分形在混凝土损伤表面的应用及其分数维的计算方法探讨

本文总结分形理论在表征和分析混凝土断裂、磨蚀等损伤表面中的应用,重点讨论混凝土损伤表面作为一种分形曲面,其分数维的几种计算方法和各自的优缺点,同时介绍了分形在混凝土损伤表面具体应用中的两个实例。     

水处理酶促生物填料的生产性试验研制

用正交试验的方法,对水处理酶促生物填料进行了生产性开发研究,得到了该种填料的优化配方及烧制工艺条件。     

分形多孔介质的传热研究

多孔介质的传热特性在许多研究领域都是值得关注的热点问题,为了更好的描述多孔介质结构以及明确其传热特性,文中介绍了多孔介质以及分形理论的概念,阐述了国内外学者结合分形理论研究的几种重要理论模型与数值模拟方法,并对其进行对比分析,归纳总结出其优缺点以及适用范围,提出现有研究中存在的问题以及未来的研究方向,为后续多孔介质传热特性的研究提供借鉴与参考。     

隧洞超挖问题中的广义分数维研究

影响隧洞围岩超挖的主要因素是岩体的地质特征和地质组成,对岩体在开挖过程中会遇到超挖问题,将从岩石的破坏机理出发,研究裂隙岩体开挖后的隧洞周边分数维,并提出了裂隙岩体隧洞开挖周边的广义分数维模型。研究不同影响参数与隧洞周边分数维之间的关系,并从分形理论的角度建立隧洞周边分数维与隧洞超挖之间的关系,从而建立了以地质力学机理为基础的超(欠)挖与广义分形维之间的关系,最后通过实例来验证该模型在隧洞开挖过程中的适应性。研究结果表明:(1)岩体结构面的基本特征决定了隧洞在开挖过程中隧洞周边广义分数维的大小;(2)分数维越大表明越有可能存在较大的超挖;(3)随着分数维的增大,超挖量呈现多次非线性递增的趋势。     

优化分形维数计算方法

应用分形几何研究钢筋混凝土结构裂缝扩展形式。研究表明,结构表面裂缝的分形维数与结构力学性能之间存在良好的线性相关性;为了准确测定分形维数,结合工程实例,对比分析了盒计数网格法和数字图像盒维数法测得的分维值,并讨论了各自的优缺点及各自测定的条件,结论对分维值的准确测定能起到一定的指导作用。     

泥石流沟分形维的初步认识

以分形理论的知识对泥石流进行了研究,分别采用泥石流堆积区固体物质的分形维与泥石流沟谷的分形维对泥石流沟谷进行了分析,从而对泥石流有了初步的认识。     

石材裂纹扩展分形特性

利用楔形劈裂试验系统观测石材裂纹起裂与扩展,利用应变片系统量测出试件在不同加载速率下裂纹尖端附近裂纹扩展速度的分布及其分形特性。所得结果如下：在考虑不同加载速率下,得到在静态或准静态加载条件下试体的断裂韧性基本上变化不大;但加载速率愈快,裂纹扩展实测平均速度愈高。考虑分形特性,在相同加载速率条件下,所得分形维数越大,则分形裂纹速度也越大,这与理论推导是相符的;分形维数与相关参数（断裂韧性、加载速率）的关系,在静态或准静态加载下近似为一个常数关系。     

外场中二维分形聚集的阈值特性

提出了一个关于外场中分形聚集的粒子－集团模型。在考虑到正方网格中最近邻、次近邻和二次近邻相互作用以及相互作用的距离因素的条件下，研究了外场中的分形聚集性质。计算机模型结果表明：阈值概率Ｐ＿ｃ￣ａ＝（０．７４±０．０１），相应的分维Ｄ＿ｃ＝（１．６８±０．０２）。     

RGB图像分形维数计算方法研究

 在计算颜色表面的分形维数时,为充分考虑颜色表面的相关信息,提出将RGB图像的3个分量R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)重组为一个颜色矢量的思想,通过连接各像素点的矢量终端构建一个粗糙颜色表面,基于改进的投影覆盖法计算该表面的分形维数。与传统的灰度表面分形维数计算方法进行比较分析,分析结果揭示：与灰度表面维数计算方法相比,颜色表面维数计算方法通过以一个三维矩阵保存了RGB图像各像素点的R,G,B分量值,来更全面捕获真彩图像颜色信息,因而可以很好地克服灰度表面维数计算过程中出现的缺陷与不足——缺少对颜色的色彩和色饱和度的考虑。     

多孔介质分形特征对回灌渗透性能的影响

为掌握孔隙介质级配和均匀性对水源热泵回灌过程中堵塞的影响,通过室内回灌试验测定了不同级配试样回灌渗透能力,利用颗粒级配分形维数分析了试样级配和不均匀性与回灌渗透性能的相关关系。结果表明级配分形维数D与不均匀系数的对数(lnC u)之间呈负相关,与渗透系数和孔隙度n则呈正相关。从而为不同水文地质条件地区水源热泵工程的适宜性分析,回灌堵塞机理的分析以及防止水源热泵工程堵塞技术的选择提供了一定的科学依据。     

二维孔隙介质中的分形驱替

对各种不同的二维孔隙介质，给出了其分形粘滞指进的计算机模拟。     

纤维过滤介质孔隙率及其分形维数

为寻求纤维过滤介质孔隙率准确的测量方法及其内部结构的特性,采用计算机VB语言构建了三维纤维过滤材料模型,对其进行了内部结构孔隙率、表面光学视图孔隙率计算及分析,得出二维滤材孔隙率与三维滤材孔隙率存在的关系,提出一种简便的测试纤维过滤材料孔隙率应用于实际的方法,并且与真实纤维过滤材料孔隙率和电镜扫描下的纤维过滤材料孔隙率进行比对,利用分形数学理论求解出纤维模型二维切面条件下的分型维数,并得出切面平均孔隙率与切面分形维数的数学关联式。研究结果表明:电镜扫描孔隙率较三维真实孔隙率偏小,平均误差约为7%,过滤材料内部结构2/9和7/9处的切面的孔隙率与其三维孔隙率相同;纤维过滤介质具有统计分形特性,随孔隙率增加其分形维数减少,孔隙率减少其分形维数增加,得出的分形维数与孔隙率关联表达式与经典文献形式吻合。     

饱和孔隙介质中的波

通过对饱和孔隙介质的运动方程的分解，证明了饱和孔隙介质体中存在两种类型的膨胀波和一种剪切波传播；给出了不同波型的传播运动方程；对饱和孔隙介质的几种特殊情形，讨论了波的传播物性以及波速计算公式。     

孔隙介质中渗流团分形维数的模拟计算方法

详细介绍了在二维情况下孔隙介质逾渗流的基本理论、重正化群方法的原理及其在逾渗研究中的应用。采用了计算机数值模拟试验的方法,证明了渗流团的分形性质,并拟合逾渗团所包含的孔隙数M[L]与L之间的曲线和曲线方程：M（L）=0.3538L^109379（座逾渗）,M（L）=0．7112L^1.9054（键逾渗）。求出渗流团的分形维数D=1．9379（座逾渗）,D=1．9054（键逾渗）。比较了数值模拟结果与精确值,说明误差产生的原因。在本文中具体地说明了编制计算机程序的方法和数值试验的步骤。为以后的研究做了些基本的准备性工作。     

燃气在多孔介质中预混燃烧的研究现状与前景

从燃气在多孔介质中预混燃烧的换热特性、燃烧稳定性、燃烧速度、烟气排放、多孔介质材料和相关数值模拟等方面论述了国内外对多孔介质燃烧的理论与实验研究现状,指出了其中的不足,对今后的研究方向和研发前景作出了展望。     

膨润土多孔材料用于净化湖泊水的研究

本文阐述了膨润土多孔材料的制备过程和方法,研究了该材料对某湖泊水体中COD、氨氮、总磷的吸附效果.研究结果表明：该材料能有效去除湖泊水体中的COD、氨氮、总磷,且当其用量、厚度、吸附时间达到最佳值时,去除率显著,能够从一定程度上解决水体富营养化的问题.     

炭砂滤池在饮用水处理中的研究现状及前景

面对普遍存在的微污染水源水质和生活饮用水卫生标准的日益提高,自来水厂有必要采用深度处理工艺。炭砂滤池在保证有效去除浊度的基础上,可以增强对有机物和氨氮等污染物的去除效果,且炭砂滤池只需对水厂砂滤池进行改造,基建及日常运行管理费用较低,因此适用于我国自来水厂的提标改造。炭砂滤池的运行受到反冲洗、温度、预氧化和空床接触时间等因素的影响,对于其出水安全性尤其是出水生物安全性的问题亟待研究。为保证炭砂滤池在工程上的成功应用和推广,需进一步研究滤料级配、组合工艺运行以及滤池内的微生物特性。     

多孔介质应用于建筑结构的热质传递及制冷性能分析

本文将含湿多孔介质床层应用于建筑围护结构,利用多孔介质内水分蒸发的吸热作用,为房间提供部分冷量。本文在建立非饱和多孔介质热质迁移过程数学模型的基础上,分析了室外环境参数及多孔介质床层结构对床层内温度分布、蒸发量场及水蒸气迁移的影响,为多孔介质蒸发制冷板应用于建筑结构的推广和应用提供了理论指导。     

多孔介质表面燃烧器辐射效率测量综述

多孔介质表面燃烧器的辐射效率是其最重要的热性能参数之一。总结了多孔介质表面燃烧器的3种辐射效率测量方法(单点测量法、多点测量法和基于斯忒藩-玻耳兹曼定律的计算法)的测量原理、特点以及适用范围。燃烧器的辐射效率测量应综合考虑燃烧器的表面材料特性以及实验条件等因素,合理选择测量方法。单点测量法和多点测量法(包括半球表面测量法、圆柱表面测量法、平行平面测量法)属于直接测量。前者是基于燃烧器表面为漫辐射表面的假设条件提出的,其测量结果受燃烧器表面特性影响较大;后者的测量结果不受燃烧器表面特性影响,测量准确度高。当使用直接测量法时,推荐采用多点测量法。基于斯忒藩-玻耳兹曼定律的计算法属于间接测量,当已知燃烧器表面发射率和表面温度时,操作简单,结果准确度高。     

多孔超滤膜深度处理黄河水的研究

考察了Filcore七孔超滤膜深度处理黄河水的效能。结果表明,经过3个月的中试,膜组件运行稳定,在产水量为4.2 m3/h、进水浊度约为4 NTU的条件下,七孔超滤膜的出水浊度基本在0.2 NTU以下,出水SDI值基本在1.2以下,跨膜压差保持在0.02 MPa左右,膜通量为84 L/(m2.h),产水率达91.7%以上,且电耗和药耗都较低(电耗仅为0.103 kW.h/m3),膜组件未出现气泡、断丝等现象。由此可知,Filcore七孔超滤膜具有良好的抗污染性和透水性,且膜丝的机械强度较高,出水水质满足反渗透的进水要求,用于黄河水的深度处理是可行的。