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第1篇：模擬飛行范文

關(guān)鍵詞 飛行模擬器 組成 信息化 控制

中圖分類號：V217.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Flight Simulator Composition and Control Technology Application

YANG Su

（Civil Aviation Flight University of China Suining Sub-college， Suining， Sichuan 629000）

Abstract Flight simulator is a device commonly used in aviation technology， which gained popularity in real flight simulation， can be of various flight control platform automation and simulation scenarios to play out the effect of artificial intelligence control. Traditional flight simulator has been unable to adapt to the requirements of high-end technology， in terms of flight instruction showing the obvious defects， reducing the safety of flight equipment work. Development of new simulation equipment is a necessary requirement for technological innovation； technological innovation is one of the current transformations of the domestic main content. Analysis of the composition and function of the core Flight Simulator will simulate information technology into operations， the establishment of modern analog control systems.

Key words flight simulator； composition； information； control

飛行模擬器可作為科研事業(yè)的模擬裝置，對航空飛行活動進(jìn)行“真實(shí)”的情景模擬，為飛行裝備正式運(yùn)行做好充分的模擬測試。隨著信息科技的快速發(fā)展，飛行模擬器也采用了多種信息科技，計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)等，為模擬器智能化控制創(chuàng)造了條件。根據(jù)現(xiàn)代信息科技的主要構(gòu)成，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)為指導(dǎo)，演示為數(shù)字技術(shù)、遙控技術(shù)、無線技術(shù)等，對飛行模擬器自動化控制進(jìn)行升級，保證飛行模擬器的智能化控制。

1 飛行模擬器研究意義

航空工程改造是國防系統(tǒng)建設(shè)的核心內(nèi)容，為了不斷優(yōu)化現(xiàn)有軍用武器裝備，引用高端科技輔助軍用設(shè)備操作是極為重要的。通過操作飛行模擬器，不僅減小了航空飛行裝備的危險系數(shù)，且能在短時間內(nèi)快速地完成各項(xiàng)飛行任務(wù)。本次首先研究了飛行模擬器的主要構(gòu)成，涉及到模擬座艙、運(yùn)動系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等；其次研究了新型飛行模擬器的控制技術(shù)，注重信息科技的多項(xiàng)應(yīng)用。①該項(xiàng)目完成后，不僅提高了模擬飛行器的工作性能，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化控制與無線傳感控制；同時減小了航空營運(yùn)事故的發(fā)生率，降低了航運(yùn)設(shè)備的能耗系數(shù)；最終帶動了收益額度的持續(xù)增長。

2 飛行模擬器的主要組成

（1）模擬座艙。座艙是飛行駕駛?cè)藛T的“工作區(qū)”，執(zhí)行飛行任務(wù)時對保持正確坐姿是很重要的。為了幫助飛行員找到最佳的位置，可選用訓(xùn)練用飛行模擬器的模擬座艙，其內(nèi)部的各種操縱裝置、儀表、信號顯示設(shè)備等與實(shí)際飛機(jī)幾乎完全一樣，它們的工作、指示情況也與實(shí)際飛機(jī)相同。因此飛行員在模擬座艙內(nèi)，就像在真飛機(jī)的座艙之中。

（2）運(yùn)動系統(tǒng)。它是用來模擬飛機(jī)的姿態(tài)及速度的變化，以使飛行員的身體感覺到飛機(jī)的運(yùn)動。飛行機(jī)器運(yùn)動系統(tǒng)工作狀況，決定了整個飛行操作的工作效率，必須要結(jié)合飛行機(jī)器結(jié)構(gòu)組裝運(yùn)動系統(tǒng)。先進(jìn)的飛行模擬器，其運(yùn)動系統(tǒng)具有六個自由度，即在三維坐標(biāo)中繞三個軸的轉(zhuǎn)動及沿三個軸的線位移。

（3）視景系統(tǒng)。它是用來模擬飛行員所看到的座艙外部的景象，從而使飛行員判斷出飛機(jī)的姿態(tài)、位置、高度、速度以及天氣等情況。②先進(jìn)的視景系統(tǒng)，是用計(jì)算機(jī)來產(chǎn)生座艙外部的景象，然后通過投影、顯示裝置顯示出來。雖然飛行模擬器的視景范圍屬于虛擬狀態(tài)，但其同樣為飛行員提供了真實(shí)的操作場景。

（4）計(jì)算系統(tǒng)。飛行模擬器就是一個實(shí)時性要求很高、交流的信息量很大，精度要求較高的實(shí)時仿真控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)著整個模擬器各個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的解算與控制任務(wù)，其可以由單一主控計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理平臺，也可安裝多臺計(jì)算機(jī)作為并行處理系統(tǒng)，大大提升了飛行時相關(guān)數(shù)據(jù)的處理效率。

（5）教員控制臺。它是飛行模擬器的監(jiān)控中心，主要用來監(jiān)視和控制飛行訓(xùn)練情況。它不但能及時顯示飛機(jī)飛行的各種參數(shù)，飛機(jī)飛行的軌跡，而且還能設(shè)置各種飛行條件。航空飛行離不開地面指揮中心的全程調(diào)控，較遠(yuǎn)控制臺也是飛行模擬器涉及的主要內(nèi)容，重點(diǎn)按照飛行要求執(zhí)行調(diào)控指令，保持空間飛行與地面控制的一致性。

3 新時期飛機(jī)模擬器控制技術(shù)應(yīng)用

（1）傳感技術(shù)。側(cè)重傳感信號的處理和識別技術(shù)、方法和裝置同自校準(zhǔn)、自診斷、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)和自組織等人工智能技術(shù)結(jié)合，發(fā)展支持智能制造、智能機(jī)器和智能制造系統(tǒng)發(fā)展的智能傳感技術(shù)系統(tǒng)。對行模擬器來說，其本身就是對人工操作的綜合模擬，設(shè)置傳感系統(tǒng)可感應(yīng)人工動作信號，為飛行器調(diào)控提供正確的指導(dǎo)。③未來模擬器融入傳感技術(shù)具有更便捷的操作性能，為駕駛?cè)藛T創(chuàng)造更加真實(shí)的飛行場景。

（2）無線技術(shù)。飛行模擬器能夠模擬的對象很多，主要集中于各類飛行裝備，包括：飛機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等，大部分集中于軍事科技改造。地面指揮中心遙控飛行器，必須要由超遠(yuǎn)程的無線控制平臺，這樣才可準(zhǔn)確地傳遞飛信信號。模擬器配備超遠(yuǎn)程無線技術(shù)是不可缺少的，無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作頻率高，相對波長短，其繞射能力差，傳輸時，必須滿足視距條件，即接收和發(fā)射天線之間無遮擋，有遮擋時可加大功率繞射或設(shè)立中繼站發(fā)站。

（3）數(shù)字技術(shù)。數(shù)字科技是一項(xiàng)與電子計(jì)算機(jī)相伴相生的科學(xué)技術(shù)，借助一定的設(shè)備將各種信息，包括圖、文、聲、像等轉(zhuǎn)化為電子計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”，再進(jìn)行運(yùn)算、加工、存儲、傳送、傳播、還原的技術(shù)。信息化是人類社會活動的必然趨勢，計(jì)算機(jī)在推動信息化發(fā)展中占有重要作用，幫助用戶解決了高速計(jì)算時遇到的種種問題。軟件是計(jì)算機(jī)程序或指令硬件運(yùn)行的數(shù)據(jù)集，其對于數(shù)字模擬器整體功能發(fā)揮有著很大的影響。

（4）人機(jī)技術(shù)。當(dāng)前，飛行模擬已經(jīng)成為航空科技研究必經(jīng)的環(huán)節(jié)，任何一項(xiàng)航空飛行都必須事先經(jīng)過模擬，確定無誤后再正式進(jìn)入飛行動態(tài)。模擬不僅減小了正式飛行的風(fēng)險系數(shù)，也大大改善了飛行器的可調(diào)度功能。④航空器執(zhí)行飛行任務(wù)中，所有操作都由駕駛?cè)藛T參與操作，選定人機(jī)技術(shù)是飛行器控制技術(shù)的關(guān)鍵。例如，根據(jù)人機(jī)工程系統(tǒng)可靈活地調(diào)整飛機(jī)艙座椅，使駕駛?cè)藛T出于最舒適的操控狀態(tài)，有助于提高飛行機(jī)器的操作效率。

4 結(jié)論

飛行模擬器是現(xiàn)代軍事工程信息化改良的重點(diǎn)對象，適用于高端航空飛行器裝備的全面升級。為了保證各項(xiàng)飛行任務(wù)的有序進(jìn)行，事先模擬飛行器空間運(yùn)行狀態(tài)是很有必要的，其能夠及時發(fā)現(xiàn)飛行機(jī)器、飛行軌跡存在的問題，嚴(yán)格防范了實(shí)際飛行中各類事故的發(fā)生。

注釋

① 許飛.我國航空飛行科技裝備控制改造與升級研究[J].中國航空科技，2012.18（6）：12-14.

② 金子文.GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用行模擬器調(diào)試控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011.32（17）：32-34.

第2篇：模擬飛行范文

空間碎片迫使航天員藏身俄飛船

3月24日，俄羅斯一顆報廢衛(wèi)星的一塊殘片迫使國際空間站上的6名航天員躲避到充當(dāng)站上救生艇用的兩艘俄聯(lián)盟號載人飛船內(nèi)，以便能在必要時迅速脫身。碎片最終從距站11千米處安全飛過。雖然撞到空間站的機(jī)率很小，但因發(fā)現(xiàn)較晚，已來不及規(guī)劃實(shí)施大型機(jī)動，而一旦相撞后果嚴(yán)重，所以地面控制部門下令站上6人藏身到對接在站上的兩艘聯(lián)盟號飛船內(nèi)。這是站上航天員12年來第三次因有空間碎片飛近而躲到飛船內(nèi)。這塊碎片是俄“宇宙”2251軍事通信衛(wèi)星的一塊殘片，據(jù)稱尺寸較小。該衛(wèi)星2009年同美國“銥”33衛(wèi)星相撞，形成約2000塊新碎片。(陽光)

“質(zhì)子”號發(fā)射“國際通信衛(wèi)星”22

3月26日，國際發(fā)射服務(wù)公司的俄制“質(zhì)子”M／和“風(fēng)”M火箭在拜科努爾發(fā)射場成功發(fā)射了國際通信衛(wèi)星公司的“國際通信衛(wèi)星”22通信衛(wèi)星。衛(wèi)星被送入遠(yuǎn)地點(diǎn)約6.5萬千米的超同步轉(zhuǎn)移軌道，據(jù)稱由此可節(jié)省燃料。“國際通信衛(wèi)星”22由波音空間與情報系統(tǒng)公司建造，采用波音702MP中等功率新型衛(wèi)星平臺，是首顆被發(fā)射入軌的采用該平臺的衛(wèi)星，發(fā)射重量6199千克。它將接替東經(jīng)72度軌位上的“國際通信衛(wèi)星”709，利用其48路C波段和24路Ku波段36兆赫等效轉(zhuǎn)發(fā)器向非洲、亞洲、歐洲和中東的媒體、政府和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)用戶提供服務(wù)，預(yù)計(jì)將能工作18年。(江山)

“龍”飛船將發(fā)往國際空間站

飛往國際空間站的首艘商業(yè)飛船推遲到5月發(fā)射。由太空探索技術(shù)公司研制的這種“龍”無人貨運(yùn)飛船此次將執(zhí)行的是一項(xiàng)驗(yàn)證任務(wù)。發(fā)射原定在2月初進(jìn)行，但因需用對飛船及其軟件進(jìn)行測試而推遲。飛船將由太空探索公司的“獵鷹”9火箭發(fā)射，如獲成功，將成為首艘同國際空間站交會對接的私營飛船。此次試飛是美商業(yè)航天飛行業(yè)向前邁出的關(guān)鍵一步，將試驗(yàn)飛船為空間站運(yùn)送貨物的能力。飛船靠近空間站后，站上航天員將利用站上機(jī)械臂將其捕獲，然后裝到“和諧”節(jié)點(diǎn)艙面向地球的一側(cè)?！褒垺憋w船首次試飛是2010年12月進(jìn)行的。它當(dāng)時繞地球飛行了兩圈，然后濺落到太平洋上。太空探索公司若成功滿足了相關(guān)要求。將可從美航宇局拿到總共3.96億美元的經(jīng)費(fèi)支持。(江山)

第3篇：模擬飛行范文

[關(guān)鍵詞]氣源，電動運(yùn)動系統(tǒng)，電動作動筒，伺服放大器，F(xiàn)MDS、MACS軟件

中圖分類號：V278.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）06-0374-01

一. 引言

飛行模擬機(jī)是在地面上人工營造一個仿真的環(huán)境，以模擬飛行器在整個飛行過程中的各種飛行條件、飛行狀態(tài)和飛行環(huán)境。這個仿真環(huán)境主要由座艙儀表系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等幾大部分構(gòu)成，從而形成一個交互式的視、聽、感三覺合一的虛擬飛行環(huán)境。在這個環(huán)境中，飛行員可以無風(fēng)險地進(jìn)行各種科目的訓(xùn)練。運(yùn)動系統(tǒng)是模擬機(jī)重要的組成部分，它以六自由度運(yùn)動平臺的結(jié)構(gòu)形式，承載模擬飛行座艙，并在計(jì)算機(jī)實(shí)時控制下，產(chǎn)生多種姿態(tài)的六自由度瞬時過載仿真，如俯仰、偏航、橫滾、升降、側(cè)向縱向平移等。從而使飛行員感受到飛行過程中產(chǎn)生的過載動感、重力分量的持續(xù)感以及抖動沖擊等信息?，F(xiàn)代應(yīng)用于模擬機(jī)的主要是液壓運(yùn)動系統(tǒng)，但隨著大功率直流電機(jī)和矢量控制技術(shù)的發(fā)展，電動運(yùn)動系統(tǒng)開始逐步替代液壓運(yùn)動系統(tǒng)，它具有作動筒走位精確、噪音低、無污染等特點(diǎn)。其中，以荷蘭MOOG公司的E-Cue 636-8000i電動運(yùn)動系統(tǒng)尤為突出，他利用輔助氣源為作動筒提供高壓空氣以支撐靜載荷，電機(jī)執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令驅(qū)動作動筒產(chǎn)生加速度，從而逼真地仿真了飛機(jī)的運(yùn)動感覺。

二. 氣源輔助式電動運(yùn)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

E-Cue 636-8000i電動運(yùn)動系統(tǒng)主要由三部分組成：6自由度運(yùn)動平臺、氣源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。六自由度運(yùn)動平臺結(jié)構(gòu)如圖一所示。

它主要由運(yùn)動基座、作動筒、平臺和相關(guān)的高壓氣管，電纜等設(shè)備組成。運(yùn)動平臺由三個獨(dú)立的地面基座安裝于地面，在每一個地面基座上由一個鉸接組件連接兩個電動作動筒。鉸接組件由滾珠軸承和圓錐軸承構(gòu)成二自由度旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。與之對應(yīng)的是連接連接作動筒和運(yùn)動平臺的三個上部基座，由二自由度旋轉(zhuǎn)滾珠軸承鉸接組件構(gòu)成。運(yùn)動平臺上就可以安裝飛行模擬機(jī)訓(xùn)練艙室，作為容納設(shè)備和人員的空間。

電動作動筒的主體是由滑動軸承連接的鋼制伸縮套管電動缸體結(jié)構(gòu)，他的內(nèi)部結(jié)合了一個空氣承壓活塞和一臺直流無刷電機(jī)。在運(yùn)動平臺需要升起時，空氣活塞由氣源供給10bar的氣壓，承擔(dān)平臺升起至中立位的靜載荷。直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子與電動缸中的傳動滾珠絲杠連接，滾珠絲杠再與活塞連接。在直流電機(jī)動作時，絲杠將直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，推動活塞運(yùn)動，六個作動筒在計(jì)算機(jī)的指令下協(xié)同動作，從而使運(yùn)動平臺產(chǎn)生六自由度運(yùn)動。滾珠絲杠傳動機(jī)構(gòu)具有良好的加速性，承載力，其抗振動性能也極為優(yōu)越，能制造出強(qiáng)烈的瞬時加速度和持續(xù)受力感。

輔助氣源系統(tǒng)由空壓機(jī)、緩沖儲氣罐、空氣干燥機(jī)、主儲氣罐等組成，并由承壓軟管相連接。如圖二所示。

主儲氣罐直接與電動作動筒氣壓活塞缸相連并提供壓力。在升起平臺時由此壓力推動六個作動筒至中立位，因此，平臺升起至中立位的靜載荷完全由氣壓承擔(dān)，電動作動筒中的電機(jī)只是在飛機(jī)機(jī)動時根據(jù)運(yùn)動計(jì)算機(jī)指令做加速、減速動作，從而大大減輕了電機(jī)的負(fù)載，降低了電機(jī)的發(fā)熱和磨損。同時，電機(jī)的尺寸也可以減小而適合內(nèi)置到作動筒內(nèi)。

運(yùn)動控制柜主要由運(yùn)動計(jì)算機(jī)、伺服放大器、邏輯安全電路和相應(yīng)的電氣控制電路組成。它們與安裝在電動作動筒上的編碼器和位置傳感器構(gòu)成了完整的閉環(huán)控制電路，并提供了人為干預(yù)和維護(hù)運(yùn)動系統(tǒng)的人機(jī)界面。

三. 氣源輔助式電動運(yùn)動系統(tǒng)的工作原理

E-Cue 636-8000i氣源輔助式電動運(yùn)動系統(tǒng)中，控制整個系統(tǒng)工作的核心是運(yùn)動計(jì)算機(jī)和伺服放大器，它們與安裝在電動作動筒上的編碼器和位置傳感器構(gòu)成了完整的閉環(huán)控制電路。系統(tǒng)機(jī)構(gòu)如圖三

在模擬飛行過程中，模擬機(jī)的主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行飛行數(shù)學(xué)模型的解算，并將解算出來的飛機(jī)在各種飛行狀態(tài)下的飛行參數(shù)下發(fā)到運(yùn)動計(jì)算機(jī)。飛行參數(shù)主要包括俯仰、偏航、橫滾三個軸向的角速度、角加速度、線加速度及姿態(tài)角等參數(shù)。運(yùn)動計(jì)算機(jī)中的軟件模塊FMDS（FCS運(yùn)動驅(qū)動軟件）將這些參數(shù)依據(jù)運(yùn)動驅(qū)動算法轉(zhuǎn)換為六個作動筒的協(xié)同動作從而形成運(yùn)動平臺的線加速和角加速運(yùn)動，模擬出接近真實(shí)的飛行過程中的動感體驗(yàn)。

運(yùn)動計(jì)算機(jī)通過Canbus總線與伺服放大器接口，同時它通過DI/DO接口卡與作動筒位置傳感器和安全邏輯電路借口，構(gòu)成閉環(huán)控制回路。運(yùn)行在運(yùn)動計(jì)算機(jī)中的軟件模塊MACS（運(yùn)動控制器軟件）控制每個作動筒的狀態(tài)，并以速度、位置、加速度作為反饋，在FDMS指令下解算閉環(huán)伺服數(shù)學(xué)模型。MACS模塊還具有速度和動態(tài)加速度限制功能，在作動筒伸出至極限位置或在回收時限制其動作速度和加速度。伺服放大器將MACS模塊解算的作動筒信號經(jīng)濾波、放大后直接輸出給電動作動筒內(nèi)置的直流無刷電機(jī)，控制電機(jī)的動作。同時，它還通過傳感器監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、溫度，當(dāng)這些參數(shù)超限時，伺服放大器可直接停止電機(jī)工作并激活作動筒機(jī)械剎車，使作動筒立即處于凍結(jié)狀態(tài)，避免意外事故發(fā)生。

運(yùn)動計(jì)算機(jī)通過TCP/IP協(xié)議與模擬機(jī)主控計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。同時局域網(wǎng)上可以連接維護(hù)計(jì)算機(jī)以監(jiān)控運(yùn)動系統(tǒng)狀態(tài)和調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)。

第4篇：模擬飛行范文

2、然后，用兩個平行排列的方塊，可以使用木塊，按照標(biāo)記器（+）——滑動方塊——標(biāo)記器）（-）的順序連接，其中滑動方塊的 “+”朝向?qū)γ娴哪景濉?/p>

3、這是其中兩個方向的構(gòu)造。

4、再安上開關(guān),打開開關(guān),會朝著“+”方向移動。

第5篇：模擬飛行范文

關(guān)鍵詞:修正劍橋模型;三軸剪切試驗(yàn);Abaqus數(shù)值模擬;應(yīng)力路徑;粗粒土

中圖分類號:TU411 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-0432(2010)-07-0048-1

0 前言

粗粒土在自然界分布廣泛,儲量豐富。由于它具有壓實(shí)性能好、透水性強(qiáng)、填筑密度大、抗剪強(qiáng)度高沉陷變形小承載力高等工程特性,因此在工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著高土石壩、高層建筑物的發(fā)展及電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,為適應(yīng)土工建筑物應(yīng)力、應(yīng)變分析的需要,粗粒土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系成為重點(diǎn)研究的內(nèi)容。其研究成果為進(jìn)行高土石壩應(yīng)力應(yīng)變分析發(fā)揮了積極作用。

三軸壓縮試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法,它通常用3-4個圓柱形試樣,分別在不同的恒定周圍壓力(即小主應(yīng)力σ3)下,施加軸向壓力,即產(chǎn)生主應(yīng)力差(σ1-σ3),進(jìn)行剪切直至破壞,從而得出一系列的巖土類材料的“應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度”試驗(yàn)曲線,然后根據(jù)摩爾-庫侖理論,求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)及其它所需的參數(shù)。

在分析了巖土材料的“應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度”特性之后,自然會想到巖土類材料應(yīng)力應(yīng)變符合怎樣的普遍規(guī)律,即所謂的本構(gòu)理論,劍橋等向硬化模型便是早期由劍橋大學(xué)Roscoe教授等人提出的,征對巖土類材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系理論。后來,Roscoe和Burland兩人又將“帽子”屈服準(zhǔn)則、正交流動準(zhǔn)則和加工硬化規(guī)律系統(tǒng)的運(yùn)用于劍橋模型,并提出了臨界狀態(tài)線、狀態(tài)邊界面、彈性墻等物理概念,經(jīng)過他們多次修正,構(gòu)成了眾所周知的修正劍橋模型。

1 三軸試驗(yàn)

試樣土采用某高速公路隧道棄渣的重塑土,分別采用800KPa與1000KPa的固結(jié)壓力,然后施加軸向位移求得應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線。土樣初始孔隙比e0=0.436,干密度ρd=1.88g/cm3,試樣高h(yuǎn)=60cm,直徑D=30cm。

2 數(shù)值模擬

2.1 計(jì)算參數(shù)的選取

軟件Abaqus具有強(qiáng)大的非線性處理能力,擁有大量不同種類的單元類型、材料類型和分析過程。而且具有很好的用戶材料接口,很好的方便了廣大用戶。本文即是采用Abaqus自身的修正劍橋模型來模擬試驗(yàn)過程。在Abaqus中修正劍橋模型的屈服面方程為:

式中:,為偏應(yīng)力參數(shù),K值控制著屈服面在π平面上的形狀,0.778≤K≤1,p為靜水壓力,q為廣義剪應(yīng)力,三軸試驗(yàn)時q=(σ1σ3)。β為常量,在臨界狀態(tài)線的干面?zhèn)仍撝档扔?,濕面?zhèn)刃∮?時帽子縮緊。a為初始屈服面大小的強(qiáng)化參數(shù)。修正劍橋模型參數(shù)取自圍壓分別為800KPa及1000KPa的三軸試驗(yàn),其中得到正常固結(jié)曲線斜率λ=0.06、膨脹曲線斜率κ=0.012、滲透系數(shù)k=0.00136m/s、泊松比μ=0.3、臨界狀態(tài)線的斜率M=1.807953。圍壓σ3=1000KPa,固結(jié)完成時孔隙比由0.436變?yōu)?.378。剪切過程中軸向變形εa=119.4mm,時間T=1h=3600s。

2.2 有限元模型的建立

有限元模型采用軸對稱,二次四邊形減縮積分單元,高度h=60cm=0.6m,半徑r=D/2=15cm=0.15m。建立兩分析步,第一分析步(Geostatic)為地應(yīng)力平衡分析步,以便建立固結(jié)結(jié)束時的應(yīng)力狀況。第二分析步(Soils)為巖土分析步,以便建立剪切過程時的條件。在Geostatic分析步中施加1000KPa的圍壓,并使該圍壓在計(jì)算過程中保持不變。初始應(yīng)力狀態(tài)通過關(guān)鍵字*initial conditions,type=stress定義,約束住底部位移U2和左側(cè)位移U1,同時保持該條件在計(jì)算過程中不變。初始孔隙比通過關(guān)鍵字定義為0.378。在soils分析步中施加軸向位移U2=0.1194m,總時間為3600s,時間增量最大為32s。模型頂部邊界條件設(shè)為孔壓力(pore pressure)為0。

2.3 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較

通過計(jì)算可得,體應(yīng)變與軸向應(yīng)變之間的關(guān)系,以及p、q子午面上的有效應(yīng)力路徑。將計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對比。

2.4 結(jié)果分析

(1)分析可知當(dāng)材料未達(dá)到屈服時計(jì)算值與試驗(yàn)值能夠較好的吻合。由此表明,基于ABAQUS的修正劍橋模型隱式積分算法具有較好的計(jì)算精度和數(shù)值穩(wěn)定性,能夠較好的反映材料的彈塑性變形。在試驗(yàn)過程中保待孔隙水壓力為零,所以總應(yīng)力路徑與有效應(yīng)力路徑相同,都為直線。

(4)修正劍橋模型涉及到的參數(shù)包括彈性模量E、泊松比μ、原始各向等壓曲線中與加荷有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù)λ及與卸荷有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù)κ、初始孔隙比e0、粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ等參數(shù)。由于模型參數(shù)與計(jì)算結(jié)果之間復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系,目前的反分析方法都難以避免各參數(shù)間的相互影響,所以一般選擇那些對計(jì)算結(jié)果影響較大的參數(shù)作為反分析參數(shù),以減少反分析參數(shù)的數(shù)目。

(3)模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果c值大于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但φ值較小,除了有限元的計(jì)算模型(劍橋模型)不能完全反映土體的性質(zhì)外,室內(nèi)試驗(yàn)本身的操作誤差和破壞狀態(tài)確定的人為性也有一定的影響,同時修正劍橋模型的計(jì)算結(jié)果一般偏小。其中,在模型參數(shù)中對位移影響顯著的是正常固結(jié)曲線斜率λ,對體應(yīng)變影響較顯著的是膨脹曲線斜率κ。λ增加水平位移也相應(yīng)增加,而κ增加水平位移減小,體應(yīng)變相應(yīng)增加。

3 結(jié)語

通過三軸固結(jié)排水等試驗(yàn)標(biāo)定了修正劍橋模型參數(shù),試驗(yàn)參數(shù)較少,且有明確的幾何及物理意義。計(jì)算時要慎重選取參數(shù)λ和κ?；贏baqus中修正劍橋模型的模擬能夠較好的與試驗(yàn)資料相吻合。

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第6篇：模擬飛行范文

網(wǎng)絡(luò)出

>> 泄水陡坡后消力池的水躍特性數(shù)值模擬 “寬尾墩+臺階壩面+戽式消力池”聯(lián)合消能在大華橋水電站的設(shè)計(jì)應(yīng)用 寬尾墩—跌坎型底流聯(lián)合消能工水力特性試驗(yàn)研究 臺階式溢流壩消力池壓強(qiáng)特性試驗(yàn)研究 淺談寬尾墩消能機(jī)理及發(fā)展 青?；ブ鷮W(xué)科灘水電站T型墩消力池體型研究 翅片空冷器內(nèi)外側(cè)流體流動數(shù)值模擬與特性研究 開縫翅片管式換熱器的換熱與流動特性數(shù)值模擬 缸內(nèi)直噴汽油機(jī)進(jìn)氣道流動特性的數(shù)值模擬 圓臺間流體流動的數(shù)值模擬 寬淺型水庫水體更新時間數(shù)值模擬 山區(qū)公路孔隙水壓力作用下高邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬 寬尾墩在溢流壩面上的合理位置 平衡流量計(jì)流動特性數(shù)值計(jì)算分析 微通道內(nèi)兩相流動的數(shù)值模擬 旋轉(zhuǎn)帶肋回轉(zhuǎn)通道流動換熱數(shù)值模擬 彎接頭內(nèi)部流體流動的數(shù)值模擬研究 基于消力池計(jì)算問題的思考與分析 橋墩基礎(chǔ)側(cè)向滯回特性的數(shù)值模擬分析 高壓旋噴擴(kuò)底樁承載特性數(shù)值模擬 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l

基金項(xiàng)目：衡陽市重點(diǎn)科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（201422095-3）

作者簡介：邱 春（1976-），男，江蘇徐州人，工程師，主要從事工程水利學(xué)研究。E-mail：Qiu

摘要：采用RNG k-ε紊流模型結(jié)合動網(wǎng)格技術(shù)對某工程Y型寬尾墩泄洪表孔弧形閘門開啟過程進(jìn)行了三維動態(tài)數(shù)值模擬研究。分析了閘門開啟總時間、堰頂水頭及下游初始尾水深對反弧及消力池壓強(qiáng)的影響;定義了閘后水流的三種流態(tài);分析了反弧及消力池三個區(qū)域壓強(qiáng)特性。研究表明，閘門開啟總時間越小，閘后水流滯后越明顯，沖擊區(qū)滯后最大壓強(qiáng)越大;閘門開啟過程中，沖擊區(qū)最大壓強(qiáng)與堰頂水頭近似成線性關(guān)系;且其與調(diào)節(jié)區(qū)平均壓強(qiáng)差隨著下游尾水深度的增加而迅速減小。部分結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，說明數(shù)值方法是可靠的，可為水工閘門的合理運(yùn)行提供借鑒。

關(guān)鍵詞：三維動態(tài)數(shù)值模擬;開啟過程;非恒定流;動網(wǎng)格;弧形閘門;消力池

中圖分類號：TV652.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：

1672-1683（2015）04-0721-05

Numerical simulation of unsteady hydrodynamic pressure in the stilling basin of flaring gate pier

QIU Chun1，2，LIU Cheng-lan1

（1.Sichuan College of Architecture Technology，Deyang 618000，China;

2.State Key Lab.of Hydraulics and Mountain River Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

Abstract：The RNG k-ε turbulent model and dynamic mesh technology were applied to simulate the unsteady flow in the stilling basin of Y-shaped flaring gate pier during the process of radial gate opening.The effects of total gate opening time，water head over weir，and initial downstream water depth on the pressures of anti-arc and stilling basin were analyzed.Three different flow patterns were defined according to different gate opening velocities.The pressure characteristics of anti-arc and stilling basin were obtained.The results showed that （1）if the total gate opening time is shorter，flow lagging behind the gate is more obvious and the lagged maximum pressure is higher in the impact zone;（2）there is a linear relationship between the maximum pressure and water head in the impact zone during the gate opening process;and （3）the difference between the maximum pressure in the impact zone and average pressure in the adjusting zone decreases with the increasing of downstream water depth.The simulation results agreed well with the experimental data，which suggested that the numerical simulation method is reliable and can provide important reference for the reasonable operation of hydraulic gate.

Key words：three-dimensional dynamical numerical simulation;opening process;unsteady flow;dynamic mesh;radial gate;stilling basin

水工閘門是水工建筑物中擋水和控制流量的重要設(shè)備，對于一般的泄水建筑物而言，為了有效調(diào)節(jié)庫容，閘門經(jīng)常需要動水啟閉，國內(nèi)水利工程由于閘門運(yùn)行方式的不合理引起下游沖刷破壞的案例時有發(fā)生。因此了解閘門啟閉過程中水流水力特性，對于防止消能設(shè)施發(fā)生破壞有著重要意義。

水利工程中表孔弧形閘門泄洪的情況較為常見，其水流屬明流水氣二相流，其邊界條件及過程較復(fù)雜，給試驗(yàn)數(shù)據(jù)測量帶來了較大困難，作為模型試驗(yàn)的補(bǔ)充，直接動態(tài)數(shù)值模擬更容易得到過程中各時刻水力要素特性。文獻(xiàn)[1]模擬了蓄水池閘門開啟過程中水體流動，但和實(shí)際情況有差別，文獻(xiàn)[2]分析了孔板泄洪洞事故閘門動水下門過程閘室噪音和振動的成因，文獻(xiàn)[3]采用數(shù)值模擬對梯形渠道中閘門不同調(diào)控方式引起的非恒定流進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[4]對湖南鎮(zhèn)水電站閘門不同開啟組合下水舌擴(kuò)散形態(tài)對下游的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，文獻(xiàn)[5]通過數(shù)值模擬研究了不同長度的單一渠段的非恒定流響應(yīng)過程，文獻(xiàn)[6]采用動網(wǎng)格技術(shù)對弧形閘門開啟過程數(shù)值模擬進(jìn)行了初步探索。本文采用RNG k-ε雙方程模型結(jié)合動網(wǎng)格技術(shù)對某電站溢流表孔Y型寬尾墩加消力池非恒定流進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究，重點(diǎn)分析閘門開啟速度、堰頂水頭及下游初始水深對非恒定流壓強(qiáng)等水力特性的影響。

1 數(shù)學(xué)模型

控制方程如下。

連續(xù)方程 ρt+ρuixi=0 （1）

動量方程

ρuit+xj（ρuiuj）=-ρxi+xj（μ+μt）uixj+ujxi（2）

k方程

（ρk）t+（ρuik）xi=xj（μ+μt）αkkxj+Gk-ρε（3）

ε方程

（ρε）t+（ρuiε）xi=xj（μ+μt）αεεxj+C1ε*εkGk-C2ερε2k（4）

式中：ρ和μ分別為體積分?jǐn)?shù)平均的密度和分子黏性系數(shù);p為壓力;k為紊動能;ε為紊動能耗散率;xi表示x，y，z;ui表示u，v，w;i，j=1，2，3為求和指標(biāo);t為時間;μt為紊流黏性系數(shù)，

μt=ρCμK2ε，其中：Cμ為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，取Cμ=0.084 5;αk=αε=1.39;C1ε*=C1ε-η（1-η/η0）1+βη3，C1ε和C2ε為ε方程常數(shù)，C1ε=1.42，C2ε=1.68。η=（2EijEij）1/2kε，Eij=12uixj+ujxi，η0=4.377，β=0.012;Gk為由平均速度梯度引起的紊動能產(chǎn)生項(xiàng)，

Gk=μtuixj+ujxiuixj。

采用有限體積法對上述方程進(jìn)行離散，時間和空間均采用二階精度格式，壓力速度耦合采用壓力隱式算子分割法PISO算法。采用VOF法[7]跟蹤自由水面，此方法的k-ε紊流模型方程式（1）-式（4）與單相流形式相同，但ρ和μ是體積分?jǐn)?shù)的函數(shù)，可由下式表示：

ρ=αwρw+（1-αw）ρa(bǔ) （5）

μ=αwμw+（1-αw）μa （6）

式中：αw為水的體積分?jǐn)?shù);ρw和ρa(bǔ)分別為水和氣的密度。μw和μα分別為水和氣的分子黏性系數(shù)。動網(wǎng)格模型用于描述邊界或流體內(nèi)部物體的變形及運(yùn)動，對于通量φ的積分形式的守恒方程如下：

ddt∫VρφdV+∫Vρφ（u-us）?dA=∫VΓΔφ?dA+∫VSφdV（7）

式中：V為控制體V的邊界;u為流體流動速度矢量;us為動網(wǎng)格的網(wǎng)格變化速度矢量;Γ為擴(kuò)散系數(shù);Sφ為通量的源項(xiàng);Δ=eixi為哈密頓算子。

2 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格與計(jì)算條件設(shè)置

本文采用某實(shí)際工程表孔單孔1∶50比尺建立如圖1所示的數(shù)模區(qū)域，模型尾坎高0.2 m，閘門寬度為0.3 m，弧型閘門半徑為0.51 m，類似工程的恒定流研究已較多[8-15]。本文對弧門開啟過程閘門區(qū)、寬尾墩、消力池水體進(jìn)行了整體模擬。閘門區(qū)網(wǎng)格變形較大，采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，其它區(qū)域采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，水氣交界面和消力池等關(guān)鍵區(qū)域網(wǎng)格進(jìn)行了局部加密。

庫區(qū)進(jìn)口采用壓力邊界條件，并利用自定義程序UDF（User-Defined Function）來控制其水位，溢洪道出口為壓力出口，模型上部為與空氣進(jìn)口，其它區(qū)域?yàn)闊o滑移邊界條件。文中弧形閘門均采用勻速開啟，并采用了六種開啟總時間T，分別為：3 s，10 s，15 s，30 s，60 s，120 s。

采用彈簧光順法和局部重構(gòu)法更新動網(wǎng)格。圖2給出了T=120 s對應(yīng)的開啟過程中不同相對開度（e）時溢洪道中線縱剖面閘門區(qū)域網(wǎng)格圖，可看出整個計(jì)算過程網(wǎng)格質(zhì)量良好。采用UDF來控制弧形閘門的運(yùn)動屬性，T=60 s時，對應(yīng)的UDF如下：

3 閘后水流流態(tài)分類

圖3給出了堰頂水頭H恒定時，六種開閘總時間對應(yīng)的過閘流量與相對開度的關(guān)系圖，可見T越小，即開閘速度越大時，各相對開度時過閘流量就越小，即流量滯后于過程中對應(yīng)的相對開度，閘門開啟越快，這種滯后效應(yīng)越明顯，當(dāng)T>30 s時整個過程中各相對開度的過閘流量差別已很小。當(dāng)T無限大時，非恒定流變化平穩(wěn)，趨近于恒定流。

從圖4亦可看出T越小時，水面線越低。根據(jù)流量的滯后特點(diǎn)，將過閘水流分為三種流態(tài)：滯后式、過渡式和平穩(wěn)式，對于本試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，T=15 s～30 s時水流近似為過渡式流態(tài)。

4 壓強(qiáng)時空變化特征

4.1 開啟總時間對壓強(qiáng)的影響

為比較三種流態(tài)水流對反弧及消力池底板壓強(qiáng)的影響，分別選取開啟總時間T=10 s，15 s及60 s作為研究對象，堰頂水頭H=0.4 m，初始尾水深h0=0.2 m。根據(jù)反弧及消力池底板所受壓強(qiáng)的特點(diǎn)，將其分為三個區(qū)域：下泄水舌的直接動水沖擊區(qū);位于其后的調(diào)節(jié)區(qū);消力池中后部靜水壓強(qiáng)為主的靜壓區(qū)（見圖5（a））。

表1中給出三種開啟總時間對應(yīng)的各相對開度時反弧及消力池底板所受的沖擊區(qū)最大動水壓強(qiáng)Pmax、調(diào)節(jié)區(qū)的平均壓強(qiáng)Paver及二者的差值ΔP?？煽闯霎?dāng)豎向拉伸水舌進(jìn)入消力池后，沖擊區(qū)動水壓強(qiáng)出現(xiàn)最大，調(diào)節(jié)區(qū)壓強(qiáng)則較小，二者均隨e的增大而增大。

當(dāng)T=10 s時，由于流量滯后，e較小時Pmax偏小，e=0.7時開始大于另外兩種情況。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在閘門全開一段時間后，Pmax才達(dá)到極值8 200 Pa，見圖5（a），稱之為滯后最大動水壓強(qiáng)。T=15 s對應(yīng)的滯后最大動水壓強(qiáng)為7 850 Pa（圖5（b）），T=60 s則無明顯的滯后最大動水壓強(qiáng)。這是由于T較小時，雖然閘門已經(jīng)升起，但是水流由于慣性作用，下泄過程需要一定時間，當(dāng)閘門全開時流量尚未達(dá)到最大值，之后流量會有一突然增大的過程。由于此時消力池中水深相對較小，因此會有一較大的滯后動水壓強(qiáng)，且持續(xù)較長時間才能達(dá)到恒定狀態(tài)。而T較大的情況，隨閘門緩慢開啟，流量逐步增加，消力池中水深隨之增加，閘門全開后即可緩慢過渡到敞泄恒定狀態(tài)，因此水流比較平穩(wěn)。對于靜壓區(qū)，當(dāng)T較小時，靜壓區(qū)壓強(qiáng)分布比平穩(wěn)式流態(tài)波動更明顯。

對于T=10 s，e較小時，ΔP小于其它情況;之后隨e的增大，迅速增大，e=0.75時壓強(qiáng)差達(dá)到4 400 Pa，T=15 s及60 s時為3 600 Pa和2 850 Pa?？梢姰?dāng)開啟總時間T越大時，沖擊區(qū)最大壓強(qiáng)與調(diào)節(jié)區(qū)平均壓強(qiáng)之差越小，且其增長平緩。對于消力池而言，由于調(diào)節(jié)區(qū)處于沖擊區(qū)下游，是高速水股偏轉(zhuǎn)和急劇擴(kuò)散的低壓區(qū)，一般來說此處的受到的時均動水壓強(qiáng)合力向上，與巖基不同，消力池最先失穩(wěn)的部位是在沖擊區(qū)之后壓強(qiáng)較小的調(diào)節(jié)區(qū)，沖擊區(qū)最大壓強(qiáng)與調(diào)節(jié)區(qū)平均壓強(qiáng)差值越大，對于反弧及消力池底板的危害越大，因此，開啟總時間不應(yīng)位于滯后區(qū)或過渡區(qū)，否則必須考慮壓強(qiáng)差ΔP可能對反弧及消力池底板造成破壞。

4.2 堰頂水頭對壓強(qiáng)的影響

對于寬尾墩消能工而言，堰頂水頭高低對下泄水股的影響較大，選取T= 60 s，h0 =0.2 m，采用H=0.1 m，0.2 m，0.3 m，0.4 m四種堰頂水頭進(jìn)行分析。在四種堰頂水頭時，反弧及消力池沖擊區(qū)最大壓強(qiáng)均隨e的增大而增大，且e相同時Pmax，與H近似成線性關(guān)系。采用四種堰頂水頭時沖擊區(qū)最大壓強(qiáng)極值P0及其對應(yīng)的最大的堰頂水頭H0對Pmax及H作無量綱化處理。將不同e時的無量綱化的最大壓強(qiáng)及堰頂水頭的關(guān)系表示為

PmaxP0=kHH0+c （8）

式中：k為直線的斜率，c為最大壓強(qiáng)對應(yīng)的截距，二者均為e的函數(shù)。由七種e時的PmaxP0與HH0的線性關(guān)系，可得斜率及截距與相對開度e的擬合關(guān)系式：

k=4.4718e3-6.0196e2+2.3851e+0.3616（9）

c=-5.5222e3+6.732e2-1.7283e+0.1749 （10）

將上述k，c與e的關(guān)系式代入式（8）得到堰頂水頭不同時，堰上弧形閘門開啟過程中各相對開度所對應(yīng)的沖擊區(qū)最大壓強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，圖形見圖6。公式為弧形閘門開啟總時間T=60 s時的關(guān)系式，當(dāng)T位于平穩(wěn)式時均適用，但對于滯后式開啟時間并不適用。

4.3 下游初始尾水深對壓強(qiáng)的影響

選取開啟總時間T= 60 s，采用H=0.4 m，h0=0.2 m，0.3 m，0.4 m三種初始尾水深進(jìn)行分析。由表2的結(jié)果可看出三種情況時Pmax均隨e的增加而增加，在e

h0=0.4 m時，由于水深的進(jìn)一步增加，過程中各相對開度的Pmax與調(diào)節(jié)區(qū)的平均壓強(qiáng)均比h0=0.2 m及h0=0.3 m時要大。分析三種情況時ΔP變化，可看出h0=0.2 m時各對應(yīng)相對開度時的ΔP均要大于另外兩種情況，h0=0.2 m時ΔP在e=0.1時最小為1 200 Pa，在e=0.7時達(dá)到最大值2 550 Pa，為h0=0.4 m時的3倍。顯然h0=0.4 m時反弧及消力池底板受的壓強(qiáng)更均勻，調(diào)節(jié)區(qū)的向下的壓強(qiáng)較大，可以有效平衡該區(qū)的底板塊的向上的動水壓強(qiáng)。

分析可見下游初始水深對堰上弧形閘門開啟過程中消力池所受壓強(qiáng)影響較大，而一般情況下，開閘過程中，尾水位是偏低的，為安全起見，必須使尾水位達(dá)到一定的高度才可開閘，否則池底板的安全及穩(wěn)定將受到威脅。

4.4 部分測點(diǎn)的試驗(yàn)驗(yàn)證

圖7為T=15 s時溢流堰中線縱剖面上兩測點(diǎn)（x=0.572 m和0.702 m，（a）圖）的實(shí)測壓強(qiáng)歷程線與數(shù)模結(jié)果的對比（（b）圖，（c）圖），可看出在整個過程中二者隨時間的變化規(guī)律是一致的，說明數(shù)模結(jié)果是準(zhǔn)確的。

5 結(jié)論

研究了堰上弧形閘門開啟速度、堰頂水頭及下游初始尾水深對閘后寬尾墩消力池非恒定流壓強(qiáng)的影響。根據(jù)開啟過程中閘后水流特性將其分為：滯后式、過渡式及平穩(wěn)式三種流態(tài);指出開啟總時間越小，沖擊區(qū)最大動水壓強(qiáng)及其與調(diào)節(jié)區(qū)平均壓強(qiáng)差越大，沖擊區(qū)最大動水壓強(qiáng)隨堰頂水頭增大而增大;初始尾水深對過程中動水壓強(qiáng)影響明顯;分析了過程中下泄水股對消力池底板可能造成的危害。

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第7篇：模擬飛行范文

論文關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯，反應(yīng)精餾，非平衡級模型，模擬，優(yōu)化

 

1 引 言

碳酸二甲酯(簡稱DMC)是近年來發(fā)展迅速的一種新型綠色化工產(chǎn)品，是一種十分有用的有機(jī)合成中間體和性能優(yōu)良的汽油添加劑[1]。近年來對其生產(chǎn)工藝條件的研究報道很多，但是由于碳酸二甲酯的單程轉(zhuǎn)化率比較低，其中酯交換法的反應(yīng)精餾工藝是研究開發(fā)的主要方向。其反應(yīng)條件溫和而且生產(chǎn)工藝無污染、對環(huán)境友好，是目前合成碳酸二甲酯的先進(jìn)生產(chǎn)方法之一[2]。由于反應(yīng)與精餾在同一塔內(nèi)同時進(jìn)行，相互之間的影響十分復(fù)雜，操作條件和設(shè)備參數(shù)的微小變化，對操作規(guī)律都會產(chǎn)生很大的影響，目前人們對反應(yīng)精餾規(guī)律的認(rèn)識不是很充分[3]，有待于進(jìn)一步的研究。這就使反應(yīng)精餾過程的設(shè)計(jì)、放大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在一定的難度。目前報道用計(jì)算機(jī)模擬此生產(chǎn)過程的文獻(xiàn)較少非平衡級模型，因此用數(shù)學(xué)模擬的方法，對這種生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬分析，深入探討反應(yīng)精餾過程的生產(chǎn)規(guī)律是非常必要的。

2 反應(yīng)精餾過程的非平衡級模型描述

模型的推導(dǎo)基于如下假設(shè)：每一級系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，即；氣相在達(dá)到上一級前完全混合，液相為全混流；

相界面上無質(zhì)量和能量累積，氣液相只在相界面處達(dá)到平衡，在級內(nèi)各點(diǎn)，傳遞系數(shù)相等，反應(yīng)速率數(shù)值相同；過程處于穩(wěn)態(tài)操作；反應(yīng)只發(fā)生在液相，氣相無反應(yīng)。

全塔共有N＋1塊板，冷凝器為第0塊板，再沸器為第N塊板，塔內(nèi)共有C個組分。非平衡級模型示意圖如圖1所示核心期刊目錄。

圖1非平衡級示意圖

2.1物料衡算方程

總物料：

(j=1,2,…,N-1) （1）

（j=0）?。?）

（j=N） 　 （3）

各組分物料：

氣相：

（4）

液相：

（5）

式中：對反應(yīng)物，生成物，對惰性組分, i=1,…,C,j=1,2,…,N-1。

（j=0） （6）

（j=N） （7）

2.2熱量衡算方程

氣相；

（8）

液相：

（9）

根據(jù)Taylor[4]等對普通精餾的模擬計(jì)算結(jié)果，假設(shè)氣液兩相處于熱平衡狀態(tài)是合理的。據(jù)此，本反應(yīng)精餾模型中假設(shè)氣液兩相達(dá)熱平衡，以簡化計(jì)算。簡化結(jié)果是用板上總焓衡算方程

(j=1,2,…,N-1)（10）

代替（8）（9）兩式。

（j=0）（11）

（j=N）（12）

2.3氣液相界面處平衡方程

相平衡方程：（13）(i=1,…,C；j=0,1,…,N)

質(zhì)量平衡方程：（14）

(i=1,…,C；j=1,2,…,N-1)

2.4歸一方程

（15）

（16）

(j=0,1,…,N)

2.5傳質(zhì)速率方程

氣相： （17）

液相： （18）

(i=1,…,C；j=1,2,…,N-1)

2.6反應(yīng)速率方程

采用文獻(xiàn)[2]中的動力學(xué)方程計(jì)算反應(yīng)速率。反應(yīng)方程式如下：

（19）

每級上的反應(yīng)量：，其中為持液量。

上述方程組合一起構(gòu)成了反應(yīng)精餾全過程非平衡級模擬的數(shù)學(xué)模型。

3自由度分析

自由度分析見表1、表2所示。由表1和表2可知全塔模型方程自由度為2CN＋4N－2C。本文選擇的設(shè)計(jì)變量分別為：氣液相進(jìn)料流量、組成、溫度；氣液相側(cè)線采出量；回流比；塔頂采出量；再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷。

表1 全塔變量數(shù)分析

 

變量名

變量數(shù)

變量名

變量數(shù)

N+1

N+1

N-1

N-1

C(N+1)

C(N+1)

C(N-1)

C(N-1)

N-1

N-1

(C-1)(N-1)

(C-1)(N-1)

N-1

N-1

N-1

N-1

C(N-1)

C(N-1)

N+1

NF

1

1

1

1

第8篇：模擬飛行范文

關(guān)鍵詞：牛頓環(huán)；He—Ne激光器；條紋可見度

中圖分類號：O 436.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)具有普遍性，在生產(chǎn)研究中也有廣泛的應(yīng)用[1—3]。傳統(tǒng)的牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)使用鈉光燈作為光源，干涉條紋生成于牛頓環(huán)的透鏡表面，為定域干涉條紋；用He—Ne激光器作為光源照射牛頓環(huán)， 則干涉條紋生成于牛頓環(huán)反射光束傳播空間的任何截面上，為非定域干涉條紋。在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)踐中，干涉條紋的可見度對測量精度有很大的影響，而光源的選取影響著條紋的可見度。本文分別以鈉燈和He—Ne激光作為光源，實(shí)驗(yàn)觀察并理論模擬了兩個光源情況下的牛頓環(huán)干涉圖樣；在光的相于性理論指導(dǎo)下， 研究了牛頓環(huán)條紋生成的原理， 并利用MATLAB模擬了鈉雙黃線的牛頓環(huán)干涉圖樣，分析了光源的非單色性對牛頓環(huán)干涉圖樣可見度的影響。

1 牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析

牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)由光源、牛頓環(huán)干涉儀、讀數(shù)顯微鏡和平板玻璃等組成。在牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)中，我們分別選用鈉燈和He—Ne激光作為光源，觀察到的干涉圖樣如圖1和圖2。從圖樣可以看到，鈉燈光源比激光光源的干涉效果好。理論上，激光相干性好，牛頓環(huán)干涉效果應(yīng)該比鈉燈好。但是，可以看到實(shí)驗(yàn)效果恰好是相反的，激光牛頓環(huán)干涉不僅條紋未變清晰，還使得視場中出現(xiàn)了多套干涉條紋（有多個圓心，還有平行條紋）。

通過研究分析發(fā)現(xiàn)：在整個實(shí)驗(yàn)光路中有多個反射面，平凸透鏡的平面和凸面的反射光、凸面和平板玻璃的上表面的反射光、凸面和平板玻璃的下表面的反射光都會發(fā)生干涉，此外還有其他的反射面和雜散光的干涉。對于鈉黃光，其相干長度為0.58mm，除了靠近凸面頂點(diǎn)的空氣層上下表面反射光的干涉在相干長度以內(nèi)，其他地方的干涉都是非相干疊加不會產(chǎn)生干涉條紋。對于激光，其相干長度可以達(dá)到幾米到幾十公里，所有反射面的反射光都參與干涉，還有雜散光的干涉，所以視場中出現(xiàn)多套干涉條紋。

2 牛頓環(huán)干涉理論分析

2.1擴(kuò)展單色光源

設(shè)有一個透明薄膜，由一個準(zhǔn)單色的點(diǎn)光源S來照射，薄膜上下兩個反射面的反射光在薄膜外P點(diǎn)相遇，如圖3。假設(shè)薄膜足夠薄，圖1中A、B、C三點(diǎn)緊挨在一起，（考慮薄膜半波損失）可以計(jì)算出兩反射光到P 點(diǎn)相應(yīng)的光程差為[4]

式中？姿為入射光在真空中的波長，h為薄膜在反射點(diǎn)的厚度，n是薄膜的折射率，？茲'為薄膜中的反射角。假設(shè)沒有多次反射，對于單色光，強(qiáng)度分布嚴(yán)格合乎（2）式[4—5]

一般說來，當(dāng)P點(diǎn)給定時，h和？茲'都隨S的位置而變，因而光源稍有擴(kuò)展就會使兩相遇光線在P點(diǎn)？啄的變化范圍很大，以致條紋消失。但是P點(diǎn)在薄膜上時情況例外。當(dāng)用顯微鏡聚焦在薄膜上或眼睛注視膜表面觀察時，就是這種情況。這時，對于從擴(kuò)展光源到達(dá)P'點(diǎn)（P點(diǎn)共軛點(diǎn)）的所有成對光線，h實(shí)際上是相同的，見圖4，因而P'點(diǎn)？啄主要是由于cos？茲'的不同。如果cos？茲'值的變化范圍足夠小，甚至用一個相當(dāng)大的擴(kuò)展光源時也可如此，因而這時可看到有清晰的條紋定域在薄膜上。實(shí)際上，在正入射附近進(jìn)行觀察，并再限制入射光瞳，即可滿足cos？茲'變化范圍很小的條件。這時，（1）式中cos？茲'取平均值cos？茲'，是對P'貢獻(xiàn)光的那些點(diǎn)取平均。在近似正確的范圍內(nèi)，P點(diǎn)的干涉狀況不受他處膜厚的影響。由此可見，即使薄膜界面不是平面，只要其夾角保持很小，這時，cos？茲'實(shí)際上近似是常數(shù)，則條紋就是光學(xué)厚度相等的點(diǎn)的軌跡，通常稱為等厚條紋，牛頓環(huán)是等厚干涉的例子。

2.2 鈉燈雙黃線對牛頓環(huán)干涉的影響

若入射光源選理想的雙重單色光？姿1、？姿2，波長相差不是很大，且？姿1>？姿2。設(shè)兩譜線光入射強(qiáng)度相同，接收屏上的光強(qiáng)分布是每個譜線所產(chǎn)生干涉光場的非相干疊加的結(jié)果，總光強(qiáng)為

式中k1=、k2=、k=和？駐k=。歸一化后的干涉項(xiàng)為J=cos（k？啄）cos（？駐k？啄），條紋可見度用相干項(xiàng)可表示為V=。在相干項(xiàng)中，由于波長相差不是很大，cos（k？啄）的周期遠(yuǎn)小于cos（？駐k？啄）的周期，所以在cos（k？啄）的半個周期內(nèi)cos（k？啄）=±1的位置cos（？駐k？啄）變化很小，近似認(rèn)為不變。所以雙重單色光復(fù)合照明牛頓環(huán)干涉儀產(chǎn)生的等厚干涉條紋的可見度為

由（4）式可見，影響條紋可見度的因素為？啄，？啄=2nhcos？茲'±，為兩波長平均值。由于入射光瞳的受限，cos？茲'變化范圍很小，近似為常數(shù)，可見度隨薄膜厚度變化，視場中出現(xiàn)的是圈圈對比度從0到1呈現(xiàn)周期性變化的干涉條紋。根據(jù)（4）式可以算出當(dāng)對比度為0時空氣膜的厚度為0.145mm?？梢钥闯觯趯?shí)際的實(shí)驗(yàn)裝置中，在干涉場中若要產(chǎn)生清晰的又比較多的干涉條紋，應(yīng)使平凸透鏡的曲率半徑很大，從而保證空氣層的厚度小于0.145nm，同時也要求入射光近似垂直入射。圖5是根據(jù)理論分析的（3）式用matlab模擬鈉雙黃線的牛頓環(huán)干涉圖樣。

4 結(jié)論

雖然激光的相干性好，但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)激光遠(yuǎn)不如鈉光的干涉效果，文中分析了實(shí)驗(yàn)裝置對激光干涉過程的影響，進(jìn)而從理論上分析了擴(kuò)展光源和光源的非單色性對鈉光牛頓環(huán)干涉的影響。通過實(shí)驗(yàn)分析和理論計(jì)算分析，得出在薄膜厚度滿足一定條件下、入射光近似正入射且限制入射光瞳的大小，即使相當(dāng)大的擴(kuò)展鈉光源也可得到比較清晰的干涉圖樣。

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第9篇：模擬飛行范文

[關(guān)鍵詞] 尼莫同；腦蛋白水解物；非癡呆型血管性認(rèn)知障礙

[中圖分類號] R749.105 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2013）05（b）-0076-03

阿爾茨海默病是臨床較為常見的疾病之一，具有較高的發(fā)病率，且隨著人口老齡化的發(fā)展，其發(fā)病率呈逐年升高的趨勢，給患者及其家屬帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和生活負(fù)擔(dān)[1]。非癡呆型血管性認(rèn)知障礙（VCIND）是血管性認(rèn)知功能障礙的一種，是早期輕度認(rèn)知功能障礙，其早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療可有效避免或延緩患者病情的發(fā)展，對于提高患者生活質(zhì)量和延長其壽命具有重要意義[2]。因此，對VCIND的早期診斷和干預(yù)可有效預(yù)防阿爾茨海默病，為血管病變引起認(rèn)知功能障礙的早期預(yù)防提供了理論依據(jù)[3]。本研究對新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院2010年4月～2011年4月收集的VCIND患者采取尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療，取得良好的臨床效果，現(xiàn)將研究結(jié)果報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)

所選病例均為有認(rèn)知障礙但無癡呆癥狀患者，其臨床診斷依據(jù)《中國癡呆和認(rèn)知障礙診治指南：輕度認(rèn)知障礙的診斷和治療》[4]和《血管性癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn)草案》[5]，患者納入標(biāo)準(zhǔn)為：經(jīng)病史詢問、蒙特利爾認(rèn)知評估量表（MoCA量表中文版）及簡易智能量表（MMSE）評定確診為獲得性認(rèn)知功能障礙；具有腦梗死、腦出血或慢性腦出血等腦血管事件，且患者病史均3個月；臨床診斷及影象學(xué)檢查提示為血管源性，且有急性發(fā)病、階梯式惡化、波動性病程和局部病灶性神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和體征等；患者均為自愿參加臨床試驗(yàn)，且簽訂知情同意書。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會通過。

排除標(biāo)準(zhǔn)：癡呆患者；急性腦血管疾病患者；嚴(yán)重神經(jīng)功能損害（失語、嚴(yán)重偏癱等）患者；嚴(yán)重肝腎功能障礙或心肺功能異?；颊?；具有嚴(yán)重意識障礙、精神病史、抑郁或合并癲癇患者；非血管性因素導(dǎo)致的認(rèn)知功能障礙患者；具有藥物過敏史患者等。

1.3 治療方法

所有患者均給予高血壓、糖尿病及高血脂等合并疾病的對癥治療，在此基礎(chǔ)上，A組患者單用尼莫同（尼莫地平）治療，30 mg/次，3次/d，口服，2周為1療程；B組患者單用腦蛋白水解物注射液，90 mg/次，加入250 mL 0.9%氯化鈉注射液或5%的葡萄糖注射液中，緩慢靜脈滴注，1次/d，2周為1療程；C組患者采取尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療，2周為1療程。

1.4 觀察指標(biāo)

患者治療前后均采用MoCA量表中文版及MMSE量表進(jìn)行認(rèn)知功能評定，比較三組患者治療前后各項(xiàng)評分變化情況。

1.5 療效判定

依據(jù)衛(wèi)生部《中藥新藥臨床研究指導(dǎo)原則》中關(guān)于治療癡呆病的臨床研究指導(dǎo)原則[6]，并以MMSE量表作為主要參考指標(biāo)，其療效判定標(biāo)準(zhǔn)為，基本控制：患者治療后MMSE評分接近或達(dá)到100分；顯效：患者治療后MMSE評分較治療前增加≥40%；有效：患者治療后MMSE評分較治療前增加≥20%；無效：患者治療后MMSE評分較治療前增加20%或出現(xiàn)下降。臨床總有效率=（基本控制+顯效+有效）/總例數(shù)×100%。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.2 3組患者治療前后MoCA量表評分及MMSE評分比較

3 討論

血管性認(rèn)知功能障礙（vascular cognitive impairment，VCI）是由高血壓、糖尿病或高血脂等腦血管病的危險因素及明顯或不明顯的腦血管病引發(fā)的一類綜合征，包括VCIND、血管性癡呆（VAD）及混合性癡呆（AD）[7-8]。VCI涵蓋血管性認(rèn)知功能損害由輕到重的整個過程，而VCIND是由極輕度、輕度、中度等損害的認(rèn)知功能障礙，但未達(dá)到癡呆，多發(fā)生于老年患者，且有腦血管病的危險因素患者發(fā)病率高于單純性阿爾茨海默病患者[9]。VCIND處于VCI的早期，對VCIND進(jìn)行早期的預(yù)防和干預(yù)，可避免和延緩患者認(rèn)知功能障礙的發(fā)展，將臨床診斷提前于不可逆的嚴(yán)重癡呆，便于進(jìn)行有針對性的預(yù)防和治療[10]。

尼莫同是一種鈣離子拮抗劑，具有較強(qiáng)的腦血管選擇性及潛在抗缺血損害神經(jīng)保護(hù)作用；腦蛋白水解物注射液可促進(jìn)神經(jīng)生長及減少細(xì)胞凋亡，具有良好的神經(jīng)營養(yǎng)和保護(hù)作用，并促進(jìn)軸突的生長。本研究選取我院門診或住院部收治的VCIND患者共60例，比較3種治療方法的臨床效果，結(jié)果3組患者治療后MoCA量表評分和MMSE評分與治療前比較均有升高，且聯(lián)合用藥組升高更為明顯，與治療前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05），單用尼莫同或腦蛋白水解物注射液治療的臨床總有效率均明顯低于聯(lián)合尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05），因此，尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療VCIND臨床療效顯著，可明顯提高患者M(jìn)oCA量表評分及MMSE評分，改善患者認(rèn)知功能，值得臨床推廣和應(yīng)用。

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