数值模拟实验室

三峡工程导截流数值实验室的建立及数值模拟(Ⅱ)
戴会超;王玲玲;朱红兵
【期刊名称】《长江科学院院报》
【年(卷),期】2004(021)006
【摘要】介绍了三峡工程导截流水流特性数值实验室的数值模拟技术及其应用情况.采用水深平均二维数学模型模拟坝址区大范围水域在导截流过程中水深平均的流场演变过程,利用二、三维耦合数学模型的概念,由二维数模成果给定三维模拟所需的初值条件及边界条件,使三维数值计算具有良好的精度和收敛速度.利用导截流数值实验室的实时数值试验,给出导截流过程关键部位的三维流速分布及水位分布,并与实测值吻合良好.这表明导截流水流特性数值实验室所采用的数值模拟技术合理可靠.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】戴会超;王玲玲;朱红兵
【作者单位】中国长江三峡工程开发总公司,湖北,宜昌,443002;河海大学,江苏,南京,210098;河海大学,江苏,南京,210098;长江科学院,宜昌科学研究所,湖北,宜昌,443002
【正文语种】中文
【中图分类】TV551;TV131.4
【相关文献】
1.三峡工程明渠截流水流数学模型研究及其应用Ⅰ:模型建立与率定 [J], 王光谦;杨文俊;夏军强;周厚贵
2.三峡工程导截流数值实验室的建立及关键技术(Ⅰ) [J], 戴会超;王玲玲;朱红兵
3.三峡工程大江截流水力特性数值分析 [J], 魏文礼;刘玉玲;金忠青
4.三峡工程大江截流流场的数值模拟 [J], 金忠青;王玲玲;魏文礼
5.基于数值模拟的爆管截流阀在供水管网上的运行特性分析 [J], 李鹏;廖一衡;张显飞;孔令臣;王杰飞
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液固两相流动力学特性的数值模拟与实验验证液固两相流动是一种复杂的物理现象，涉及到流体力学、传热学、传质学等多个学科的知识。

在工程领域中，对液固两相流动的研究具有重要的意义，例如在石油开采、化工过程中的气液流动、泡沫流动等方面。

本文将探讨液固两相流动力学特性的数值模拟与实验验证的相关研究。

一、数值模拟方法数值模拟是研究液固两相流动力学特性的常用方法之一。

在数值模拟中，通过建立数学模型，利用计算机进行数值计算，模拟液固两相流动的行为。

其中，最常用的方法是基于Navier-Stokes方程的求解。

通过将流体的连续性方程、动量方程和能量方程离散化，可以得到液固两相流动的数值解。

数值模拟方法的优势在于可以对复杂的流动过程进行模拟，得到详细的流动特性。

例如，在石油开采过程中，可以通过数值模拟来研究井底气液两相流动的规律，优化井筒结构，提高采油效率。

此外，在化工过程中，数值模拟也可以用来研究泡沫流动的特性，优化反应器的设计，提高反应效率。

二、实验验证方法实验验证是研究液固两相流动力学特性的另一种重要方法。

通过设计实验装置，观察和测量流动过程中的各种参数，可以得到实际的流动特性。

例如，在石油开采中，可以通过在实验室中模拟井底气液两相流动的条件，测量流速、压力等参数，验证数值模拟的结果。

此外，在化工过程中，也可以通过实验来研究泡沫流动的特性，观察泡沫的形态、稳定性等参数。

实验验证方法的优势在于可以直接观察和测量流动过程中的现象，得到真实可靠的数据。

通过与数值模拟结果进行对比，可以验证数值模拟的准确性，并进一步改进模型和算法。

此外，实验验证还可以提供更多的细节信息，帮助研究人员深入理解液固两相流动的机理。

三、数值模拟与实验验证的结合数值模拟和实验验证是相辅相成的两种方法，在研究液固两相流动力学特性时，二者的结合可以提高研究的准确性和可靠性。

首先，通过数值模拟可以预测流动的趋势和规律，为实验设计提供依据。

其次，通过实验验证可以验证数值模拟的结果，提供真实可靠的数据。

多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究共3篇多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究1随着现代工业的进步和发展，大规模化的化工、石油、发电、交通等行业发展迅速，但同时也带来了诸如气体泄漏等安全隐患。

气体泄漏不仅对人的生命健康造成威胁，还可能对环境、财产等造成巨大的损失。

因此，多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究是保障人民生命安全的重要途径之一。

在多源气体泄漏扩散的实验研究中，主要通过实验室条件下搭建的气体泄漏体系来进行研究。

实验的硬件设备主要包括罐体、泄漏口、风扇、仪器分析系统等。

实验的过程中需要考虑到参数的变化对泄漏扩散的影响，比如泄漏位置、泄漏口形状以及风速等影响因素。

实验结果主要通过仪器分析系统获取样品并进行分析，可以量化分析泄漏气体的浓度、分布范围等信息。

在数值模拟方面，基于现有理论和数据建立数学模型，利用计算机进行泄漏扩散的数值模拟研究。

数值模拟需要考虑到泄漏源、周围环境、风速等相关参数，并结合地理信息系统（GIS）等方法进行模拟。

通过数值模拟可以预测泄漏气体的扩散情况和范围，同时也可以模拟不同条件下的泄漏演化，比如不同风速和气象条件下泄漏的扩散情况。

在实验与数值模拟研究中，需要考虑到一系列的技术问题，比如实验装置的设计、数据获取的准确性、理论模型的准确性等。

由于气体泄漏是一个多因素、多场耦合的复杂过程，因此需要综合多学科的知识来进行深入的研究。

在研究中，需要考虑到泄漏气体的种类和性质。

不同种类和性质的气体在泄漏后的扩散效果是不同的，因此需要针对不同的气体进行研究。

此外，研究还需要考虑到气体泄漏和扩散对周围环境和人体健康的影响，对于相关环境和健康问题也需要进行深入研究。

在实验与数值模拟的基础上，可以制定相应的应对措施和预防方案。

比如在实验过程中，可以通过控制风速、泄漏口形状等因素来调整泄漏气体的扩散范围；在预防方面，可以采用气体检测设备、开展安全培训等措施来减少气体泄漏的发生。

总之，多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究是非常重要的，可以为防范气体泄漏事故提供有力的科学依据。

二氧化碳地质封存技术的数值模拟与实验研究随着全球工业化的快速发展，二氧化碳的排放量也在不断增加。

这种无害气体的排放已经导致全球气候变暖，对环境造成了浅层的负面影响。

因此，如何减少二氧化碳的排放就成为了我们面临的重要问题之一。

而二氧化碳地质封存技术则是一种有效的解决办法。

二氧化碳地质封存技术是指将二氧化碳气体压缩成液态，在地下一定深度的地层中封存起来，以减少其在大气中的排放量。

这项技术已经在一些国家得到了应用，取得了不错的成效。

然而，二氧化碳地质封存技术仍存在一些潜在的风险和挑战性。

包括：地质条件的限制、二氧化碳流动模式的复杂性和渗透率对存储效果的影响等等。

为了更好地探究和解决这些问题，科学家们利用数值模拟和实验方法对二氧化碳地质封存技术进行了研究。

一、数值模拟数值模拟是通过在计算机上建立二氧化碳地质封存的模型，模拟二氧化碳在地下地层的流动和封存过程。

其中，要考虑到地质条件的限制，地下水的影响，以及地下岩石的渗透特性等因素，以模拟尽可能真实的情况。

在进行数值模拟时，需要收集地质资料，包括地层厚度、渗透率、孔隙率、地应力等信息。

同时，还需要对地下流体的物理性质、包括二氧化碳的密度、粘度、界面张力、温度等因素进行检测和归纳。

通过对这些信息的分析，可以建立相应的数学模型，对二氧化碳在地下地层中的运动、储存、扩散等作出相应的预测。

数值模拟的结果可以评估二氧化碳在地下地层中的封存效果，并且了解到二氧化碳在地下地层中的流动规律和最佳储存条件等信息。

但是，实际情况往往和模拟结果有较大差异，因为地下地层是极为复杂的体系，其中存在各种复杂的地质结构和物理特性。

因此，进行与模拟结果相符合的实验室研究就显得尤为必要。

二、实验研究实验研究是对数值模拟的验证和完善。

在实验室中，可以对二氧化碳地质封存技术进行模拟，收集和分析试验数据，从而验证数值模拟的准确性并探究相关的物理化学问题。

在实验过程中，需要建立一个模拟的地下地层模型，通常是采用三维打印技术制造的立方体或圆柱体，模拟地下地层的组成和结构。

制冷剂相变热传过程的数值模拟与实验研究一、引言在许多工业应用领域中，如制冷空调、制冷设备、热泵和航空航天等领域，相变热传问题一直是研究的热点和难点。

为了更好地理解这一过程，研究者们进行了大量的模拟和实验研究。

本文将从模拟和实验两个角度来探讨制冷剂相变热传过程的研究进展。

二、数值模拟研究1. 相变热传模拟的数学模型相变热传过程的数学模型主要包括能量守恒方程、质量守恒方程和相变热传方程。

其中能量守恒方程描述了流体的能量变化、质量守恒方程描述了流体的质量变化、相变热传方程描述了相变过程中能量的变化。

这些方程可以通过有限元法或其他数值方法求解。

2. 数值模拟的优势和局限数值模拟具有快速和便宜的优势，可以帮助研究者更好地理解制冷剂相变热传过程。

但是，数值模拟也有一些局限性，例如，需要准确的物理参数、初值和边界条件；需要支持大规模并行计算的计算机集群；数值模拟结果可能受到模型假设和数值计算方法的影响。

三、实验研究1. 实验方法为了更好地了解制冷剂相变热传过程，研究者们开发了各种各样的实验方法。

例如，他们可以使用传感器监测热传过程中的温度和压力变化；使用透明的实验室设备观察相变过程；使用热像仪记录热传过程中的温度变化。

2. 实验结果实验结果显示，制冷剂的相变热在制冷设备的运作中起着重要的作用。

实验还发现，液态和气态制冷剂之间的相变过程会导致温度和压力的剧烈变化，这可能会导致设备的故障和损坏。

四、模拟和实验的结合将数值模拟和实验相结合，可以更好地理解制冷剂相变热传过程。

例如，研究者可以使用模拟研究来预测实验结果，从而更好地设计实验。

他们还可以使用实验数据来验证模拟结果，从而提高模拟的准确性。

五、总结制冷剂相变热传过程是制冷设备运作的重要组成部分。

通过数值模拟和实验研究，我们可以更好地理解这一过程，并设计更加高效和可靠的制冷设备。

未来的研究还需要进一步改进数值模拟方法和实验技术，并将它们结合起来进行更加全面的研究。

天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法天然气水合物是一种在高压高温环境下形成的天然气与水混合物，是一种重要的新型能源资源。

其存在于富含甲烷的海洋沉积物中，具有丰富的储量。

为了开发和利用天然气水合物，需要深入了解和掌握其储层性质。

本文旨在介绍天然气水合物储层温压模拟实验及数值模拟方法。

天然气水合物储层温压模拟实验是通过实验室装置，模拟地下储层的温度和压力条件，研究天然气水合物的生成、分解和运移规律。

该实验通常包括温度控制、压力控制和水合物样品的制备等步骤。

首先，通过恒温槽或电炉等装置控制温度，使其达到储层温度水平。

其次，通过压力控制装置调节和维持实验室环境的压力条件，模拟地下储层的压力状态。

最后，制备天然气水合物样品，通常是通过将甲烷气体和水按一定比例充分混合后进行凝固制备。

数值模拟方法是在储层温压模拟实验的基础上，采用数学和计算机技术进行建模和模拟，以探究水合物储层的温压分布、水合物生成与分解过程以及天然气的产出行为。

数值模拟方法能够辅助实验研究，提供更全面、详细的信息，并且具有节约成本、快速响应、可重复性等优点。

在进行天然气水合物储层温压模拟实验和数值模拟方法时，需要考虑以下几个关键因素。

首先是储层温度和压力的控制。

储层温度和压力是影响天然气水合物生成和分解的重要因素。

实验中需要准确控制这两个参数，以模拟地下储层的真实环境。

在进行数值模拟时，需要获得真实可靠的温度和压力数据，以确保模拟结果的准确性。

其次是水合物样品的制备。

水合物样品的制备是实验研究的基础，对于模拟地下储层的水合物形成和分解过程具有重要意义。

制备水合物样品时，需要准确控制甲烷与水的比例和混合程度，确保样品的稳定性和可靠性。

再次是数值模拟方法的选择和应用。

数值模拟方法有很多种，如有限元法、有限差分法、网格法等。

选择合适的数值模拟方法需要考虑模拟的复杂程度、计算量的大小以及结果的准确性等因素。

在应用数值模拟方法时，需要根据实际情况合理设定模型参数和边界条件，以获得可靠的模拟结果。

环境保护部关于同意建设国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室的复函文章属性•【制定机关】环境保护部(已撤销)•【公布日期】2012.12.07•【文号】环函[2012]331号•【施行日期】2012.12.07•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】环境保护综合规定正文环境保护部关于同意建设国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室的复函（环函[2012]331号）环境保护部环境工程评估中心：你单位报送的《国家环境保护重点实验室建设计划任务书》（以下简称《计划任务书》）收悉。

依据我部组织专家论证的结果，经研究，现同意以你单位为依托单位，建设国家环境保护环境影响评价数值模拟重点实验室。

重点实验室建设任务：面向国家环境保护战略需求，围绕环境影响评价法规模型与标准化、环境影响数值模拟技术与应用、污染源排放清单建设与应用、环境影响评价技术数据库建设与应用等方向，开展环评理论创新与技术研究，解决环评数值模拟技术方法及应用领域内的重大技术问题，建立比较完善的国家环评基础数据库应用与共享平台，促进研究成果在环评中的规范化应用。

以重点实验室为学术交流与合作平台，促进国内相关领域优势单位和人员的合作交流，培养优秀创新型骨干人才和领军人才。

重点实验室建设期两年。

请你单位按照《国家环境保护重点实验室管理办法》的有关规定，围绕《计划任务书》中提到的建设目标和建设内容，建立“开放、流动、联合、竞争”的运行模式，落实资金投入，按期完成重点实验室的各项建设任务。

在建设期间，若遇重大事项，及时向我部汇报，并按时提交《重点实验室建设情况年度报告》。

环境保护部2012年12月7日。

多相流动的数值模拟引言在石油、化工、冶金等领域，多相流动是一类十分重要的现象。

它对于流体力学、化学反应等方面的研究都有着重要的意义。

在实验室内研究多相流动往往受到条件的限制，因此人们常常借助数值模拟的方法来探究多相流动的规律。

随着高性能计算技术的进步，多相流动的数值模拟得到了显著的发展。

概述多相流动是指两种以上物质同时存在于同一空间内、流动行为相互影响的现象。

其中流体中两相之间相对运动存在的现象称为相互作用。

两相之间的相互作用表现为牛顿第三定律：相互作用力相等，方向相反。

多相流动的计算方法目前主要有多介质方法、连续介质方法等。

多介质方法：将流体划分为两个或以上相分离的单相流，依据一个对象在单相流中的位置，判定该对象处于哪个相中，并且根据两相之间物质交换规律，计算两个相之间的相互作用和传质传热情况。

多介质方法的优点是可以明确地区分出多种物质，但是在相界面上，流体速度及物理量的梯度会达到无穷大，时间步长受到的限制较大。

连续介质方法：将两个相或多个相混合在一起作为一个流体进行数值模拟。

连续介质方法将相互作用作为成分间的扩散流。

连续介质方法的优点是计算机容易处理，且时间步长相对较大。

缺点是得到的结果是平均化的量，难以表达相之间的详细信息。

多相流动的数值模拟方法主要有欧拉法、拉格朗日法和欧拉－拉格朗日方法。

欧拉法：与连续介质方法相似，欧拉法以物质点的质量为基础来进行计算。

以两相为例，沿任何一条雷诺迹线，可以得到该点处气相和液相的不同体积分数。

欧拉法的优点是可以精确的描述流体的宏观特征，计算快速简单，缺点是欧拉法忽略了颗粒之间的相互作用。

拉格朗日法：是以颗粒为基础，采用颗粒运动方程和颗粒轨迹计算颗粒的定位和速度。

拉格朗日法的优点是可以精确的描述颗粒间的相互作用，计算精度高。

缺点是需要像物理颗粒模型这样的复杂的计算，计算量很大。

欧拉-Lagrange方法：欧拉-Lagrange方法采用欧拉法描述流体的运动，采用Lagrange法描述颗粒间的相互作用。

数值模拟在化学反应工程中的应用一、引言化学反应工程是化学领域中一个重要的应用分支，它旨在通过设计和优化反应过程，实现化学反应的高效、可控和可重复性。

而数值模拟则是化学反应工程中至关重要的工具，在反应器中的应用尤为广泛。

二、数值模拟简介数值模拟是通过数学方法和计算机技术，对化学反应进行模拟和预测的过程。

它可以模拟化学反应中的各种物理和化学现象，包括质量传递、热传递、物质转化等。

数值模拟可以帮助我们深入了解化学反应过程中的物理现象，优化反应器的结构和运行条件，提高反应过程的效率和可控性。

三、数值模拟在化学反应工程中的应用1. 反应器设计反应器是化学反应中最重要的系统之一，反应器的设计直接影响化学反应的效率和质量。

数值模拟可以提供有关反应器的各种信息，包括反应器的流动特性、热传递情况、物质转化速率等。

基于这些信息，可以优化反应器的结构和运行条件，使得反应过程更加可控和高效。

2. 反应动力学研究化学反应的动力学特性对反应器的运行和控制有重要影响。

数值模拟可以帮助我们深入了解化学反应的动力学过程，包括反应速率和反应机理等。

基于这些信息，可以确定反应器的最佳操作条件，实现化学反应的高效和可控。

3. 催化剂设计和表征催化剂是化学反应中最常用的催化剂，也是化学反应工程中最复杂的部分之一。

数值模拟可以帮助我们深入了解催化剂的物理和化学特性，包括催化剂的结构、表面特性、扩散特性等。

基于这些信息，可以设计出高效、稳定的催化剂，实现催化反应的高效和可控。

四、数值模拟的应用案例1. 活性炭吸附塔的优化设计活性炭吸附塔是处理有机废水的重要设备之一，但它的设计和运行条件对其去除效率和经济性有着非常严格的要求。

为了优化活性炭吸附塔的设计和运行条件，研究人员使用数值模拟工具，比如CFD模拟软件和实验室模拟设备，对活性炭吸附塔的流动特性和质量传递进行了深入研究。

基于这些模拟结果，研究人员能够优化吸附塔的设计和运行条件，使得其去除性能和经济性达到最佳水平。