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关键词： 观测:疏散星团   恒星蛇   星系:运动学与动力学   方法:数值模拟  

摘要： 得益于近几年观测技术的进步,对疏散星团的搜寻有了很大的发展.这其中双疏散星团由于其特殊的性质及复杂的相互作用成为星团研究的重点.疏散星团NGC 2232与Tian 2彼此距离极近,被认为是双星团系统.观测表明,这两个星团都具有非常年轻且相似的年龄(约30～40 Ma),在双星团附近存在一条长度超过200 pc由恒星形成的结构,该结构被称为“恒星蛇”.通过一系列高精度N体动力学数值模拟对恒星蛇的形成进行了动力学建模.结果显示,目前两个星团处于非动力学束缚状态,且无法确定其形成时刻是否为引力束缚状态.在初始非束缚模型中,星团的质量损失过程没有明显高于银河系中的单星团潮汐剥离速率.而在初始束缚模型中,双星团在系统内相互绕转所产生的潮汐作用显著加速了疏散星团的质量损失,使得被剥离的恒星形成了更大的潮汐结构,但仍然未能有效形成类似恒星蛇这样超过200 pc的潮汐流.同时考虑观测到的恒星蛇为单侧结构,不符合潮汐作用产生的导臂和曳臂对称结构.因此,恒星蛇结构并非由潮汐作用引起的动力学效应所产生,而更符合原始气体沿纤维结构坍缩而形成的机制.

关键词： 旋磁光子晶体   波导结构   单向传播   数值模拟算法   Dirichlet-to-Neumann映射  

摘要： 旋磁光子晶体是一种由旋磁各向异性材料制成的新型人造周期性材料，具有调控光的能力。在其与空气的交界处会形成一种波导结构，在该结构中位于特定频率区间的光波只能沿着一个方向传播，即使结构中存在缺陷，光波也无法反向传播，极大地提升了传播效率，能够应用于光集成、光通信和生物医学等众多领域。分析和优化设计这一结构需要高效的数值模拟算法，本文基于Dirichlet-to-Neumann(DtN)映射方法，通过利用介质柱型和空气柱型旋磁光子晶体单元晶格的DtN映射，大幅减少了计算量，同时引入了Dirichlet-to-Tangential derivative(DtT)映射构建交界面上的连续性条件，建立分析旋磁光子晶体-空气界面波导结构的高效数值模拟算法，并通过数值算例验证了本文算法的有效性。

关键词： 量子关联成像   光学微分器   边缘增强   轨道角动量  

摘要： 光学微分器是一种利用光学原理进行微分运算的装置。它通常基于光波的传播和干涉现象，通过设计特殊的光学系统来突出图像边缘的信息，这与数学中进行微分操作提取斜率的原理一致。传统的光学微分器是利用光的干涉、衍射或者透镜的聚焦特性对光波进行微分，在实际操作中通常需要设置一组光学系统来实现。本文提出了一种基于调控泵浦光轨道角动量实现边缘增强的新型光学微分器，我们通过精确调节泵浦光的轨道角动量的大小，实现对参量下转换光波的高阶的微分操作。同时，利用了自发参量下转换产生的光波的关联特性，实现了量子关联成像的边缘增强。基于量子纠缠的关联成像能够实现非局域性的“离物成像”成像方式，在此基础上，我们在关联成像系统中加入高阶微分器能够高效提取图像的关键信息，从而实现非局域性的量子图像处理。这两种技术手段的结合构建了一个灵活且高效的量子光学微分系统，为光学计算提供了新的技术路径，在量子图像处理中具有潜在的应用价值。

关键词： 水利枢纽   水闸消能   防冲刷   新技术  

摘要： 水利枢纽工程中,水闸消能与防冲刷是保障工程长期稳定运行的关键问题之一。随着水库工程的逐步完善,消能防冲技术的应用对于确保结构的安全性和延长使用寿命具有重要意义。本文以某水利枢纽工程为研究对象,分析了在正常运行及施工导流过程中常见的消能防冲问题,包括防冲槽、导墙坍塌以及闸门区域的冲刷问题。基于这些问题,探讨了石笼网、纤维混凝土和抛石混凝土等新技术在水利枢纽工程中的应用,以期为今后类似工程的设计与实施提供理论支持与技术指导。

关键词： 气泡球形度   空化   空化模型   NACA66翼型   数值模拟  

摘要： 针对原始Schnerr-Sauer空化模型球形气泡假设与实际流动中气泡变形存在的显著差异，通过大涡模拟方法分析气泡在绕流流场中的变形特性，建立了耦合球形度与压力相关量的修正空化模型。然后基于修正的空化模型和Schnerr-Sauer空化模型，对三维NACA66水翼非定常空化流动进行数值模拟，以分析空化数为1.25条件下的空泡分布规律和水动力性能特征。结果表明：修正的空化模型提升了空化流动预测精度，能够预测更加广泛的空泡区域和更长的附着空腔，且与实验观测结果更为吻合；修正模型对空腔脱落频率的预测精度提升了9.41%，且对瞬时压力脉动幅值的预测精度提升了约28.00%。该研究结果可为非定常空化流动机理研究及相关工程应用研究提供一定的参考。

关键词： 高压流态化   气体密度   气泡   离散元   两相流   数值模拟   计算流体力学  

摘要： 高压流化床工业应用广泛。利用计算流体力学-离散元耦合模型（CFD-DEM）在1.15～92.0 kg/m3范围内考察了气体密度对A、B类颗粒最小流化速度、最小鼓泡速度、气泡和压降等流体力学行为的影响规律。模拟结果表明，不同压力下A类颗粒均存在散式流化区，流化因子随压力提高而略有增加，B类颗粒的流化因子始终小于1.1。此外，随气体密度增加，B类颗粒中气泡尺寸显著减小、数量显著增加。当气体密度由1.15增加到92.0 kg/m3时，粒径300 μm的B类颗粒中的气泡尺寸减小了约60%，气泡数量增加了2.5倍。典型A类颗粒中的气泡尺寸与数量几乎不受气体密度影响。床层压降标准差和压力脉动振幅均随气体密度增加而降低，B类颗粒降低更显著。最后，通过对颗粒碰撞力和曳力系数的分析，探讨了气固、固固相互作用的竞争对高压流态化稳定性的影响机制。

关键词： 浙江沿海   台风浪   Holland参数化模型   风速剖面参数   最大风速半径参数  

摘要： 参数化风场模型在台风浪的模拟后报中有着广泛应用,其中关键风场参数的参数化方案直接影响着台风浪场模拟的准确性。为确定适合浙江海域台风浪模拟的Holland风场关键参数(包括风速剖面参数B和最大风速半径参数Rmax)组合的最佳方案,本文采用第三代海浪数值模型SWAN （Simulating WAve Nearshore）,对自2011年以来影响浙江沿海的十次典型台风浪事件进行了数值模拟。利用四场台风期间气象站和波浪浮标的实测资料,分别从风速和有效波高角度对B和Rmax的不同组合方案进行了率定分析,确定并推荐了一组最佳参数组合;进一步依据Jason卫星在十场台风影响下的有效波高观测资料,验证了推荐方案对波浪场空间分布的模拟效果。结果显示:相较于参数B,参数Rmax的不同表达式对台风风速和有效波高模拟的影响更为显著;Willoughby的Rmax表达式与Powell的B表达式结合使用时,能实现最符合实际的风速和有效波高随时间变化的模拟,并可较好地再现台风浪场的空间分布特征,模拟结果较实测值的相关系数可达0.90。

关键词： 八道湾煤矿西翼采空区   底板稳定计算   变形预测   数值模拟   设计依据  

摘要： 对于闭矿时间长,急倾斜煤层采空区塌陷区进行回填压实后底板区域稳定性评价研究较少,本文针对八道湾煤矿西翼采空区底板区域拟建项目的多种勘察手段工作,通过土力学及岩石力学理论进行底板稳定性计算,修正后的概率积分法引入Mathematica对地表变形预测分析,采用MIDAS/GTS进行数值模型模拟,通过项目边界条件复核,达到了预期效果,该方法可为本区域建设用地规划提供科学设计依据。

关键词： 连拱隧道   边坡   数值模拟   支护结构   施工力学   对比分析  

摘要： 随着我国基础设施建设的不断推进,隧道工程在诸多领域广泛应用,连拱隧道施工中大变形问题影响着工期、成本及隧道结构安全。现如今,相关交通运输管理部门对于地下空间的大力开展,为隧道工程中深基坑开挖与支护技术的有效推进,提供了良好的基础引导。软岩隧道在施工过程中常常会面临大变形的问题,这一问题不仅会影响隧道的工期、成本,更严重的是会对隧道的结构安全造成威胁。基于此,本文针对某陡倾连拱隧道中支护结构病害与数值模拟对比进行重点分析分析。

关键词： 循环流化床锅炉   炉内过程   响应特性   燃烧干预   循环干预   数值模拟  

摘要： 新能源装机占比的不断提高对包括超临界循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉在内的燃煤发电机组灵活性提出了更高要求。以某350 MWCFB锅炉为对象，采用计算颗粒流体动力学（computational particle fluid dynamics,CPFD）方法，针对变负荷工况下的炉内过程响应特性开展了模拟研究，并探讨了燃烧-循环干预措施对变负荷速率的影响。结果表明：升负荷工况下，低负荷段（30%～50%机组额定负荷）的平均热流密度响应速率比高负荷段（50%以上机组额定负荷）下降约38%；仅看高负荷段，机组降负荷时热流密度响应更快，变化率比升负荷时大31%左右。不同负荷变化幅度下，炉内颗粒悬浮浓度和对流换热强度均可快速响应，而炉内温度的变化略显滞后，说明CFB锅炉更依赖传热系数的变化实现热量传递的快速调节。采用燃烧干预，如将40%的原给煤替换成百微米级的细煤颗粒，能够有效加快炉膛温度的变化，升负荷时高负荷段平均热流密度响应速率提高约43%，低负荷段也提升了近16%。此外，采用循环干预，即在升负荷时额外添加一定量的细床料，可使颗粒悬浮浓度在短时间内快速增加，从而有效提高受热表面传热率的响应速率；若进一步给入热细床料（如通过循环灰热储-回送方式），升负荷时高负荷段炉内平均热流密度响应速率可提高约31%，低负荷段也可提升13%左右。研究结果探明了CFB锅炉变负荷时的炉内响应机制，验证了循环-燃烧干预提高机组变负荷速率的可行性，为深入挖掘超临界CFB锅炉的灵活性潜力、改善其变负荷能力提供了参考。