通道,破坏帷幕的连续性和完整性。基于对流扩散理论,模拟研究各工况下帷幕体的钙离子溶蚀运移规律,为评价帷幕体的防渗性能和耐久性提供定量指标。研究表明:溶质在坝体内部,第1年扩散至下游坝体的1/4,第2年充填坝体80%,30年后趋于稳定;在坝基地层扩散范围于全风化花岗岩地层最大,50年在坝后有溶质析出,表明帷幕防渗性能显著降低。研究结论对于防渗帷幕耐久性评价具有重要意义。

摘要： 为了深入研究对流扩散问题,本文针对一维无源对流扩散方程给出了利用近场动力学理论求解方程的一般计算格式。推导出了对流项的收敛时间步长计算公式,并采用迎风格式对一维无源对流方程进行验证,证明了近场动力学可以用于求解对流项,随后引入无量纲数Pe,对对流扩散中的占优情况进行判断,最终得到同时满足对流项和扩散项收敛要求的时间步长。结果表明:利用近场动力学理论求解无源对流方程时,当安全系数ζ与近场范围系数m满足1/ζ=2m,误差可达到最小;无量纲数Pe可用于判断对流扩散中的占优情况,且经过理论值和计算值的比对,证实了近场动力学理论求解一维无源对流扩散方程的可行性及数值准确性。

摘要： 水污染事故的快速溯源方法研究对制定科学有效的应急处置方案具有重要意义。通过对二维河流对流扩散连续源积分模型进行逆向推导,提出了一种河流水污染事故的快速溯源方法。该溯源方法构建了两点和四点对称应急监测网络的布设方式。通过构建的应急监测网络来监测和计算目标污染物浓度在空间和时间域上的差分值,进而得到事故污染源的位置、排放时间和排放强度等信息,计算分析了应急监测网络在不同的布设参数下污染源设计值与溯源计算值的相对误差。将瑞安市环城河马屿镇段作为实际研究对象,表明该溯源方法可提高对水污染源事件的应急响应能力,有效并快速地为污染处理提供科学的理论依据。

摘要： 为了探索深部砂岩型铀矿地浸采铀的溶质迁移规律,根据溶质运移渗流的机理,建立铀矿溶质迁移的Caputo-Fabrizio时间分数阶对流扩散模型。利用Lagrange插值基函数构造了该分数阶模型的数值计算格式,并对我国西部某砂岩型铀矿地浸采铀生产过程进行了数值模拟。结果表明,该分数阶模型是有效的,其数值计算格式是高效且易操作的。

摘要： 以滇池草海生态清淤为工程背景,基于二维数值模型MIKE21 HD FM和MIKE21对流扩散模块建立了滇池草海水动力模型和对流扩散模型,对东风坝三种处理工况滇池草海水动力环境和水体的交换程度进行数值模拟.根据二维水动力和水交换模型模拟计算结果表明,拆除东风坝后固然可以最大幅度地提高原来东风坝区域内部的交换水效率,但通过保留东风坝且在恰当地方留过水口的方式,可以实现东风坝区域内水体交换一定程度的提高.通过数值模拟结合工程实际可以对东风坝方案比选进行指导.

摘要： 微混合器通常为实验室芯片(LOC)的前处理装置,研究其混合机理及结构对混合性能的影响规律,可为微混合器的设计加工提供指导.本研究考察了通道雷诺数(Re)在0.1～80时方波型微混合器的内部流动特性,并在分子扩散主导和对流扩散主导阶段分析了通道结构对流体流动及混合性能的影响.结果表明,随通道中Re的增大,流体混合从分子扩散主导过渡到对流扩散主导阶段.分子扩散主导阶段,影响流体混合强度的因素为特征扩散长度,通道宽度比通道高度对混合强度的影响程度更大,通道宽度的缩小可以显著提升分子扩散阶段流体的混合强度.当Re=0.5时,通道宽度从400μm缩小到200μm后,混合强度提升了34.59％.对流扩散主导阶段,在通道转弯处所产生旋涡的大小和强度影响混合强度,正方形截面的方波型微混合器旋涡发展最充分、混合性能最优,缩小正方形截面的尺寸可以增大旋涡强度、利于混合强度的提升.当Re=80时,通道截面边长为200μm的微混合器比边长为300μm的微混合器混合强度提高了22.71％.

摘要： 循环水的浓缩倍率是循环水水质的重要控制指标,合理的排污量是控制浓缩倍率的基本手段,正常的浓缩倍率可以有效防止循环水系统结垢,保证循环水系统长期安全运行.高位塔循环水系统因循环水前池相联通,停备机组的循环水因为水温低向运行机组循环水扩散,造成运行机组循环水浓缩倍率超标.

摘要： 本研究成功地将时空全域MQ径向基配点法应用于求解二维污染物非恒定对流-扩散初值反问题中，根据第一类边界条件下的纯扩散和对流扩散算例结果，反演结果能够准确地模拟污染物的初始浓度分布，反演结果的误差始终保持在测量误差水平之内。

摘要： 采用随机游动法对对流扩散方程求解，提出了二维对流扩散方程的5点以及完全9点加权迎风格式的随机游动法解。应用随机游动法对二维空腔流流动特性进行了模拟，并与有限差分法进行了比较，同时对河流侧向排污过程中，水流的流动特性以及污染物的扩散转移进行了模拟计算。结果表明，加权迎风随机游动方法稳定性好，可应用到高雷诺数下的对流扩散问题的计算中，此计算方法是有效的。该方法可广泛应用于流体流动的各种场合。

摘要： 本文将一种基于随机游动方法的物质迁移扩散模型用于大型海湾水交换的计算，与基于传统的对流扩散微分方程的数学模型相比，该模型具有灵活和省时的突出优点。通过在天津近岸海水淡化工程的选址优化中的实际应用，进一步分析了模型的特性。研究结果表明该模型可以有效分析河口和近海水体交换和污染物迁移扩散特征，进而评估水体的物理自净能力。

摘要： 本文提出了一种适用于非线性问题的多重网格延拓松弛技术，该方法的核心思想是将粗网格上计算得到的修正值松弛后传递到细网格上。计算表明，这种方法能够大幅提高非线性问题的多重网格方法收敛性，非线性程度越强，提高幅度越大，部分算例提速20倍以上，而且发现对非线性对流扩散方程的加速效果好于非线性扩散方程。

摘要： 缝洞型碳酸盐岩油藏由于其缝洞组合关系的复杂性,使得储层流体渗流规律有别于常规油藏,也使得描述其流动规律的渗流理论呈现多元化发展。本文在研究J.Cruz-Hernandez等人基于对流-扩散渗流理论建立的缝洞型油水两相流动系统数学模型的基础上,结合缝洞型大尺度可视化模型水驱油物理实验的数据,讨论了数学模型中的几个影响因素,并提出了模型的修改意见,为更好地认识这一特殊的渗流机理提供了实验及理论依据。

摘要： 结合气象观测资料，对2005年9月～2006年2月在西宁获得的黑碳气溶胶(BC)观测资料进行分析。结果表明，该地区秋冬季大气黑碳气溶胶浓度变化比较剧烈，日平均浓度为4211.48ng/m3，其变化范围在1041.35～9653.81ng/m3之间；由于局地人为活动和大气垂直对流扩散等的影响，BC浓度的日变化具有明显的双峰值特征，即BC高浓度出现在上午9～11h和傍晚19～21h两个时段，低浓度出现在凌晨0～5h和下午14～17h；与附近(90km处)瓦里关全球大气本底站的黑碳气溶胶浓度相比，偏高约17倍，但与国外一些城市和我国已监测的几个城市相比还是较低；由小时平均浓度最大出现频数统计分析得出该地区大气黑碳气溶胶本底浓度约为2300ng/m3。

摘要： 非线性计算稳定性是计算数学、计算物理、计算气象等学科中的一个重要问题。本文以最简单的非线性对流占优扩散Burgers方程模型，着重讨论了一维普遍性随流格式的计算稳定性问题。用稳定性的启发性分析方法分别给出了几个差分格式的稳定性判据，特别强调了非线性计算稳定性与非线性发展方程的性质和格式构造及初值有密切关系。

摘要： 无网格数值计算方法是近十几年发展起来的一种新的数值计算方法,该方法主要是在计算区域内布置一些离散的点,并利用节点的权函数近似地表示其影响域内的物理量,进而形成与节点物理量相关的系统刚度方程进行求解。本文以Smith-Hutton问题为例,应用无网格局部Petrov-Galerkin方法进行计算,并把它与有限容积法高阶格式进行比较。研究结果表明：无网格局部Petrov-Galerkin方法具是一种高精度的数值计算方法,能有效的计算高Pe数的流动问题。

摘要： 为模拟自然现象和实际工程中,随机不确定因素的影响,对任意连续变化的来流条件下,绕任意形状物体的不稳定、分离流动,采用了离散涡方法进行数值仿真.来流条件的变化包括来流速度方向和大小,如可以任意设定来流变化时间譜,模拟自然风绕建筑群分离流动,真实情况下污染对流扩散.当来流条件随时间任意连续变化时,并非是从头开始重新计算,而是在前来流条件的流动基础上,随变化后的来流条件下继续进行.所以数值仿真是步步发展、与时俱进.充份发挥了离散涡方法的特点.给出了实验算例。

摘要： 本文利用格子Boltzmann(LB)-格子气(LGA)气固两相流模型对布袋除尘器中单纤维捕集颗粒的非稳态过程进行了模拟,研究扩散机理主导下单纤维的除尘效率.其中LB用于描述气相流场,其优点是能够考虑流体与非稳态边界条件(由于纤维上不断沉积颗粒物及颗粒的重新飞散)的相互作用;而在LGA理论框架下发展随机概率模型来描述颗粒在流体对流输运和扩散输运共同作用下的运动,并考虑颗粒在纤维上的沉积和重新飞散.模拟发现,Peclet数(Pe)越小,即扩散效应越强烈,纤维上沉积的颗粒晶簇结构越规则,越能有效填充纤维周围的空隙,也增加了纤维周围颗粒与纤维的接触机会,从而使得纤维捕集效率越高以及纤维前后压降越高.该模型不仅能清晰捕捉荷尘纤维不规则枝簇结构及形成过程,所得捕集效率也与现有理论相吻合,即扩散机理主导下单纤维除尘效率与Pe-2/3成正比.

摘要： 本发明公开了一种采用双扩散对流制备梯度密度气凝胶的方法，包括：配置不同理论密度的酚醛树脂气凝胶前驱体溶液，即溶液A；选择一种密度与酚醛树脂气凝胶前驱体溶液的理论密度不同的溶剂，即溶液B；将溶液A加入容器中，将溶液B以不同速率注入，将容器依次放置在热水、常温水、热水的保温循环中至少一次，形成多次横向热对流，使横向密度均匀；纵向上由于溶液B密度较低，受到浮力，而返回顶部形成密度梯度；将气溶胶溶液在恒温下形成凝胶、酸洗老化、溶剂交换、干燥得到具有梯度密度的气凝胶。本发明可以极大降低时间成本，对大多数常温能够凝胶的气凝胶都能适用，且其界面区域影响极小，能够获得线性梯度密度气凝胶材料。

摘要： 一种烹饪器具，可包括：烤箱腔，所述烤箱腔具有腔顶部、腔背部和腔侧壁；内侧壁，所述内侧壁平行于所述腔侧壁中的每一者延伸，从而在两者之间限定通路；以及多个侧轨，所述多个侧轨沿所述内侧壁延伸，所述轨能够在未安装烤箱架且阻挡气流的静止位置与已安装所述烤箱架且提供气流的活动位置之间旋转。

摘要： 本发明涉及一种基于扩散‑对流模型的海底混凝土隧道耐久寿命预测方法，包括步骤：建立海底隧道非饱和混凝土中氯离子扩散‑对流模型；判别海底隧道保护层处的最危险点；进行海底隧道耐久寿命预测。本发明的有益效果是：通过分析任意时间节点任意位置处的自由氯离子浓度分布，来确定隧道结构保护层位置处自由氯离子浓度最大的危险点，以及该点浓度达到临界氯离子浓度的服役时长；本发明的预测方法准确性更高，为海底隧道的耐久性设计提供科学的依据，对工程的耐久性能维护管理具有指导作用，并且为今后的海底混凝土隧道耐久设计研究提供了理论基础；适用于多种工况，包括不同环境自由浓度的海域、以及海底隧道的不同水头和混凝土初始饱和度。

摘要： 本发明公开了一种采用双扩散对流制备梯度密度气凝胶的方法，包括：配置不同理论密度的酚醛树脂气凝胶前驱体溶液，即溶液A；选择一种密度与酚醛树脂气凝胶前驱体溶液的理论密度不同的溶剂，即溶液B；将溶液A加入容器中，将溶液B以不同速率注入，将容器依次放置在热水、常温水、热水的保温循环中至少一次，形成多次横向热对流，使横向密度均匀；纵向上由于溶液B密度较低，受到浮力，而返回顶部形成密度梯度；将气溶胶溶液在恒温下形成凝胶、酸洗老化、溶剂交换、干燥得到具有梯度密度的气凝胶。本发明可以极大降低时间成本，对大多数常温能够凝胶的气凝胶都能适用，且其界面区域影响极小，能够获得线性梯度密度气凝胶材料。

摘要： 本发明涉及温压条件下可变样品腔的对流及扩散实验装置及方法，实验装置包括围压室、柔性样品管、上扩散管、下扩散管、上扩散气室、下扩散气室、围压组件、真空组件、上游气源组件和下游气源组件。柔性样品管位于围压室内，且柔性样品管上设置有上端口和下端口，上扩散管的一端安装在上端口处，上扩散管的另一端位于上扩散气室内；下扩散管的一端安装在下端口处，下扩散管的另一端位于下扩散气室内，下扩散管固定安装在下扩散气室上。围压室的外侧壁上设置有围压口，围压口与围压组件连通，通过围压组件对柔性样品管内的岩石岩石样品施加三向相等的围压，实现地层静水压力的模拟。

摘要： 本发明公开了一种热对流扩散系统中模糊参数隶属度函数识别方法，步骤如下：引入模糊变量表征系统不确定参数；统计测量数据，得到模糊温度响应的测量值；选取截集水平，将待识别模糊变量转化为区间变量，将模糊温度响应测量值转化为区间温度响应测量值；利用顶点组合方法，快速计算各截集水平下区间温度响应的预测值；利用区间温度响应的测量值和预测值，建立误差函数；基于优化理论建立区间变量的识别模型；选用优化算法对区间变量识别模型进行编程计算，得到最优解；利用模糊分解定理重组各截集水平下区间变量的识别结果，得到模糊参数的隶属度函数。本发明在保证系统参数识别精度的前提下，可有效提高计算效率，这是一般商用软件所不能实现的。

摘要： 本发明公开了一种求解区间热对流扩散问题的高精度数值方法，步骤如下：建立热对流扩散问题的传热控制方程；引入区间变量对传热模型中输入参数的不确定性进行表征，建立热对流扩散问题的区间控制方程；利用勒让德多项式对区间控制方程中的温度响应进行近似表示；根据张量积运算，确定高维空间中的配点集合；利用有限元程序计算所有配点处的温度响应，建立关于温度响应近似表达式中展开系数的线性方程组，并采用最小二乘法进行求解；基于多项式函数的光滑性，确定温度响应近似表达式的极值点，得到区间温度响应的上下界。本发明可系统化解决含有区间不确定参数的热对流扩散问题，有效提高了区间数值方法的计算精度。

摘要： 本发明涉及一种基于Spectral/hp型有限元法求解二维非定常或定常对流扩散方程的计算方法，属于计算流体力学技术领域。分析二维非定常或定常对流扩散方程问题的控制方程；对二维非定常或定常对流扩散方程模型参数设置；根据Spectral/hp型有限元法的数学计算公式，引入二维非定常或定常对流扩散方程相关变量的数值，导入对二维非定常或定常对流扩散方程进行数值计算，求解完毕即可进行可视化处理和误差分析后处理得到数值模拟的L2范数和L∞范数误差；根据得到的误差分析后处理得到数值模拟的L2范数和L∞范数误差分别绘制出了速度u的p收敛和h收敛曲线图。本发明较使用其他方法所得结果精度更高的数值解。

摘要： 本发明公开了一种基于多GPU的污染物对流扩散方程高性能数值求解方法，该方法主要包括两个GPU，对所有的计算变量进行初始化赋值；将研究区域的计算单元划分为上下两等分；上下计算区域的边界处进行各填充一行数据；将计算任务平均分配到对应的GPU中进行批量计算；采用有限差分法离散方程，在双GPU上计算不同方向的通量值及不同时刻的污染物浓度值；第一次循环计算完成后，将GPU中边界部分的结果数据写入到内存中备用，下一次迭代开始再复制到两个GPU上进行数据填充及循环计算直到结束；输出每个时刻的污染物对流扩散变化结果图。本发明采用多GPU计算方法求解污染物对流扩散方程，较现有采用CPU和单GPU的对流扩散方程求解方法的计算效率更高。

摘要： 本实用新型提供一种热对流扩散装置，其包含第一壳体、第二壳体、发热模块及二电源供应单元。第一壳体的至少一侧边设有一入气口；第二壳体组合于该第一壳体，且该第二壳体相对于该第一壳体的一面具有出气口；发热模块设置于该第一壳体，且该发热模块相对于出气口，以对着该出气口产生热能；二电源供应单元间隔地设置于第一壳体，以使发热模块位于该二电源供应单元之间，且该二电源供应单元电性连接该发热模块。通过上述结构配置，可在不使用风扇等组件的条件下产生气流，以降低噪音或节省电能的消耗。