数值模拟铸件充型过程中的液/固两相流动

铸造过程中熔融金属内的固体渣粒的运动轨迹是非常重要的。文中给出了粒子传输轨迹的数学模型,该数学模型采用显示法来确定粒子的位置。模拟研究结果与用其它数学模型的模拟结果比较,吻合良好。该模型可用于固体粒子位置的确定,并应用到SUTCAST软件中。     

铸钢件准固态区域应力,应变数值模拟及热裂机制

对ＺＧ４５实验热裂试棒的数种工况进行了应力－应变的数值模拟，对热裂形成机制进行了讨论。研究认为：热裂起源于Ｂｉｎｇｈａｍ体，是塑性变形超过Ｂｉｎｇｈａｍ体塑性储备值所致。     

金属板材成形中拉深损伤模拟的两种求解方法

讨论用数值模拟预测板材成形中发生拉深损伤破坏的两种不同的求解方法。第一种是采用完全耦合的弹塑性破坯模型的动力显式数值方法。基于状态参量的不可逆热力学过程 ,完全耦合的本构方程考虑各向同性强化和拉深。这些已引入有限元软件ABAQUS/E用于对金属成形的模拟。在数值技术方面 ,隐式积分方法被用来对本构方程的局部时间积分 ,动力显式技术用于求解总体平衡方程。第二种方案是采用简化的损伤模型的方法 ,被称为逆法 (InveseApprch)。I.A被限定在考虑各向同性强化和损伤的塑性全量理论基础上的简单的本构关系。做比例加载和临界损伤达到以后的损伤饱和假定 ,可以得到损伤演化方程的封闭解。这两种损伤模型在编程中的实施采用两种方式 :计算中考虑或不考虑损伤作用 ,也就是耦合的或非耦合的计算。文中给出一些算例来说明每种损伤模型的优点     

城市垃圾渗滤液烟气脱硫体系气液吸收与解吸过程的数学模拟

针对垃圾渗滤液烟气脱硫体系气液吸收和解吸过程反应复杂的特性,基于经典双膜传质理论,建立了填料塔内湿法烟气脱硫模型,包括填料塔反应器模型和烟气SO2在垃圾渗滤液中吸收并伴随氨的解吸过程的数学模型。模型将系统内复杂的多组分反应分解为独立的离子反应,从而在确定的独立反应的条件下,可使模型的数值求解不依赖于特殊的假设条件以及可变的操作条件。根据工艺研究的实验条件对模型赋初值,结合模型参数估值确定适宜的边界条件,采用Maple 8.0对模型方程进行求解,得到了液膜内各组份的浓度分布特性曲线,以及气相分压、pH值、传质阻力、传质速率、吸收增强因子等沿塔高的分布特性,结果表明模型预测结果和实验结果吻合良好。所建立的模型为本工艺过程和其它湿法烟气脱硫过程的传质-反应现象提供了一个定量的理论分析和工程设计基础。     

轴流式转轮三元粘性流动数值计算

为进一步提高轴流式转轮的设计精度与性能,采用时均Navier-Stokes控制方程,标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对一轴流定浆式水轮机转轮内三元粘性流动进行了数值模拟。提出了水力损失计算方法,获得了转轮的预测效率。分析了转轮内部流场分布规律,建立了叶片表面压力在包角范围内的变化曲线,有助于认识转轮内真实流动现象,为改善设计提供可视化数据支持。     

桥梁结构数值分析2020年度研究进展

随着计算机技术不断发展及计算理论研究的深入,数值分析方法成为分析桥梁结构力学行为的主要方法。通过桥对梁结构的数值模拟,能获得在各种复杂作用下的力学行为和响应,在效率和适应性方面远高于解析方法和模型试验。以近年来相关的研究文献成果为基础,对数值分析技术在桥梁结构分析中的应用及最新研究成果进行综述。重点关注与桥梁结构主要力学行为分析相关的有限元数值模拟相关的理论与方法,对桥梁结构数值化模拟方法中梁的理论最新研究方向、主流的非线性分析方法与技术、桥梁结构材料的多种数值化本构模型研究进展,桥梁结构腐蚀环境下力学性能的时效性、耐久性评价的有限元方法,以及基于梁理论组合结构的数值模拟方法等成果进行综述,对这一领域需要进一步研究和解决的问题进行讨论及展望。     

片状变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为研究包覆方式对片状发射药燃烧性能的影响,建立了不同包覆方式下多层片状发射药的物理模型,并推导了形状函数和燃气生成猛度表达式,利用Matlab软件对不同的宽厚比、长厚比及多层结构的片状发射药进行了数值计算;制备了不同长厚比的片状变燃速发射药,并进行了密闭爆发器实验。结果表明,四面包覆和全包覆可以很好地消除临界宽厚比对片状发射药燃烧性能的影响;与两面包覆的片状发射药相比,四面包覆和全包覆的片状发射药能够延缓内层药减面燃烧的时间,其燃气生成猛度的阶跃程度分别提高了1.17%和1.23%,呈现出良好的燃烧渐增性。     

Molecular Dynamics Simulations Based on 1-Phenyl-4-Benzoyl-1-Hydro-Triazole ERRα Inverse Agonists

Estrogen-related receptor α (ERRα), which is overexpressed in a variety of cancers has been considered as an effective target for anticancer therapy. ERRα inverse agonists have been proven to effectively inhibit the migration and invasion of cancer cells. As few crystalline complexes have been reported, molecular dynamics (MD) simulations were carried out in this study to deepen the understanding of the interaction mechanism between inverse agonists and ERRα. The binding free energy was analyzed by the MM-GBSA method. The results show that the total binding free energy was positively correlated with the biological activity of an inverse agonist. The interaction of the inverse agonist with the hydrophobic interlayer composed of Phe328 and Phe495 had an important impact on the biological activity of inverse agonists, which was confirmed by the decomposition of energy on residues. As Glu331 flipped and formed a hydrogen bond with Arg372 in the MD simulation process, the formation of hydrogen bond interaction with Glu331 was not a necessary condition for the compound to act as an inverse agonist. These rules provide guidance for the design of new inverse agonists.     

Dynamic “Molecular Portraits” of Biomembranes Drawn by Their Lateral Nanoscale Inhomogeneities

To date, it has been reliably shown that the lipid bilayer/water interface can be thoroughly characterized by a sophisticated so-called “dynamic molecular portrait”. The latter reflects a combination of time-dependent surface distributions of various physicochemical properties, inherent in both model lipid bilayers and natural multi-component cell membranes. One of the most important features of biomembranes is their mosaicity, which is expressed in the constant presence of lateral inhomogeneities, the sizes and lifetimes of which vary in a wide range—from 1 to 10³ nm and from 0.1 ns to milliseconds. In addition to the relatively well-studied macroscopic domains (so-called “rafts”), the analysis of micro- and nanoclusters (or domains) that form an instantaneous picture of the distribution of structural, dynamic, hydrophobic, electrical, etc., properties at the membrane-water interface is attracting increasing interest. This is because such nanodomains (NDs) have been proven to be crucial for the proper membrane functioning in cells. Therefore, an understanding with atomistic details the phenomena associated with NDs is required. The present mini-review describes the recent results of experimental and in silico studies of spontaneously formed NDs in lipid membranes. The main attention is paid to the methods of ND detection, characterization of their spatiotemporal parameters, the elucidation of the molecular mechanisms of their formation. Biological role of NDs in cell membranes is briefly discussed. Understanding such effects creates the basis for rational design of new prospective drugs, therapeutic approaches, and artificial membrane materials with specified properties.     

高炉风口回旋区兰炭燃烧行为的数值模拟

为了探究价格较为廉价并且燃烧性能良好的燃料(兰炭)在高炉直吹管、风口、回旋区内燃烧产生的温度、气体成分以及燃料的燃尽率分布情况,根据高炉的实际尺寸,建立了三维物理模型并进行模拟计算。模拟结果表明,当单独喷吹烟煤、兰炭时,回旋区内的温度均为先升高到最高温度后缓慢降低,风口中心线上最高温度分别为2 447、2 415 K。然而,当单独喷入无烟煤、焦化除尘灰(CDQ粉)时,回旋区内温度持续缓慢上升,在回旋区出口处达到的最高温度分别为2 473、2 366 K。烟煤在风口、回旋区内燃烧产生CO的质量分数均高于其他3种燃料;兰炭、烟煤、无烟煤、CDQ粉在回旋区出口处产生的CO质量分数分别为20.82%、26.09%、17.51%、15.74%。采用兰炭喷吹的燃尽率(63.01%)高于采用无烟煤和CDQ粉的燃尽率(分别为58.03%和52.40%),低于采用烟煤的燃尽率(73.13%)。虽然兰炭和无烟煤的组成成分相似,但是从兰炭在风口、回旋区内燃烧产生的温度、气体成分、燃尽率等方面来看,兰炭的燃烧性能要强于无烟煤。