基于Matlab平台的絮凝体分形仿真模拟

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在水处理絮凝过程中,水中细小粒子相互碰撞、凝聚、破碎以及再凝聚过程是一个随机的过程,形成的絮凝体具有分形构造特征。研究絮凝体的成长过程以及内部构造,对提高水处理固液分离效果具有重要意义。论文借助Matlab工具,考虑了具有一定粒径分布的初始颗粒的絮凝体聚集情况,对絮凝体颗粒初始粒径呈正态分布、对数正态分布以及卡方分布的二维有限扩散凝聚(DLA)模型进行了研究,并分析计算了分形维数以及孔隙率。研究表明二维空间中的DLA模拟中,在初始粒子粒径为均一分布的情况下,模拟所得到的絮凝体具有典型的分形构造特征,分形维数随模拟絮凝体尺寸的增加其分形维数有减小的趋势,而其密度随尺寸的增加而呈幂指数减小规律,孔隙率则是呈幂指数增大规律。相比较而言,具有一定粒径分布的初始颗粒之间的聚集体,其分形维数随着粒子数目的增多也逐渐变小,与均一分布颗粒见凝聚的分形维数计算数值并无很大差异。在孔隙率分析方面,对数正态分布的孔隙率比较接近实际情况的,在0.3~0.5之间。在模拟过程中,考虑了Matlab工具使用过程出现伪随机数的情况。论文在程序中考虑了因伪随机数的产生而造成的模拟结果偏离情况,改进了以往程序的相关缺陷,提高了模拟结果的精度。
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