自然与人工环境中广泛存在的层状结构的普适模型研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiang663613
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
层状结构物质广泛地存在于我们的自然和人工环境中,建立普遍适用的层状结构统一数学模型具有挑战性,尤其是模型需要对任意多层不同物质的任意相邻层间界面的连续参数进行统一描述,且预先满足特定参数在各界面的连续性,并体现各层相互递推影响的特征。
  本文首先从地理、生物、环境、材料、化学和物理等自然和人工环境中不同领域列举了普遍存在的层状结构物质,说明了层状结构物质存在的广泛性;并发现了层状结构都客观存在层间界面上特定参数连续和各层依次递推影响的特点。然后引入Legendre多项式及其导数递推关系,成功创建了本文普适模型所需的性质优良的两个核心函数L1(ξk)和L2(ξk),并巧妙构建了任意多层层状结构各层局部坐标的统一表达式,实现了无量纲化局部坐标ξk与整体坐标Zk相关联。且创造性成功构建了自然与人工环境中广泛存在的层状结构的参数普适模型函数fk(ξk),可预先保证该特定参数在任意相邻层的层间连续。最后选择环境问题中的多河段河流水质问题作为广义的多层层状结构问题,对所建模型在多河段河流问题方面进行应用演算,以检验普适模型的准确性和适用性。举例说明了该参数普适模型的应用方法,且参数的边界连续条件扩展到可以是边界的参数平衡等式,即边界左右侧允许有突变,进一步验证了该参数普适模型的普适性。得出以下主要结论:
  (1)成功构建的普适模型中的无量纲化局部坐标ξk实现了与整体坐标Zk相关联:ξk=zk-∑k-1i=1hi/hk,且ξk∈[0,1],可使任意多层层状结构各层局部坐标获得统一表达式,使得既可方便描述局部与整体的关系,又可满足所创建的核心函数L1(ξk)和L2(ξk)对自变量的定义域的一致性要求,其应用更普适和方便。
  (2)创建的本文普适模型所需的性质优良的两个核心函数L1(ξk)和L2(ξk):L1(ξk)=1/4n+3[(4n+3)(P1(ξk)-P0(ξk))-(P2n+2(ξk)-P2n-2(ξk))]’L2(ξk)=-1/2n+1[(2n+1)(P1(1-ξk)-P0(1-ξk))-(P2n+1(1-ξk)-P2n-1(1-ξk))]满足自变量定义域边界取值特性要求:L1(ξk)={1,ξk=00,ξk=1L2(ξk)={1,ξk=01,ξk=1
  且其函数曲线对于不同阶数n恰好对应n个波形,该波动性适合参数函数曲线的波动表达和拟合。
  (3)创造性成功构建的自然与人工环境中广泛存在的层状结构的参数普适模型函数fk(ξk)=L1(ξk)Bk+L2(ξk)?Bk+1|ξk+1=0
  可预先保证该特定参数在任意相邻层的层间连续,且式中含Bk和Bk+1,反映了各层参数的相互影响和递推关系,由于k是任意的,故各层的参数特征函数Bk可以按其特征规律不同而不同,且可以是在界面连续的任何具体参数,而且总层数n也没有限制,可以是任意多层,所以该模型具有很好的普适性。
  (4)所有算例均已验证了本文参数普适模型运算结果正确且可适应各种复杂河流情况,成功将层状结构的普适模型拓展推广到广义的多层层状结构问题(环境问题中的多河段河流水质问题),并给出了应用方法,达到了本文创建参数普适模型所需满足的条件和目的。
  (5)流量Q以及污染物的量W在断面处的平衡等式可作为参数连续条件处理。我们建立的普适模型函数可针对单个连续参数来应用,所以对于多个连续参数只需逐个应用普适模型建立其普适表达(如fQk(ξk)和fWk(ξk)),最终将各参数普适模型代入整体函数模型或别的参数计算模型中应用,如对于污染物的浓度fLk(ξk),可得到式子:fLk(ξk)=fWk(ξk)/fQk(ξk)该式则可表示该河流任意位置处的污染物的浓度。其中:多河段的流量参数在任意Zk位置的流量fQk(ξk)计算普适模型为fQk(ξk)=L1(ξk)Q2,k-1+L2(ξk)(Q2,k-1-Q3k+Qk)多河段的污染物量参数在任意Zk位置污染物量fWk(ξk)计算普适模型为fWk(ξk)=L1(ξk)Bwk+L2(ξk)Bw(k+1)|ξk+1=0其中:Bwk=L2k-1e-kdk?Zk-∑k-1i=1hi/vk?Q2k-1Bw(k+1)|ξk+1=0=(L2,k-1e-kdk?hk/vk(Q2k-1-Q3k)+LkQk)
  (6)借助结论(5)得到的模型公式,对任意排污和分流的任意多段河流,都可以分析计算模型公式中任意一个参数变化对其全河段河流污染物浓度的影响变化及规律。
其他文献
摘要:随着“一带一路”建设持续推进,职业教育成为我国加强对外合作的重要着力点,在深化教育合作交流、培养国际应用型人才、助推国际产能合作、构建人类命运共同体等方面取得了显著成果,但也面临着诸多挑战。2020年11月29日,中国职业教育服务“一带一路”建设论坛在杭州召开,200余位参会嘉宾共话职业教育服务“一带一路”建设大计,教育部职业教育与成人教育司领导、“一带一路”研究权威专家、职业教育权威专家、
期刊
摘要:做好“一带一路”沿线国家学生来华“职教留学”需求调查是高职院校实现教育国际产品有效供给的重要基础。文章将柬埔寨、老挝学生作为调查对象,借助IBM公司“客户需求分析$APPEALS框架”作为分析手段,将8个要素转换为留学动机、家庭经济承受力、留学效果、学生情感与认知等四个模块进行问题设计,以微信问卷星为载体开展调查并进行数据分析。基于调查数据挖掘,认为高职院校应当做好来华留学成本分析,提出合理
期刊
摘要:基于协同理论,采取定性与定量相结合的研究方法对云南省中等职业教育与区域经济的适切性进行研究,结果显示学生规模与经济总量不相协调、专业结构与产业结构不相匹配、院校分布与产业分布部分契合、培养层次与产业层次不相适配。基于以上结论,提出依据产业需求确定学生规模、依据产业结构调整专业结构、依据产业分布优化专业布局、依据产业层次提升培养层次等建议,旨在促进云南省中等职业教育与区域经济适切优化。  关键
期刊
摘要:为了解企业人才需求,对十大先进制造业相关企业2 421条岗位招聘信息进行量化分析,利用Nvivo11对岗位招聘信息中的能力、学历和经验要求等进行逐级编码统计。十大先进制造业的企业人才需求可对高等职业教育人才培养有所启示。应对当前的企业人才需求,高等职业教育人才培養需要:精准定位办学层次和培养目标,把握好知识、能力和素质三者的关系,保证行业、企业的有效深度参与,在课程设置上做到统筹兼顾。  关
期刊
甲醛具有独特的粘合特性被广泛用于各类家具与装修材料中,这些板材在使用的过程中会持续不断地释放出甲醛,造成室内空气污染。在众多降解甲醛的方法中,植物净化法可以持续性去除气态甲醛,经济环保,在人们的日常生活中被广泛利用。近年来人们研究植物降解甲醛特性时发现,不同种类的植物降解效果不同,盆栽对甲醛的降解效果严重受到昼夜变化、温度和季节的影响。然而,研究表明盆栽植物的根部系统在夜间对气态甲醛仍具有稳定的降解效果,其土壤以及根部微生物都有利于气态甲醛的降解。所以本论文将从盆栽土壤中分离出甲醛降解菌,鉴定后对其降解特
随着全球人口持续不断地增长,化石燃料即将耗尽,全球环境问题日益紧迫,人们对环境友好型的新能源和新技术的需求越来越强烈。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是利用微生物将任何可生物降解的有机废物中的化学能直接转化为电能,同时又能够处理废水的新型生物电化学装置,由于较低的输出电流和高成本,限制了微生物燃料电池大规模的实际应用,而阴极的氧还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)的缓慢动力学是影响MFCs发展的重要因素。因此,开发一种低成本、具有高催化
随着工农业的快速发展,水体污染问题日益突出,大量的抗生素被排放到废水,其残留会对生物、人类的健康构成潜在威胁。芬顿技术和光催化技术能够有效去除水体中有机污染物,引起人们的广泛关注。传统均相芬顿技术存在对pH要求高、铁离子回收困难等问题,因而非均相芬顿技术进入人们的视野,其应用由于H2O2利用率低、Fe3+还原为Fe2+速率慢等问题受到限制。而光催化技术面临太阳光利用率低、光生电子-空穴对易复合等问题,其应用也受到一定的限制。
  光催化-非均相芬顿耦合技术一定程度上解决了这些问题。当光照到半导体催化
过去几十年,基于有机芳杂环化合物在理论和实际应用中的重要价值,受到了科研工作者的广泛关注。其中,吡啶酮、吡唑啉酮和吡啶三唑等含氮杂环化合物具有结构多样性与光电特性,一直以来都是各领域研究热点。本文主要围绕含氮芳杂环化合物吡啶酮、吡唑啉酮和吡啶三唑类染料的设计合成、晶体结构、光谱学性能以及构效关系等方面进行了较为深入地研究和讨论。主要内容包括以下两方面:
  (1)设计合成了一例不对称的吡唑啉酮/吡啶酮类双杂环染料2,其在水相和有机溶剂中均显示出良好的溶解性。由于该染料分子结构中具有多个N、O杂原子,
第四代绿色照明光源(W-LEDs)凭借着节能、环保(无铅汞污染)、高效稳定、寿命长、光色与色温可调等诸多优点,已渗透到家居与各行各业中。在众多白光LED器件中,LED芯片+光致发光荧光粉组合型器件拥有着显色指数高、量子效率高、稳定性高、低成本、组装简易等优势,在商用白光LED器件的实现方式中受到广泛的青睐与投资。白光LED器件的芯片选择与封装随荧光粉性能的改变而改变,荧光粉的性能决定着白光LED器件的上限,因此,制备出高性能的稀土离子激活的白光LED用荧光粉至关重要。如今,稀土离子掺杂的单基质荧光粉的研究
随着科技的发展,人类对传统能源需求越来越大,但传统的化石能源为不可再生能源,因此能源短缺问题成为科技发展的挡路石。寻找新能源已然成为现在研究热点之一。氢能,具有清洁、高效、无污染、可储存和易运输等优点,可作为缓解能源问题的有效途径之一。在众多制氢技术中,利用太阳能光催化分解水制氢是现阶段研究热点之一。光催化分解水制氢技术中,光催化剂是技术中的关键问题:光催化剂的性能影响着整个系统的制氢性能。石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂因其稳定、无毒、无污染且易制备等优点而备受科研工作者的关注。然而其具有自身的缺陷