分形学在稳态热传导中的应用

本论文给出了一种分形学方法研究稳态热传导问题的一般方法。     

传递-反应场和分形几何对称模型摘要

分形几何对称模型已被成功地应用于计算机辅助数值计算模拟研究单颗粒化学反应场 ,例如 :气固催化或非催化非均相反应场[1～ 3 ] ;最近 ,本模型已被成功地应用于计算机辅助数值计算模拟研究传递场(动量传递、热量传递和质量传递 ) ,例如 :稳定热传导和不稳定热传导 [4 ,5] 。根据化学反应工程理论 ,尤其 Froment G.F.和Bischoff K.B.的观点 [6] ,稳定操作反应场是由具有恒定各组份浓度和温度的点组成的空间 ,各参数在本空间场有一定的分布。化学反应正在按照化学本质在这些点上以本征化学反应速率 {r=f ( T,Ci) }进行 ,但在这些点上浓度…     

分形多孔介质中气体的非稳态扩散

通过引入平均修正系数修正Fick第二扩散定律得到了描述分形多孔介质气体非稳态扩散的理论方程。基于“塞状流”扩散实验法建立了分形多孔介质非稳态扩散实验系统,对3个孔隙结构不同的分形多孔介质样品进行了非稳态扩散实验,通过实验对理论方程进行验证和修正。结果表明,Fick第二扩散定律不适用于分形多孔介质中气体非稳态扩散,分形多孔介质中气体非稳态扩散存在一定规律,且多孔介质孔隙结构不同其扩散规律不同。     

分形几何在储层微观非均质性研究中的运用

储层岩石的孔隙结构是一种明显的分形结构,具有典型的微观非均性物质特点,以储层岩石的孔隙结构作为研究对象,介绍了分形几何在储层微观非均性中的运用原理与运用方法,并通过实例进行具体分析,希望能为分形几何在储层微观非均质性研究中的运用的未来发展提供一定的帮助。     

特定条件下的高温防护服最优厚度研究求解

本文以热力学和传热学知识为理论基础,结合热力学稳态及其非稳态条件下的热力学方程,借助MATLAB等软件对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导模型进行数学建模研究。在热传导模型基础上重新根据微分方程得出了防护服厚度与温度的变化情况,在相应约束条件下建立数学模型,最终求解得出高温防护服各层的最优厚度。     

氧化铝上吸附平衡与动力学的分形特性

在实验测定氧化铝吸附氮气的平衡和动力学过程的基础上 ,由平衡数据得到分形维数 ,对动力学结果分别用欧氏几何和分形几何的动力学模型进行处理 ,比较两种方法得到的扩散系数之间的差别。结果表明 :粉状氧化铝的分形维数为 2 .12 ;采用分形动力学模型得到的扩散系数同欧氏几何扩散模型的结果不一样 ,扩散系数不随浓度的变化而改变 ;而欧氏几何扩散模型中的扩散系数随浓度变化发生改变 ,且变化符合Darken关系     

非稳态条件下轻油罐车温度场模拟计算

我国运输轻质油品的铁路罐车都采用上卸式卸油方式,而罐车内轻油温度分布不均匀是造成鹤管气阻的一个重要因素。通过分析罐车的几何特性建立了油罐车内轻油温度场三维非稳态热传导模型及求解边界条件,并使用 ANSYS 有限元软件求解该数学模型,获得了罐内轻油温度分布。通过分析轻油温度场,可以指导卸车作业,避免气阻发生。     

流固催化反应中的分形几何对称模型及其应用前景

分形学自问世以来，以成为近代科学中一个十分重要的分支，由于计算机的普及和发展，使得分形学如虎添翼，其正在社会的各个领域中发挥越来越重要的作用，分形几何对称模型是基于分形学方法研究单颗粒化学反应工程的一个重要方面，借助于计算机将可得到很多新结果，这会加深人们对扩散催化反应知识的了解和认识。     

轮胎外胎硫化条件计算方法

根据轮胎外胎硫化传热属一维薄板传热而模板热源温度不同的情况，将傅立叶热传导方程中一维薄板稳态热传导微分方程和一维薄板非稳态热传导微分方程联立，建立了轮胎外硫化过程的传热计算数学模型，并得到实际硫化测温数据的初步验证，再结合阿累尼乌斯方程提出系列外胎硫化条件计算方法。     

基于热传导逆问题方法预测材料热物性参数

建立了一种应用Levenberg-Marquardt迭代过程求解非线性热传导逆问题用于预测材料热物性的方法.以平板内的一维非稳态热传导为研究对象,在准确的数值计算结果上施加非均匀随机误差来模拟瞬态温度实验数据,应用该方法分别对热传导系数为常数、热传导系数和容积比热容为常数以及热传导系数和容积比热容为温度的函数3种情况进行了预测.参数预测结果表明,方法对基于瞬态实验方法进行热物性预测具有良好的适应性,并适用于分析多类热传导逆问题,该方法还能为优化实验提供有效信息.     

分形几何在矿业中的应用

介绍了分形几何的基本概念及分维的测度方法。以磨矿循环、矿尘爆炸为例,分析了分形几何在矿业中的应用前景。     

文丘里管内非对称流动的数值模拟

针对文丘里管这类具有完全对称结构的缩扩管道,分别对二维通道和三维管内流动建立了不可压缩非稳态数学模型,采用数值模拟的方法,研究了流动分岔现象,重点探讨了在这种对称结构下出现的非对称流动。数值模拟结果表明,当Reynolds数超过某临界值,对称结构的文丘里管内流场都出现了非对称现象,在扩展角部产生不规则的回流区。其流动主要受Reynolds数和管道几何形状的影响,并具体说明了流动不对称特性随这两者的变化规律。     

文丘里管内非对称流动的数值模拟

针对文丘里管这类具有完全对称结构的缩扩管道,分别对二维通道和三维管内流动建立了不可压缩非稳态数学模型,采用数值模拟的方法,研究了流动分岔现象,重点探讨了在这种对称结构下出现的非对称流动。数值模拟结果表明,当Reynolds数超过某临界值,对称结构的文丘里管内流场都出现了非对称现象,在扩展角部产生不规则的回流区。其流动主要受Reynolds数和管道几何形状的影响,并具体说明了流动不对称特性随这两者的变化规律。     

镇泾油田延9储层岩石孔隙结构的分形研究

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性。本文应用分形几何原理,对镇泾油田延9低渗透储层岩石的孔隙结构进行了研究。得出储层砂岩孔隙分形维数同孔隙半径呈良好的对数关系。认为孔隙结构分形维数越大,孔隙结构的复杂程度越强,非均质性越强,储集性能越差,反之亦然。     

非金属垫片分形泄漏模型理论分析

以分形几何为基础,建立非金属质垫片分形泄漏模型.研究表明,载荷稳定时垫片中压力分布呈幂律变化,垫片泄漏率与压差成正比,且与分形垫片参数、异常扩散系数等有关.     

积炭催化剂再生的分形维模型

将分形维理论引入积炭催化剂与再生气体的烧炭反应系统，提出了积炭催化剂的分形维模型。在拟稳态条件下，按缩核模型求得解析解，并在此基础上分析了当反应受气膜扩散控制、灰层扩散控制和化学反应控制时，分形维对再生过程的影响。通过实验和参数估计确定了积炭催化剂表面的分形维数在２～３之间，从而验证了模型的正确性。     

精馏过程的动态模拟

在各类典型精馏过程稳态模型的基础上,建立了6类典型非稳态精馏模型,并对动态精馏过程的开环响应进行了模拟计算.计算结果表明,实际精馏塔内存在的非平衡效应和惯性效应对非稳态精馏的动态响应过程有很大影响,其中惯性效应的影响更为突出.本文建立的三维非平衡混合池动态精馏模型充分地考虑了精馏过程中的非平衡效应和惯性效应,因此相信能够更适合于模拟实际的动态精馏过程.     

分形吸附理论及其对粘土性质的表征方法

粘土被广泛地应用于环境污染物的吸附处理。概述了分形几何的基础及其对粘土吸附和性质表征的方法。归纳了常见的分形吸附模型以及分维数测定方法。     

多孔介质中的分数扩散方程

多孔介质复杂的几何结构可看作是随机分形。分形空间中的扩散与欧几里德空间中的扩散不同,为反常扩散,扩散方程不能用普通微分方程准确描述,需用分数微分方程。从微观和宏观相结合的角度讨论了三个比较有影响的分形介质中的扩散方程。     

基于分形理论的纳米颗粒多孔介质真空导热特性

采用分形理论,描述了纳米颗粒多孔介质材料的微尺度空间结构,建立了分形等效单元体模型,分析了影响其真空下有效热导率关键因素为固体基质热导率、填充率、分形维数、分形直径、残余气体压力及热导率等,并导出了气相、固相热传导计算公式和热辐射等效热导率计算公式及多孔介质材料总有效热导率计算公式。研究表明,纳米颗粒有效热导率随着分形直径、残余气体压力的增大而增大,并给出了纳米颗粒多孔介质材料作为真空材料的最佳直径。同时,模型计算值与实验测量值比较,具有较好的一致性。该理论分析方法对新型真空绝热材料的研制和绝热性能的提高具有实用价值。