基于复杂网络的柴油机尾气碳烟粒子的分形扩散控制
发布时间：2021-10-07 08:31
碳烟作为柴油机尾气排放的主要成分,主要由多环芳香烃构成。排放到空间中的碳烟粒子与粉尘混合成为的颗粒物严重影响着空气质量。当空气中的颗粒物浓度过高时,就会显著降低能见度,影响视程,造成交通阻碍;还会降低日照光线强度,影响温度和天气等气候状况。另外,大量的医学研究表明,因呼吸道疾病或心脑血管等疾病导致的死亡率增加与空气中颗粒物的浓度及颗粒大小密切相关,颗粒物己严重到危害人类健康。因此,对于柴油机尾气排放的碳烟粒子进行运动过程以及凝聚体形貌分析与控制是十分重要的。分形理论是一种描述事物特性并且探索事物本质规律的非线性学科,分形理论为揭开自然界看似复杂而毫无规律的对象的本质奠定了理论基础。近些年,分形理论在数学、生物学、物理学以及地质学科中应用广泛。在柴油机尾气粒子的电镜照片中可以清楚地看到碳烟粒子在大气中自然扩散凝聚,最终形成的凝聚体呈现典型的分形结构。为研究碳烟粒子的分形扩散控制问题,本文引入分形理论中的扩散限制凝聚（Diffusition Limited Aggregation）模型和扩散限制集团凝聚（Diffusition Limited Cluster Aggregation）模型,...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２?Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ三角演化图形??２．３分形生长模型??
山东大学硕士学位论文??图２－３丨）ＬＡ分形生长图形??２反应限制凝聚（ＲＬＡ）模型??反应限制凝聚（ＲＬＡ）模型与ＤＬＡ模型的不同点在于，ＤＬＡ模型中粒子??运动到团簇的临近位置即视为粒子与团簇相凝聚，而ＲＬＡ模型中，粒子运??动到团簇临近位置时其凝聚概率尸符合［２５：＞??Ｐ?＝?ｃｉ￣ｚ?（２－２）??其中，ｃ是小于１的参数，ｚ是当前粒子的临近位置己凝聚的粒子个数。??显然，当临近位置己凝聚的粒ｒ？数史多，即ｚ越人时，当前粒子凝聚概韦越??人。ＲＬＡ模增屮，当粒ｆ运动到ＲＩ簇边缘临近位置时，其凝聚概韦趋近ｒ?０，??此时粒子并不会凝聚到当前位置，反而会继续运动：而当粒子运动到团簇内??部临近位置时，大概率会凝聚到当前位置。由于ＲＬＡ模型中的粒子克服了??屏蔽效应的缺点，因此相较于ＤＬＡ模型，粒子在运动时更容易与团簇内部??的粒子相凝聚，ＲＬＡ模型凝聚体的形态也更为紧密。??３电介质击穿（ＤＢＭ）模型??Ｎｉｅｍｅｙｅｒｔ２６】等人为研宄两块平行玻璃板之间六氟化硫（ＳＦ６）的放电现象??提出一种新的电介质击穿模型，ＤＢＭ模型。该模型的构造方法是，在Ｊ维空??间中设置一个方形点阵，在点阵中心位置设置中心电极，令中心电极电势??在点阵的边界位置设置另一电极，令其电势＿／ｗ。电击穿过程从中心电极开??始向外随机传递，介质被击穿以后即可视为理想导体，导体各处的电势为零，??８｜］．／＝（）。这样，电击穿从中心向四周随机扩散，其空间图示与碳烟粒子的分形??扩散生长过程也十分相似，如图２－４所示。??１１??
?山东大学硕士学位论文???！＃？〇＃．〇〇〇？？？??？?？〇〇？參〇？？參｜??｜＃參〇參〇〇〇？？參?°１??｜參〇〇▲〇〇籲籲籲鲁??｜?？?〇?ｍ＾ｏ?？〇〇〇〇？?ｎ－ｉ?Ｉ??１?？〇〇〇？?？⑩〇？?《??！？？〇〇？〇〇〇〇？?＂＋ｉ；??？ｎ?—?１?ｍ?７？２＋ｌ??图２－４?ＤＢＭ模型示意图??２．３．２集团凝聚模型??集团凝聚模型的生长过程不同于单体凝聚模型，在集团凝聚模型中，己??经凝聚完成的团簇或者凝聚体与单一粒子进行同步运动，当粒子一粒子，粒??子一团族或者团簇一团簇发生碰撞时进行凝聚。相较于单体凝聚模型，集团??凝聚模型不会固定住己存在的团簇，凝聚过程虽然更加复杂，但是也更符合??实际。??１扩散限制集团凝聚（ＤＬＣＡ）模型??扩散限制集团凝聚（ＤＬＣＡ）模型［２７］即在ＤＬＡ模型基础上改进得到，它取??消了粒子运动区域内存在中心固定粒子的限制，允许区域内所有粒子、团簇??同时做二维随机运动并满足碰撞结合的条件，从而形成具有更加复杂内部结??构的团簇。??ＤＬＣＡ模型的构建过程是：??（１）在二维欧氏平面中设置ｉ＊Ｌ的矩形方阵，在方阵中心放置ｉＶ〇Ｖ＜??Ｌ２／２）个粒子，保证所有粒子既不重叠也不相交。??（２）在一个时间步中，所有粒子沿上、下、左、右四个方向随机选取一??个方向行走一步，然后判断如果存在粒子相交重叠情况，则该粒子进行退回??操作。??（３）依次判断所有粒子或团簇的上、下、左、右四个方向临近位置是否??存在粒子或团簇，如果存在，则视为该粒子或团簇与临近方向粒子或团簇凝??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机碳烟颗粒物的分形生长分析与凝聚控制[J]. 刘平,李敬,侯加林. 控制理论与应用. 2017(06)
[2]复杂烟尘凝聚粒子的光散射特性研究[J]. 类成新,吴振森,冯东太. 激光与光电子学进展. 2011(10)
[3]基于DLCA模型的絮凝过程模拟与应用[J]. 郑典模,朱升干,蒋文天,戴健. 南昌大学学报(工科版). 2011(02)
[4]空气污染对呼吸健康影响研究[J]. 魏复盛,滕恩江,吴国平,胡伟,林贻非,陈旸,何庆慈,田裘学,彭中贵. 医学研究通讯. 2005(05)
[5]均匀性度量的势函数模型[J]. 胡东红,李德华,王祖. 数学物理学报. 2003(05)
[6]分形理论及其应用[J]. 董远,胡光锐. 数据采集与处理. 1997(03)
[7]关于有限集点分布均匀性的度量方法[J]. 刘颖,张正,马恩林. 首都师范大学学报(自然科学版). 1997(03)
[8]均匀性的新度量——最大对称差准则[J]. 方开泰,郑胡灵. 应用概率统计. 1992(03)
硕士论文
[1]神经细胞里钙离子的分形行为与控制[D]. 陈瑞华.山东大学 2016
[2]基于小世界网络传播模型的HOPF分岔研究及控制[D]. 张肖芸.安徽大学 2016
[3]基于Monte Carlo方法的柴油机碳烟颗粒物演变过程研究[D]. 彭飞.武汉理工大学 2015
[4]基于分形理论的柴油机颗粒物生长机理研究[D]. 魏一龙.武汉理工大学 2014
本文编号：3421705
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２?Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ三角演化图形??２．３分形生长模型??
山东大学硕士学位论文??图２－３丨）ＬＡ分形生长图形??２反应限制凝聚（ＲＬＡ）模型??反应限制凝聚（ＲＬＡ）模型与ＤＬＡ模型的不同点在于，ＤＬＡ模型中粒子??运动到团簇的临近位置即视为粒子与团簇相凝聚，而ＲＬＡ模型中，粒子运??动到团簇临近位置时其凝聚概率尸符合［２５：＞??Ｐ?＝?ｃｉ￣ｚ?（２－２）??其中，ｃ是小于１的参数，ｚ是当前粒子的临近位置己凝聚的粒子个数。??显然，当临近位置己凝聚的粒ｒ？数史多，即ｚ越人时，当前粒子凝聚概韦越??人。ＲＬＡ模增屮，当粒ｆ运动到ＲＩ簇边缘临近位置时，其凝聚概韦趋近ｒ?０，??此时粒子并不会凝聚到当前位置，反而会继续运动：而当粒子运动到团簇内??部临近位置时，大概率会凝聚到当前位置。由于ＲＬＡ模型中的粒子克服了??屏蔽效应的缺点，因此相较于ＤＬＡ模型，粒子在运动时更容易与团簇内部??的粒子相凝聚，ＲＬＡ模型凝聚体的形态也更为紧密。??３电介质击穿（ＤＢＭ）模型??Ｎｉｅｍｅｙｅｒｔ２６】等人为研宄两块平行玻璃板之间六氟化硫（ＳＦ６）的放电现象??提出一种新的电介质击穿模型，ＤＢＭ模型。该模型的构造方法是，在Ｊ维空??间中设置一个方形点阵，在点阵中心位置设置中心电极，令中心电极电势??在点阵的边界位置设置另一电极，令其电势＿／ｗ。电击穿过程从中心电极开??始向外随机传递，介质被击穿以后即可视为理想导体，导体各处的电势为零，??８｜］．／＝（）。这样，电击穿从中心向四周随机扩散，其空间图示与碳烟粒子的分形??扩散生长过程也十分相似，如图２－４所示。??１１??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机碳烟颗粒物的分形生长分析与凝聚控制[J]. 刘平,李敬,侯加林. 控制理论与应用. 2017(06)
[2]复杂烟尘凝聚粒子的光散射特性研究[J]. 类成新,吴振森,冯东太. 激光与光电子学进展. 2011(10)
[3]基于DLCA模型的絮凝过程模拟与应用[J]. 郑典模,朱升干,蒋文天,戴健. 南昌大学学报(工科版). 2011(02)
[4]空气污染对呼吸健康影响研究[J]. 魏复盛,滕恩江,吴国平,胡伟,林贻非,陈旸,何庆慈,田裘学,彭中贵. 医学研究通讯. 2005(05)
[5]均匀性度量的势函数模型[J]. 胡东红,李德华,王祖. 数学物理学报. 2003(05)
[6]分形理论及其应用[J]. 董远,胡光锐. 数据采集与处理. 1997(03)
[7]关于有限集点分布均匀性的度量方法[J]. 刘颖,张正,马恩林. 首都师范大学学报(自然科学版). 1997(03)
[8]均匀性的新度量——最大对称差准则[J]. 方开泰,郑胡灵. 应用概率统计. 1992(03)
硕士论文
[1]神经细胞里钙离子的分形行为与控制[D]. 陈瑞华.山东大学 2016
[2]基于小世界网络传播模型的HOPF分岔研究及控制[D]. 张肖芸.安徽大学 2016
[3]基于Monte Carlo方法的柴油机碳烟颗粒物演变过程研究[D]. 彭飞.武汉理工大学 2015
[4]基于分形理论的柴油机颗粒物生长机理研究[D]. 魏一龙.武汉理工大学 2014
本文编号：3421705
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