泥石流数值模拟方法研究进展

泥石流作为一种多相混合介质,所包含的物理过程和动力学特征非常复杂。针对泥石流问题的数值模拟方法随着数值计算方法和物理计算模型的发展而发展,基于物理过程的数值模拟方法为探究泥石流复杂物理现象背后的机理提供了一种有效手段。回顾了求解泥石流动力问题的数值模拟方法,从连续介质计算方法、离散介质计算方法和混合介质计算方法3个方面分析了不同数值模拟方法的特点和适用情况,介绍了在泥石流分析中常用的数值模拟软件及其特点,展望了求解泥石流动力学问题的数值模拟方法的发展趋势。结果表明:传统的基于网格的计算方法已有长足发展和较长的应用历史,相对比较成熟,但是在处理大变形、快速运移的自由表面流问题时,存在网格容易畸变等问题;基于粒子的计算方法在处理上述问题时无需网格的划分和维护,易于确定自由表面位置和多相间的界面,但存在边界条件处理困难等问题;混合介质计算方法在较小尺度范围内对固体颗粒物质与液相相互作用机理进行探讨时具有重要作用。     

特殊多层结构中电磁波传播特性研究

对各向异性导体-介质-等离子体特殊多层结构中电磁波的传播特性进行了研究。通过理论推导得到了该结构中的色散方程;并通过计算机计算,给出了色散曲线。研究了该结构中是否存在金属网层对色散曲线的影响,证明了金属网层对电磁波的耦合作用,使慢波和等离子体表面波结合产生了慢等离子体表面波。分析了金属网角度、介质厚度和介电常数对色散的影响。     

各向异性分层介质电磁场并矢Green函数的混合算法

提出一种兼顾精度与效率且不受参数范围限制的各向异性分层介质电磁场并矢Green函数的混合算法,并研究其在求解层状介质电磁响应中的应用。首先给出四种场型并矢Green函数在均匀各向异性介质中的闭合解析解以及在层状各向异性介质中的Sommerfeld积分表示,并重点考察了场源横向距离为零时的解;然后通过对比分析Sommerfeld积分的各种计算方法的优缺点及适用条件,得到一种根据参数范围自动选配最优计算方案的混合算法,并研究了特殊几何模型情况下全空间上并矢Green函数的高效计算问题;最后利用所提出的算法考察了层状各向异性介质背景下偶极子的辐射等实际问题。     

液体管道投产充水段长度及油水混合体积计算方法研究

为了保证投产安全, 大落差液体管道空管投油通常选用水作为隔离介质。针对充水段长度的确定及油水混合体积计算的问题, 从投产过程出发分析了影响充水段长度和油水混合体积的因素, 在此基础之上给出了计算模型, 并通过已投产管道的现场数据对所提出的模型进行了验证。计算结果与现场实测值对比结果表明, 模型与 实际情况很好地相吻合。     

碳酸盐岩凝析气藏组分粗化数值模拟方法研究

为了准确模拟复杂孔、洞、缝三重介质碳酸盐岩有水凝析气藏的开发动态,提出了一种适合于该类凝析气藏组分粗化的等效数值模拟方法--调整组分传导系数法.通过建立单个岩块单重介质精细模型,求得组分传导系数(α)随某组分总摩尔分数的变化关系.模型结果分别与地质参数粗化的双重介质模型、地质参数以及组分粗化后的双重介质模型计算结果进行了对比.结果表明,对三重介质碳酸盐岩有水凝析气藏,直接采用地质参数粗化后的双重介质模型模拟偏差较大;而应用地质参数和组分粗化后的双重介质模型可正确地等效模拟.     

平面分区均匀色散吸收介质中光场的量子化

借助系统经过典格林函数，运用正则量子化方法，对平面分区均匀色散吸收介质中电磁场进行量子化。通过与均匀色散吸收介质情况、真空情况对比相一致的思想，确定出平面分区均匀色散吸收介质中左行和右行极化声子算符、光腔内光子算符的具体形式，并借此进一步给出光腔系统中各区域光场的最子化表述。结果表明，介质中极化声子、光腔内光子算符均表现为介质噪声沿传播途径带有相位权重的积分形式，且与介质分布、介质参数吸频率密切相关。     

考虑临界流动饱和度凝析气体系的吸附模型

在凝析气藏的开发过程中,流体处于地下多孔介质中,由于多孔介质孔隙壁面的影响,毛细凝聚现象必然存在,从而不可避免地会对反凝析过程产生影响,从而影响整个凝析气体系的相态特征.在考虑凝析油临界流动饱和度的基础上,改进了凝析气在多孔介质中的气液混合吸附模型,在以往的吸附模型中加入临界流动饱和度对吸附的影响这一条件,使得新的吸附模型更具有真实性,能更好的模拟多孔介质中凝析气体系的相态问题,并且对一个真实凝析气藏的相态作了计算.采用新建立的模型计算多孔介质中反凝析饱和度比不考虑多孔介质吸附时要大,气相摩尔分数减小,液相摩尔分数增加.     

数据机房送风孔板处空气流动的数值模拟

以数据中心机房某一孔板及其相邻机柜为研究对象,采用ANSYS有限元分析方法,对孔板和机柜建立3种不同的有限元模型:几何实体模型、缩小送风孔板风口面积的基础模型、将孔板视为多孔介质面并添加源项的优化模型。根据实测数据确定3种模型的边界条件,通过有限元仿真计算获得它们的压力、速度云图,将基础模型和优化模型分别与几何实体模型进行对比。结果表明,优化模型与几何实体模型的速度场和压力场的大小误差在5%以内,同时优化模型的计算时间相较于几何实体模型可以减少60%。     

TI介质弹性波场伪谱法数值模拟

地震波场模拟中的有限差分法和有限元法是使用广泛也较为成功的方法,但是它们还是或多或少地存在一些缺陷,如为了提高计算精度而使运算效率降低、在泊松比变化大的界面存在稳定性问题等。伪谱法是一种模拟精度和计算效率都比较高的地震波场数值模拟方法,首先给出TI介质中的波动方程,然后推导了T1介质的伪谱法计算公式,最后对一些介质模型进行了模拟试算。验证了方法的有效性和TI介质本身的一些特性。     

计算多介质电场节点场强的有限元-边界元法

为了解决节点有限元法在多介质电场计算中场域边界及介质分界面处场强计算精度不高的问题,提出了一种有限元-边界元混合算法。该算法首先应用节点有限元法计算多介质场域中的节点电位,然后将场域划分成多个单一介质的子域,子域边界处的电位通过有限元法计算的节点电位映射插值得到。接下来对各个子域分别采用边界元法计算边界处的法向场强,子域内部任意位置的场强则通过边界积分方程计算得到。数值计算结果表明该方法在场域边界以及分界面处节点场强的计算精度比传统的面积加权平均算法高,场域内部节点场强的计算误差也较低。所提方法不仅适合于静电场的计算问题,也适合于其它场强在介质分界面处不连续的矢量场计算问题。     

统一的油井试井解释模型及井底压力解

在现代试井解释中,经常会遇到许多的试井物理模型,其中包括均质、双重介质、复合油藏等模型.应用者或软件开发者在应用时往往会根据不同的模型分别进行求解,每一种模型都要进行求解,无形中会浪费很多人力.针对三重介质复合油藏,建立了三重介质复合油藏的有效井径模型,通过拉普拉斯变换方法求出了井底压力的拉氏空间解,并且通过简化分解,将各种试井解释模型统一起来.该模型几乎包含了所有的试井解释模型(水平井除外),对应用者特别适用.     

外加恒定磁场复合微波媒质负折射率条件

以亚铁磁媒质-YIG为基体,在其中嵌入金属导体线阵列是人工合成负折射率微波媒质的一种新方法。该方法采用了复合媒质磁导率张量的修正有效媒质理论,并推导出复合媒质介电常数张量的修正有效媒质理论,把在恒定磁场作用下复合媒质宏观上等效为一种磁导率和介电常数都为各向异性的媒质。分析得到了等效磁导率和等效介电常数张量,做出了色散曲线,获得了负折射率条件。     

非饱和双重孔隙介质的势函数本构方程及应用

为了分析复杂岩土工程多场多相耦合效应,需要建立非饱和双重孔隙介质的一般本构理论框架。把双重孔隙介质视为两个单重孔隙介质的嵌套叠加,利用各组分应变与孔隙变形之间的内在联系,从经典混合物理论出发推导了非饱和双重孔隙介质的能量守恒方程。通过功共轭对之间的力学性质建立了小应变条件下非饱和双重孔隙介质的一般势函数本构方程。作为一般势函数本构方程的应用,把势函数取为应变量的二次多项式,假定各共轭量之间相互独立,获得了非饱和双重孔隙介质的各向同性线弹性模型,并根据试验数据确定了模型参数。当非饱和双重孔隙介质退化为饱和双重孔隙介质或非饱和单重孔隙介质时,本文模型退化为已有的相应模型。本文获得的一般势函数本构方程可以指导非饱和双重孔隙介质的具体建模工作,线弹性本构方程可用于建立相应的固结控制方程。     

Logistic模型在地基沉降预测中的应用

针对复合地基沉降规律和Logistic模型的特点和适用性,提出了应用Logistic模型预测复合地基沉降.通过对工程实例的分析表明,Logistic模型预测复合地基沉降具有很好的适用性和较高的预测精度,可为复合地基的施工设计提供依据.     

FDTD formulation for dispersive chiral media using the Newmark algorithm

An explicit iteration finite-difference time-domain (FDTD) formulation, based on the Newmark algorithm, for dispersive chiral media is developed and presented. The auxiliary differential equations in terms of four intermediate variables, which are defined according to the media parameters of dispersive chiral media, are established. Then the classical Newmark algorithm is introduced in discretizing the auxiliary differential equations. Finally, combining with the constitutive relation and Maxwell's curl equations, the Newmark-FDTD formulation for dispersive chiral media is developed. The reflection and transmission coefficients including co-polarization and cross-polarization of a dispersive chiral slab and the bistatic radar cross-section of the dispersive chiral sphere are simulated, with the validity and feasibility performed by comparing the results with those based on the exact solutions.     

基于贡献的虚拟物流企业收益分配

收益分配是虚拟物流企业的一个敏感而关键的问题 ,制订合理的收益分配方案对虚拟物流企业的成功无疑是重要的。通过分析虚拟物流企业收益分配应考虑的因素与应遵循的原则 ,从分担虚拟物流企业的投入和风险两个方面界定出每个盟员的贡献 ,综合运用公平理论、时间价值理论和层次分析法 ,建立一个基于贡献的虚拟物流企业收益分配混合式模型 ,并通过算例验证该模型可用于虚拟物流企业的收益分配方案的制订 ,使得收益分配更合理。     

基于神经网络的纳米光子结构逆设计

同扫描参数优化的方法相比,神经网络模型可以在设计误差很小的情况下大大提高结构逆设计的效率。在模拟器与发生器串联的复合模型基础上,提出了2种有效的神经网络复合模型:基于生成对抗思想引入评价模块的复合模型和基于多任务学习增加模拟器模块的复合模型。在传输矩阵法模拟的数据集上进行有效训练后,将2个模型应用于多层薄膜吸收光谱的逆设计,并用具有特殊形状的目标光谱验证了2个模型的逆设计结果。最后,利用多任务串联网络模型设计了多层太阳能吸收器结构参数,在300~1500nm范围内,平均吸收率可达96%。     

格栅加筋土挡墙流固耦合动力响应的有限元解法

格栅加筋土挡墙由面板、格栅和填土组成,其流固耦合结构特性越来越引起工程界的关注。文中根据格栅加筋土挡墙筋土相互作用特点,将土工格栅与其上下表面一定厚度的土层视为具有应变相容条件的筋土复合材料。基于自洽理论导出筋土复合材料的本构模型,引入饱和多孔介质模型来模拟填土和筋土复合材料,依此建立饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析的数学模型。采用Galerkin加权残值法推导出有限元分析方程,利用Newmark逐步积分法求解该方程,可得饱水格栅加筋土挡墙的动力响应。     

下一代网络媒体控制模型

为了实现下一代网络在控制层的融合，需要具有支持异构网络环境媒体控制功能的呼叫模型。在对媒体控制模型概念进行定义的基础上，针对下一代网络的特征，分析了现有各种媒体控制模型的局限性。提出了一种媒体控制逻辑状态抽象和具体控制协议适配相结合的媒体控制模型，通过实际应用证明了该模型具有异构网络环境中的统一媒体控制能力，从而实现了下一代网络在媒体控制层面的融合，同时该模型具有良好的灵活性和可扩展性。     

下一代网络媒体控制模型

为了实现下一代网络在控制层的融合，需要具有支持异构网络环境媒体控制功能的呼叫模型。在对媒体控制模型概念进行定义的基础上，针对下一代网络的特征，分析了现有各种媒体控制模型的局限性。提出了一种媒体控制逻辑状态抽象和具体控制协议适配相结合的媒体控制模型，通过实际应用证明了该模型具有异构网络环境中的统一媒体控制能力，从而实现了下一代网络在媒体控制层面的融合，同时该模型具有良好的灵活性和可扩展性。