深圳湾污染物平均输运时间数值研究

根据粒子输运时间的定义,提出基于拉格朗日粒子示踪方法计算点污染源输运时间的方法,以深圳湾为例,计算获得稳定平均输运时间所需投放的粒子数量,有助于认识污染物在湾内的输运特性,这对海湾污染治理有重要指导作用。枯水期的计算结果表明,以深圳河口为污染源,当投放的粒子数量达到7650时,污染物平均输运时间为33.41d,其标准差为0.125d,计算结果基本稳定。当污染物从河口进入深圳湾后,湾内剩余污染物随时间呈"指数型"递减,质量减少50%、63%、80%和90%时,分别需要28.67d、33.85d、47.83d和61.79d;来自深圳河的污染物有74%通过北侧的主槽离开深圳湾,北侧是污染物排出深圳湾的主要通道。     

近岸波浪模型MIKE21BW与SWASH的比较

波浪是滨海电厂等电力工程中需要考虑的主要水动力要素之一,为了实现近岸波要素的准确计算,目前多采用数值模拟的方式,在近岸,特别是工程区附近的波浪模拟中,多采用时域解析的波浪模型(以下简称时域波浪模型)来进行计算。本文选取了两个具有代表性的近岸时域波浪模型,分别是基于Boussinesq方程的MIKE21BW模型和基于非静压浅水方程的SWASH模型,对两个模型的理论基础、计算流程、计算效率、后处理等方面进行了简单的介绍和对比,以期为工程中模型的应用和选择提供参考。     

基于单极性输运模型的聚乙烯空间电荷输运特性研究

采用单极性载流子输运模型仿真了聚乙烯短路后的空间电荷的输运特性,比较了不同对流项离散格式数值解的准确性,并研究了放电电流的影响因素。研究结果表明,电子连续性方程为对流占优的对流扩散方程,应采用三阶迎风格式离散对流项。采用欧姆电极时,空间电荷消散所引起的放电电流衰减比阻塞电极快。随着电子迁移率和初始电荷密度的增加,相同时刻的放电电流密度越大。随着温度的增加,放电电流密度减小。该结果可为深刻认识等温松弛电流法和热刺激电流法实验结果提供理论基础。     

非正交曲线坐标下三维弯曲河流湍流数学模型

本文在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用笛卡尔坐标系统,结合实际河床地形实行堵塞技术以实现对实际地形的模拟,在河床表面使用壁面函数法模拟河底阻力,在自由水面采用改进的“刚盖假定”方法,研究开发了非正交三维曲线坐标下的κ-ε双方程湍流模型。通过实验室弯道对模型进行了验证,计算结果与实测值吻合较好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了4层流速矢量图和4个断面二次流矢量图。     

污染物二维非恒定输运初值反问题研究

采用时空全域MQ径向基函数配点法建立了恒定水流中的污染物二维非恒定输运初值反问题模型,可利用含有测量误差的观测数据反演污染物浓度的初始分布,并结合交叉验证法估计模型最优参数。通过纯扩散和对流-扩散算例,模拟了误差水平0.05和0.1的观测数据在不同边界条件下污染物初始分布。结果表明,各算例的误差分别为0.0361、0.0357、0.0419、0.0453和0.0712、0.0695、0.0507、0.0703,均小于相应的测量误差水平,反演模型能准确模拟污染物的初始浓度分布。     

曲线坐标系下的三维k-ε-A_p固液两相湍流总沙输运模型

本文建立非正交曲线坐标系下的三维k-ε-A,固液两相湍流模型研究弯道内的水流泥沙运动和河床冲淤变形.河床变形计算采用推移质模型和总沙模型两种处理方法.两相湍流模型在计算推移质输运时采用泥沙的横纵向速度处理推移质的强度和方向,利用泥沙垂向速度计算悬沙与床沙之间的交换通量.计算发现两相湍流模型的河床冲淤变化分布结果比单相湍流模型的结果更接近试验结果,两相湍流总沙模型计算结果中局部区域的水深比两相湍流床沙模型计算得到的水深小.床面变形以及固液两相横纵向流速分布分析比较表明,泥沙运动的横向和纵向分布对床面变形的影响起重要作用,单相湍流模型在计算弯道内的推移质运动时夸大了二次流对泥沙横向输运的作用.     

基于双极性载流子输运模型的聚酰亚胺薄膜空间电荷数值模拟

聚酰亚胺（PI）薄膜因其优异的电气性能广泛应用在电力设备中,但空间电荷会在PI薄膜内部积聚导致其电气绝缘性能劣化。为了获得绝缘性能优异的PI薄膜,需要进一步研究薄膜内部空间电荷动态积累和迁移过程,优化其内部结构。本研究基于双极性载流子输运模型,分析了PI薄膜在直流电压下空间电荷的分布,探讨了电场强度与温度对PI薄膜内部空间电荷分布特性的影响。结果表明：随着施压时间的延长,薄膜内积聚的空间电荷增多,施压180 min后,阳极和阴极分别积聚了0.635 C/m3和-0.712 C/m3的电荷,且空间电荷的存在使薄膜内部电势发生严重畸变。电场强度和温度的升高让电荷获得更多能量去克服界面势垒并注入到薄膜内部,使薄膜内部积聚的空间电荷增多,电场畸变更严重,在308 K温度下,薄膜电场畸变率高达0.968%。在强电场和温度场中,由于电荷迁移速率随温度和电场强度增高而变快,空间电荷在PI薄膜内部的分布更加复杂。     

双调和方程生成正交曲线坐标网格技术的研究

本文对利用双调和方程 分法生成贴体坐标网格的技术进行了探讨和尝试,并生成了典型的Ｈ型、Ｃ型、Ｏ型网格。结果表明,该方法在控制网格线间距和正交性方面具有很强的能力,所生成的网格质量令人满意,是流场数值模拟中一种有效的、高质量、具有广泛通用性的网格生成技术。     

三维贴体坐标变换在河冰数值模拟中的应用

寒冷地区河流冬季常出现冰塞,伴随其形成和演变往往发生凌洪灾害。因此,对河冰的形成及演变相关问题进行研究具有重要的意义。冰塞堆积演变具有高度的三维特征,将三维贴体坐标变换应用于冰塞演变过程,成功地解决了冰塞面不规则形状给河冰数值模拟带来的相关困难。     

存在密度差异的污染物在分汊河道中输移特性试验研究

针对自然界特定且时常遇到的分汊型河道,建立物理模型试验系统,以氯化钠溶液为示踪剂,进行密度大于环境水体的污染物在分汊河道中输移扩散机理的试验研究。首先测量了不同横向位置点源排放下污染物的输移过程。试验结果表明不同的上游流量、支汊宽度比和排放位置对污染物的断面浓度分布有显著影响。当上游流量由大变小时,分汊口前主河道中污染浓度发生分叉现象,对于河道中心排放条件下,污染云团在断面中心处由单一高浓度核心区分裂为两个高浓度区;在左侧岸边排放下,大流量时只存在单一的高浓度核心区,并沿着左侧边壁运动,而小流量时浓度分叉后左侧高浓度区在边壁的反射作用下与右侧的合并,偏离左岸向河道中心输移。然后计算了不同工况下污染物进入支汊的分污比,分析表明中心排放下支汊分污比与支汊宽度比、分流比呈正相关,与上游来流呈负相关;岸边排放时支汊分污比与分流比、支汊宽度比和上游来流量均呈正相关。最后,建立了不同排放位置下污染物分污比与上游来流量、分流比的函数关系式,为掌握污染物在分汊河道中的输移特性提供了科学依据。     

Parameter modeling for higher-order transport models in UTB SOI MOSFETs

We present a two-dimensional tabularized higher-order transport model based on extracted parameters from a Subband Monte Carlo (SMC) simulator. Important effects like quantum confinement and surface roughness scattering are automatically taken into account. Device parameters like the electron temperature or the output characteristic of a SOI MOSFET are compared with the results obtained from models using bulk Monte Carlo (MC) data, where no quantization effects and no surface roughness scattering are considered.     

A new approach for numerical simulation of quantum transport in double-gate SOI

Numerical simulation of nanoscale double-gate SOI (Silicon-on-Insulator) greatly depends on the accurate representation of quantum mechanical effects. These effects include, mainly, the quantum confinement of carriers by gate-oxides in the direction normal to the interfaces, and the quantum transport of carriers along the channel. In a previous work, the use of transfer matrix method (TMM) was proposed for the simulation of the first effect. In this work, TMM is proposed to be used for the solution of Schrodinger equation with open boundary conditions to simulate the second quantum-mechanical effect. Transport properties such as transmission probability, carrier concentration, and I–V characteristics resulting from quantum transport simulation using TMM are compared with that using the traditional tight-binding model (TBM). Comparison showed that, when the same mesh size is used in both methods, TMM gives more accurate results than TBM. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。